JPS5927857B2 - 点検装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は映像により検査対象を点検する装置に関し、特
に遠隔点にある検査対象の点検に適した点検装置に関す
る。

たとえば液体貯蔵タンクや核反応炉など、大形プラット
の安全性を確保するためには定期的な点検を必要とする
。

この場合、プラントの一部を撤去し、その内部の点検や
保修に適した装置を利用して行なうが、プラット自体が
大形であり内部が汚損しているなど作業環境が悪いため
、オペレータがプラントの外部から点検操作を行なえる
様な、遠隔制御方式の点検装置か必要である。この様な
状況を示したのが第１図であり．１はプラントの容器６
２は各種の配管である。

４は点検用に設置した架台、５はこれに装着された運搬
装置であり、たとえば図の矢印ＡおよびＢの方向に移動
し、先端に搭載した点検装置１０を容器内の各位置へ移
動させる。

点検装置１０は遠隔点にある制御装置７で制御し、オペ
レータ９がこれを監視する。このような点検作業におい
て特に注視すべき点検対象は本体に溶接接続されている
各種の配管類であり、その内面に発生している汚損や破
損状況の目視検査は前記の定期的な点検作業の中で最も
重要な作業項目の一つとなつている。

このような場合には点検機構１０はＴＶカメラが装着さ
れ、これによる対象面の映像がＴＶモニタ８に伝送され
、オペレータによる目視点検が行なわれる。この目視点
検作業の遠隔制御は６特に多種類の配管の内面に点検ヘ
ツドを非接触的に誘導制御できる小形の点検装置が必要
であること、またこれを６かなりの遠隔位置から確実に
制御できなければならないため，従来極めて困難とされ
ていた。本発明の目的は，非接触的にプラントを点検し
、かつ小型化可能な点検装置を提供することである。ま
ず６本発明の基本的な構成原理について説明する。この
種の目視点検装置に最小限必要な要素は６（ａ）対象面
の検査映像を入力するための光学ヘツド，（ｂ）前記光
学ヘツドからの入力を撮像し電気信号に変換するための
ＴＶカメラ．（ｃ）前記光学ヘツドを対象面に沿つて移
動させるための位置決め機構、（ｄ）前記光学ヘツドと
対象面との相対位置関係を検出するための近接センサ，
（ｅ）前記近接センサの出力に応じて前記位置決め機構
を駆動制御し、これによつて前記光学ヘツドを対象面と
相対的に一定距離を保つた条件で移動せしめ．正確な対
象面検査映像の入力を可：止とするための制御装置．さ
らに（ｆ）前記ＴＶカメラの出力信号を画像表示し、オ
ペレータによる目視点検を可能とならしめるための］゛
モニタである。

ところでこのような構成の目視点検装置において重要な
要件として以下の事項がある。

（１）運搬装置に搭載される部分、すなわち上記の（ａ
）〜（ｄ）の部分が小形軽量であること。

（２）前記搭載部分と遠隔点にある制御装置を接続する
ケーブルの線数が出来るだけ少ないこと。（３）遠隔点
に居るオペレータに、検査映像以外に点検状況を示す情
報の提供が可能であり６これによつてオペレータによる
緊急処置が必要に応じて実行できること。本発明はこの
ような要件を満足させるために，目視点検装置に本来必
要不可欠な要素であるＴＶカメラに着目したものであり
６具体的に言えば，点検ヘツド部に光学的な近接センサ
を設け，光学的に入力された近接距離情報を６検査映像
用の前記ＴＶカメラに入力し，遠隔地点に設けられた制
御装置が映像信号から上記距離情報を分離して位置決め
機構を制御できるようにしたことに基本的な特徴がある
。

これによつて、近接センサの構成部分を小形軽量化でき
，また近接センサ情報を目視点検にもともと必要なＴＶ
用伝送ケーブルのみで遠隔点の制御装置に伝送すること
が可能である上に，近接センサ情報をオペレータ目視点
検用Ｔモニタに表示可能である等、前述の（１）（２）
および（３）の要件を満足させ、点検装置の性能向上の
上で著しい効果を得ることができる。

以下，実施例により本発明の内容について詳細に説明す
る。

第２図は６本発明による目視点検装置の基本的な構成の
１例を示す。

まず６点検機構部１０は運搬装置５に搭載され、点検対
象配管２の前面位置に設定される。この点検機構は図の
矢印ａのように点検ヘツド２０を配管円周方向に回転さ
せる回転軸１１，図の矢印ｂのように点検ヘツドを配管
の径方向に移動させる伸縮軸１２、ならびに図の矢印ｃ
のように点検ヘツドを配管の軸方向に移動きせる送出軸
１３を持ち、配管内面に沿つて点検ヘツドを走査するこ
とができる。点検ヘツド２０から入力された対象面検査
映像は、フレキシブルケーブル１５に内蔵されたイメー
ジガイドを介してＴＶカメラ１７に受光され、電気信号
となつて遠隔点にあるビデオアンブ３７に伝送される。
逆に調光回路３６からの信号は光源部１６を制御し、こ
こから出た照明光は上記フレキシブルケーブル１５に内
蔵されたライトガイドを介して点検ヘツド２０に伝送さ
れ対象面を照射する。一方，遠隔点には、オペレータの
ための操作卓３１に接続された制御回路３２があり、こ
れより配管内面を走査するために必要な位置指令信号が
発せられ、サーボ回路３８を介して点検機構を，駆動す
る。

またこの時に得られる対象面の検査映像はＴＶモニタ８
に表示される。ところで上記のような点検動作において
、点検ヘツド２０に配置された近接センサ出力が、点検
ヘツドと対象面との相対距離が所定値でないことを示す
時、制御回路３２からサーボ回路に加えられる位置指令
信号に近接センサ出力に応じた修正を加えなければなら
ない。

このため、ビデオアンプ３７の出力から近接センサ用信
号を分離して、制御回路に伝達するための信号処理回路
３５が設けられている。次に、検査映像用Ｔカメラを近
接センサ出力の変換に利用することが可能な点検ヘツド
の構成について第３図の実施例により説明する。

第３図において，２１−ａはライトガイドであり６前記
の光源部１６よりの光を図の破線の様に対象面に照射す
る。この反射光、すなわち検査映像は２点鎖線で示した
ように，レンズ２３−Ａ，プリズム２３−ｂ等の光学系
を介してイメージガイド２２−ａに受光される。これと
は別に、対象面にスリツト光あるいはスポツト光を照射
するためのライトガイド２１−ｂがあり，その反射光が
レンズ２４を介してイメージガイド２２−ｂに受光され
る。この時、対象面と点検ヘツドの相対距離の変化は、
イメージガイド２２−ｂにおける反射光の受光位置の変
化となつて検出される。このようにして得られた検査映
像および近接センサ用映像は，第４図に示した光学系２
７によつて．Ｔカメラ２５の受光面２６で受光され、電
気信号に変換される。

このＴカメラの出力をＴモニタ画面上に表示すれば第５
図ａのようになる。第５図において４０はＴＶ画面、４
１は検査映像の表示領域、４２は近接センサ用映像の表
示領域である。この時点検ヘツドと対象面との相対距離
は４２におけるスリツト光あるいはスポツト光の反射位
置４３となり、画面上の４３の左右位置が，オペレータ
に相対距離情報として示されることになる。本発明によ
れば，上記のように、近接センサ情報をＴＶのビデオ信
号として得た後、これを前記の信号処理回路３５によつ
て６サーボ回路の蜂正制御に利用するための相対距離情
報への変換を行なう。

この信号処理回路の方式としては、ピーク値検出方式な
ど種々考えられるが、第６図に所定スレシヨルド借号を
用いた方式の例を示す。第６図において５１はビデオ信
号であり、これをアンプ６１で増幅した後６コンパレー
タ６２に入力する。コンパレータの他の入力端には所定
のスレシヨルド信号５４が加えられており、スポツト光
又はスリツト光の反射によるビデオ信号のレベルがこの
スレシヨルドを越えた時のみコンパレータは出力を発生
する。コンパレータ出力はフイルタ６３および波形整形
回路６４を経て，ノイズ成分を除去したオンオフ信号と
なり，シフトレジスタ６６に加えられる。このシフトレ
ジスタは、水平同期パルス５２でりセツトされた後、ク
ロツク発振器６５から出力されるクロツクパルスで駆動
される。この結果水平走査線をクロツク周波数で分割し
た位置と、前記のコンパレータ出力のオンオフ値の対応
関係を規定した後ランダムアクセスメモリ６８に記憶さ
せる。さらに水平同期パルス５２は、垂直同期パルス５
３によりりセツトされるカウンタ６７を駆動し６その出
力が６８に記憶される。以上の処理によつて，近接セン
サに割り当てられている画像領域の中の６何番目の水平
走査線の、どの部分にスリツト光が・位置しているかが
、ランダムアクセスメモリ６８に記憶され６その出力５
５が必要に応じてサーボ回路を制御する制御回路に取込
まれる。近接距離を示すスリツト光の反射位置は一定の
幅を持つが、その中間位置をもつて対象面との相対距離
と見なすことができる。この場合、複数本の走査線上に
示される反射位置の平均を取つて対象面との相対距離と
見なしてもよく，これ等の処置は上記メモリ６８の記憶
結果を利用して自由に行なうことができる。ところで，
以上の様に検視映像と近接センサ映像を複合化した場合
の一つの問題点として、第５図ａのようにＴＶモニタ上
における検査映像領域が狭くなることが掲げられる。こ
れは近接センサを必要に応じて複数個配置した場合に特
に問題となる。この様な場合の対策として、第５図ｂに
示した様に、１個の近接センサ用映像領域に複数個の近
接センサ情報を配置する方法が考えられる。この場合，
各近接センサの信号を分離する方法として（ａ）使用中
の近接センサ用の照明光のみ点燈する、（ｂ）近接セン
サ用の照明光として発光ダイオード等を用い，各センサ
について各々異なる周波数で発光周期を変調する，（ｃ
）カラーＴＶを用いる場合は各近接センサ用の照明光の
波長分布を変える．等の方法がある。またこの様な考え
方を拡張すれば６第５図ｃに示した様に、検査映像領域
の中に近接センサ映像領域を重畳して設定することもで
きる。また、第５図ｄに示すように近接センサ映像領域
４２を垂直方向に設定することによつて，検査映像領域
の縦方向の寸法を十分取る方法もある。以上、近接セン
サ情報の入力に、検査映像用Ｔカメラを兼用し、双方の
画像を同一モニタ上に表示可能とした本発明の目視点検
装置の構成について説明したが、本実施例によればさら
に次の様な利点がある。

（１）検査映像を点検するオペレータが近接センサ系の
異常あるいは他の部分の故障による点検ヘツドの対象面
への異常接近をチエツクすることができ、装置の緊急停
止などの処置がとれる。

（２）オペレータがマニユアル操作による点検ヘツドを
対象面に近接させる場合６接近度を目視的にチエツクで
きる。又，ＴＶカメラが１台ですむため接続ケーブルの
本数も比較的少なくてよい。

本発明によれば、対象面を非接触に点検できかつ，対象
面との距輪検出のための特別な光電変換手段を設ける必
要がなく点検装置が小型になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用すべき大形のプラントとその点検
情況の概略を示す図６第２図は本発明による点検装置の
基本構成を示す図６第３図および第４図は本発明による
点検ヘツドの構成例を示す図６第５図は本発明による近
接センサのＴＶ画面における配置例を示す図．また第６
図はＴＶ画像に含まれる近接センサ信号を抽出するため
の回路の例を示す図である。 第１図において、１０は位置決め機能をもつ点検機構部
、５は運搬装置，７は上記点検機構部の制御装置．８は
ＴＶモニタを示し，また第２図において６２０は点検ヘ
ツド部であり，この点検ヘツド部は第３図に示すように
，検査映像入力用の光学系２１−Ａ，２２−Ａ，２３−
Ａ，２３−ｂと、近接距離情報入力用の光学系２１−Ｂ
，２２−Ｂ，２４を備えている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象面の状態を撮像して検査する点検装置において
   、二次元光電変換手段と、対象面の像を該光電変換手段
   の撮像面の１部に投影する第１の手段と、該対象面と該
   第１の手段との距離に応じて異なる光像を該撮像面の他
   の一部に投影する第２の手段と、該光電変換手段からの
   映像信号のうち該他の一部に属する信号から該対象面と
   該第１の手段との距離を検出する手段とを設けたことを
   特徴とする点検装置。 ２ 該第２の手段は該対象面に点光を照射する手段と、
   この点光に対する該対象面の反射光の像を該光像として
   該撮像面の他の一部に投影する手段とからなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の点検装置。 ３ 対象面の状態を撮像して検査する点検装置において
   、２次元光電変換手段と、該対象面の像を該２次元光電
   変換手段の撮像面の１部にファイバを介して投影する第
   １の手段と、該対象面と該第１の手段の該対象面に対抗
   する部分との距離に応じて異なる光像を該撮像面の他の
   １部にファイバを介して投影する第２の手段と、該第１
   、第２の手段の、該対象面に対抗する部分を該２次元光
   電変換手段に対して相対的に移動させる位置決め機構と
   、該２次元光電変換手段からの映像信号のうち該他の一
   計に属する信号から該対象面と該第１の手段の該対象面
   に対抗する部分との距離を検出し、該検出結果により該
   位置決め機構を制御する手段とを設けたことを特徴とす
   る点検装置。