JPS61202109A - 管の内面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、管の内面検査装置に係り、特に、可視光によ
って管の内面の疵を検査する際に用いるのに好適な管の
内面検査装置に関する。

【従来の技術１ ５〜１２メ一トル程度の長さの鋼管等の管の内面の疵検
査としては、通常、管の両端に検査員が位置して目視検
査を行うのが一般的である。又、高品質の鋼管に対して
は、超音波探傷あるいは渦流探傷等の非破壊検査が適用
され、この場合の内面不良品に対しても管の両端から目
視により欠陥状態を確認するのが現状の管の内面検査方
法である。 このような従来の管の内面検査方法は長い管の両端から
目視検査を行うために欠陥判定の正確性に欠けるという
問題がある。そこで、内面の疵の形状及び大小判定を正
確に行うためには、欠陥部分を切断する必要があり、こ
のため歩留り低下及び切断のための手間がかかるという
新たな問題が生ずる。 これらの問題点を解決するために、従来から市販のボア
スコープ又はファイバスコープを用いて検査を行うこと
もある。このファイバスコープ又はボアスコープによる
管の内面検査装置は、第７図に示すように、鋼管１０１
の内面の反射光を撮像部１０２により捕え、伝送部１０
３を介し受像部１０４に送り、受像部１０４にテレビカ
メラアダプタ１０５を介し接続されたテレビカメラ１０
６とこのテレビカメラ１０６に接続されるテレビモニタ
１０７とにより、管の内面を観察し疵を検査するもので
ある。 即ち、第７図及び第８図に示すように、光源１０９、ラ
イトガイドリード部１１０によって得られた照明光（可
視光）は、伝送部１０’３に収容されるライトガイド１
１１をへて、撮像部１０２に導かれる。このとき、第８
図に示すように、ファイバスコープ本体１０８の視野範
囲とライトガイ　゛ド１１１の照明範囲とがほぼ一致す
る。又、一致するようにしなければ視野の一部が暗くな
り、管１０１内を観察することができない。 なお第８図において、符号１１３はミラー又はプリズム
を示し、ファイバスコープ本体１０８の視野及び照明の
方向を鋼管１０１内表面の方向に向けるためのものであ
る。ここで、ミラー又はプリズム１１３はファイバスコ
ープ本体１０８、ライトガイド１１１の両方について共
用する形となっているが、別々のものもある。 このようにファイバスコープを用いた場合には、前記伝
送部１０３にはファイバが収容され、保持管にはフレキ
シブルチューブ等を使用するため管を自在に折曲するこ
とが可能であるが、ボアスコープの場合、レンズアレイ
が収容されるため管の自在な折曲が不可能となる。 なお、第７図においてはテレビカメラ１０６とテレビモ
ニタ１０７とを用いて観察するものであるが、受像部１
０４から直接肉眼で観察することもある。 一方、管の内面に存在する疵を検査するものとして、中
央頂部に周辺照明用の光源部を備えた円形凸面鏡を用い
て、この凸面鏡を被検査管の一端部から挿入し被検査管
の軸線に沿って管内を移動させ、前記凸面鏡の鏡面に映
る映像を凸面鏡の対向位置において観察する方法及び装
置が、特開昭４９−９０９５２で提案されている。 【発明が解決しようとする問題点】 しかしながら、前記既存のファイバスコープ又はボアス
コープを用いる装置にあっては次のような問題点を有す
る。即ち、第８図において、鋼管１．０１の内表面の視
野範囲内に疵が存在した場合を想定する。疵の形状は種
々あるが大部分のものは凹凸のものである。このとき、
第８図に示す状態で視野と照明とを同一方向から行った
場合、凹凸のある疵は、一様に照明され、疵が影として
認識できない。即ち、凹凸による影がまったくできず、
特に、疵の部分が周囲と同じ色調の場合は認識が不可能
となる問題点ある。又、第７図に示した管の内面検査装
置は視野方向及び照明方向が固定されており、管の内面
全体を観察することができないという問題点を有する。 一方、特開昭４９−９０９５２で提案されたものは、中
央頂部に周辺照明用の光源部を備えた円形凸面鏡を用い
るため、その光源と凸面鏡に反射して得られる視野との
関係から疵を発見しやすい照明角は得られず、疵の検出
性能に問題があると思われる。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもの
で、既存の管内検査方法の欠点を補うことで、管内の凹
凸状の疵の検出性能に優れ、しかも疵の自動検出装置と
して発展させることが容易に行える管の内面検査装置を
提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、可視光によって管の内面を検査するための管
の内面検査装置において、第１図にその要旨構成を示す
如く、可視光を発生する光源と、該光源で発生された光
を管の内面に対し１０’〜６０’の照明角で照射する照
明角調整手段と、照明によって管の内面の欠陥により発
生した影を管内で撮像する撮像手段と、該撮像手段によ
り得られた画像を管外に伝送する画像伝達手段と、該画
像伝達手段で伝送された画像を管外で受像する受像手段
と、少くとも前記照明角調整手段と撮像手段とを一体的
に保持する撮像部保持体と、該撮像部保持体を管内にお
いて回転させる撮像部保持体回転手段と、前記撮像部保
持体を管の軸方向に移動させる移動手段とを備えること
により、前記目的を達成したものである。

【作用】

本発明において、最も重要な点は、撮像部の視野と照明
との方向にある。第２図及び第３図に、凸状疵Ａ１、凹
状疵Ａ２と、視野範囲、照明範囲との関係を示すように
、斜め方向からの照明により、疵Ａ１、Ａ２の後方に影
を生じ、この状態をファイバスコープで観察した場合、
影の存在により立体的な象として認知できることが、写
真、絵画等で日常的に体験していることからも明らかで
ある。即ち、本発明において、最も重要なことは、第２
図及び第３図における照明角度θである。この照明角度
θが小さければ小さい程第２図における凸状疵Ａ１の場
合、影が長くなり、小さな疵でも識別することができる
。一方、照明角度θを小さくすると、第３図に示すよう
に凹状疵Ａ２の場合、疵の内部にできる影が浅い位置に
発生するため、識別が困難になるという問題点がある。 前記照明角度θを考慮して、管の内面の疵の各種サンプ
ルと、第２図又は第３図に示すような検査方法とにより
、実験を行った結果、管内面に対して１０＠≦θ≦６０
’の範囲で照明を行えば、凸状疵Ａ１及び凹状疵Ａ２に
対し、実用上問題のない識別感度を有する検査装置を実
現することができることが判明した。 即ち、管内面に対する照明角度θが１０°以下では、凹
状疵Ａ２の内部にできる影が浅くなり識別が困難になり
、又、照明角度θが６０’以上では、凸状疵Ａ１の影が
短くなり識別が困難になってしまうものである。 又、前記照明角調整手段と撮像手段とを一体的に保持す
る撮像部保持体と、該撮像部保−持体を管内において回
転させる撮像部保持体回転手段と、前記撮像部保持体を
管の軸方向に移動させる移動７一 手段とを備えることにより、管の全内周面を捕えること
のできる視野移動が可能となり、管の全内周面について
検査が容易に行えるようになる。

【実施例１ 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。 第１実施例は、第４図に示すように、可視光によって管
１０の内面を検査するための管の内面検査装置において
、可視光を発生する光［１２と、該光源１２で発生され
た光を管１０内に伝送する送光用ライトガイド１４と、
該ライトガイド１４で伝送された光を反射して管１０内
面に対し１０°〜６０°の照明角で照射する照明角調整
部１６と、照明によって管１０内面の欠陥により発生し
た影を管１０内で撮像する撮像部１８と、該Ｒ像部１８
により得られた画像を管１０外に伝送する画像伝達手段
としての伝送用光ファイバ２０と、該画像伝送用光ファ
イバ２０で伝送された画像を管１０外で受像する受像部
２２と、該受像部２２にテレビカメラアダプタ２４を介
し接続されるテレビカメラ２６と、該テレビカメラ２６
で得られた画像を拡大表示するテレビモニタ２８と、少
くとも前記照明角調整部１６及び撮像部１８を一体的に
保持する撮像部保持体３０と、該撮像部保持体３０を管
１０内において回転させる保持体回転部３２と、前記撮
像部保持体３０を管１ｏの軸方向に沿って前進、後退さ
せる移動架台３４とを、備えたものである。 なお、前記移動架台３４には、撮像部保持体３０、光フ
ァイバ２０１受像部２２、テレビカメラアダプタ２４、
テレビカメラ２６等が一体的に組立てられて載架されて
いる。又、第４図中の符号６４は、この移動架台３４の
駆動モータ、６６は、該駆動モータ６４を制御する移動
架台制御部を示す。 前記照明角調整部１６は、第５図に詳細に示すように、
筒体でなる撮像部保持体３０に、取付軸３８を介して、
照明角調整ミラー４０を前記取付軸３８を中心に回動自
在に取付けして構成される。 照明角θの調整は、取付軸３８の軸端に配設した図示し
ない取付ビスをゆるめて、調整用ミラー４０を所定の角
度に設定し、しかる後取付ビスを締付けて調整用ミラー
４０を固定することにより行われる。なお、第５図中の
符号３６は、ライトガイド１４及び光ファイバ２０を収
容すると共に、撮像部保持体３０及び保持体回転部３２
を支持する可撓性を有した支持管を示す。 前記撮像部保持体３０は有底円筒体で構成し、この底部
近傍の局面の一部には窓３０Ａが切欠き形成される。こ
のｍ像部保持体３０内には、その軸線に沿って伝送用光
ファイバ２０が配設され、この光ファイバ２０の前方延
長線上には撮像レンズ４４とミラー（又はプリズム）４
６を配設する。 又、前記光ファイバ・２０の近傍には、該光ファイバ２
０に沿って送光用ライトガイド１４を配設し、このライ
トガイド１４の前方延長線上には、前記照明角調整用ミ
ラー４０を配設する。 又、保持体回転部３２は、前記撮像部保持体３０と同径
の円筒体で構成され、ベアリング４８を、介して撮像部
保持体３０を回転自在に保持している。又、撮像部保持
体３０側のベアリング４８取付面近傍には、内歯車４９
が形成され、この内歯車４９には、前記保持体回転部３
２に内蔵されるモータ５０の小歯車５２が噛合される。 従って、この保持体回転部３２により撮像部保持体３０
は回転されることになる。このとき、光ファイバ１０が
撮像部保持体３０の軸線上に位置し、送光用ライトガイ
ド１４はこの光ファイバ２０の近傍に位置する関係から
、ライトガイド１４は撮像部保持体３０の回転と共に捩
れ且つ光ファイバ２０に対し巻き付くようになる。この
捩れと巻き付きとの防止のためには、ライトガイド１４
の中間部にロータリージヨイントを用いてもよいが、大
型化を免がれないため１．ライトガイド１４に弛みを持
たせ、且つ図示しないマイクロスイッチ等を用いて回転
を左右方向台一回転に制限することによって解決するこ
とができる。なお、保持体回転部３２のモータ５０の電
源は光源１２に内蔵されている。 次に本実施例の作動を説明する。 光源１２からの光は、ライトガイド１４を介し照明角調
整部１６へ伝送され、照明角調整ミラー４０で反射され
て、１０°〜６０°の範囲内で設定される任意の照明角
度θにより管１０の内面を照射する。この照射光によっ
て得られる疵・の影は、撮像部１８のミラー４６を介し
撮像レンズ４４で撮像され、光ファイバ２０を介して受
像部２２の図示しない受像レンズで結像される。この受
像部２２で結像された画像は、テレビカメラアダプタ２
４を介しテレビカメラ２６で撮影され、テレビモニタ２
８の画面上に映し出されることとなる。 従って前記任意の照射角度による光によって、凹凸状の
疵は影として現れ、これを検出することができるもので
ある。 このような任意の視野における疵検用を行った後、保持
体回転部３２のモータ５０を駆動し、これによって撮像
部保持体３０を回転して視野を切替える。このとき、視
野が前の状態の視野と重なっては疵の二重カウントを行
う虞れがあるので、注意する必要がある。この処理を管
の周方向で繰返し行って、その位置における管の周方向
検査を終了したならば、移動架台制御部６６に移動架台
３４を前進又は後退させる信号を送って、・移動架台３
４を移動架台駆動モータ６４により駆動し、前進又は後
退させる。以下、逐次この処理を行うことによって管の
内面の全体の疵の検出を行うものである。 次に、本実施例の主な機能と測定結果とを示す。 （主な機能） １、ファイバスコープ長　　　　　　　　　５ＩＩ１２
、画素数（ファイバスコープ素線本数）３万本３、撮像
部（保持体及び保持体回転部）（１）長さ　　　　　　
　　　　　　　１５０龍（２）外径　　　”　４０ｍｍ ４、視野角度　　　　　　　　　　　　　６０・５、照
明角度　　　　　　　　　　　　　３０”６、光源装置
　　　キセノンランプ（１５０Ｗ）７、視野切替のため
の撮像部保持体回転数Ｏ〜２０ｒｐＩＲ（可変） ８、使用した検査装置 （１）テレビカメラ・・・日本ビクター株式会社製型番
ＫＹ−２０００ （２）モニタ・・・日本ビクター株式会社製型番ＣＸ−
１０１Ｍ 上記性能を有する検査装置によって、外径８９゜１１Ｉ
ＩＩ１１１肉厚５．５ｍｍ１長さ１２＋１１の鋼管を検
査し、次の種類の欠陥について検出することができた。 その検出結果を第１表に示す 第　　１　　表 なお第１表において実際に存在する欠陥個数とは、測定
対象鋼管を半割りにし、疵の数を目視で確認したときの
ものである。 以上の結果、へこみについては１個の見落しがあったも
のの他は全て識別しており、本装置の有効性が実証され
たことが判る。なお、見落されたへこみ欠陥１個は、実
用上有害欠陥とみなされないほど軽微なものであった。 なお、本実施例において、照明はライトガイド１４を用
いて管１０外の光＃ｉ１２により行っているが、これに
限定されることなく、ライトガイド１４の代りに撮像部
保持体３０内に配設したランプを用いてもよい。但し、
この場合においては斜方向からの傾斜照明を考慮する必
要がある。また、撮像部保持体３０内に配設したランプ
の照射指向性があまりに広い場合、又、撮像部１８の金
属体による反射がある場合は、ランプに凹面状の反射鏡
を取付けるなどの設計上の改良が必要である。 又、本実施例においてはテレビ撮影による観察を行う構
成と゛したが、これに限定されることなく、受像部２２
からの目視又はカメラ撮影によっても、管の内面紙の観
察、検査に有効である。 次に、管の内面紙の自動検出装置として発展させた第２
実施例について説明する。これは、第６図に示す如く、
前記第１実施例の管の内面検査装置に、テレビモニタ２
８で得られた信号をデジタル処理して欠陥を抽出する画
像処理部６０と、該画像処理部６０で抽出された欠陥信
号を計数する欠陥信号処理手段としてのコンピュータ６
２とを備えたものである。他の点については、前記第１
実施例と同様であるので、説明は省略する。 前記画像処理部６０は、撮像部１８、光ファイバ２０、
受像部２２、テレビカメラアダプタ２４、テレビカメラ
２６を介して得られた内面紙の画像を処理するもので、
ここでの画像処理は、照明によって影をつけられ顕在化
された疵を有するテレビ画像を、映像信号の任意又は固
定のレベルでスライスし、そのレベルを基準として２値
化ビデオ信号に変換し、疵の存在を更に顕在化させるも
のである。 又、欠陥信号処理手段は、コンピュータ６２により構成
され、このコンピュータ６２は、モニタ画面上に正方形
の電子ライン（−辺は可変）を作り出し、この電子ライ
ンを、前記画像処理部６０によって得られた疵の存在が
顕在化された画面上で走査させ、電子ラインを２値化ビ
デオ信号された疵の像（黒）が占めたとき、疵１個とカ
ウントすることで欠陥信号を処理するものである。なお
、前記電子ラインの１辺は検査対象管の種類、品質管理
水準に応じ決定されるべきものである。 このような処理を１つのユニットとし、この処理が完了
するとコンピュータ６２の指令に従って保持体回転部３
２のモータ５０を駆動し、これによって撮像部保持体３
０を回転して視野を切替える。このとき、視野が前の状
態の視野と重なっては疵の２重カウントを行う慮れがあ
るので、注意しなければならない。この処理を管の周方
向で繰返し行って、その位置における管の周方向検査を
終了したならば、移動架台制御部６６に移動架台３４を
前進させる信号がコンピュータ６２から出され、移動架
台３４は移動架台駆動モータ６４で駆動され、前進する
。以下、逐次この処理を行うことによって管の内面の疵
の自動検出が行われる。 次に本実施例装置によって得られた測定結果を次に示す
。検査対象管は外径８９．１１１１１Ｒ，肉厚５゜５Ｉ
ＩＩＩＩ１１長さ１２ｍのもので次の結果が得られた。 本検査装置で疵として識別できた数は１７個であり検査
後、管を半割りにし、目視確認によった場合の疵は２０
個であった。従って、疵の自動検出率は８５％であった
。 この第２実施例によれば、疵の自動検査が可能になるも
のであり、目視検査による場合に比較し、個人差の影響
を受けることなく、又見逃しが少くなるという利点が得
られる。 【発明の効果】 以上説明した通り、本発明によれば、管の内面に発生し
た多様な凸状又は凹状疵に対し、充分な識別感度が得ら
れる管の内面検査装置が提供できると共に、疵の自動検
出装置として発展させることが容易に行える等の優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る管の内面検査装置の要旨構成を
示すブロック線図、第２図は、凸状紙に６２・・・コン
ピュータ。 対する照明範囲及び視野範囲を説明するための正面図、
第３図は、凹状疵に対する照明艶聞及び視野範囲を説明
するための正面図、第４図は、本発明の第１実施例の構
成を示す、一部ブロック線図を含む正面図、第５図は、
前記第１実施例の撮像部系の構成例を示す一部切欠き正
面図、第６図は、本発明の第２実施例の構成を示す、一
部ブロック線図を含む正面図、第７図は、従来のファイ
バスコープを用いた管の内面検査装置を示す正面図、第
８図は従来のファイバスコープの視野範囲及び照明範囲
を示す断面図である。 １０・・・管、　　　　　　　　　　１２・・・光源、
１４・・・送光用ライトガイド、 １６・・・照明角調整部、　　　　　１８・・・撮像部
、２０・・・画像伝送用光ファイバ、　２２・・・受像
部、２４・・・テレビカメラアダプタ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可視光によつて管の内面を検査するための管の内
   面検査装置において、可視光を発生する光源と、該光源
   で発生された光を管の内面に対し１０°〜６０°の照明
   角で照射する照明角調整手段と、照明によつて管の内面
   の欠陥により発生した影を管内で撮像する撮像手段と、
   該撮像手段により得られた画像を管外に伝送する画像伝
   達手段と、該画像伝達手段で伝送された画像を管外で受
   像する受像手段と、少くとも前記照明角調整手段と撮像
   手段とを一体的に保持する撮像部保持体と、該撮像部保
   持体を管内において回転させる撮像部保持体回転手段と
   、前記撮像部保持体を管の軸方向に移動させる移動手段
   とを備えたことを特徴とする管の内面検査装置。