JPS63243845A - 管内検査装置 - 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］ 本発明は熱交換機等のバイブ、その他各種の配管の内面
形状、特に小径管の内面形状を光学的に検出す・る管内
検査装置に関するものである。

［従来技術］ 従来におけるこの種の小径管の内面検査装置は種々提案
されているが、いずれも超音波又は光を用いる構成が採
られており、その−例を示すと第６図、第７図に示す如
くになっている。第６図は超音波を用いた従来の管内面
検査装置の模式的断面図であり、超音波の送、受信機能
を備えた超音波探触子４２及びこれに対向させて配設し
た反射部材４３を備えた検出ヘッド４１を被検査管Ｐ内
に挿入すると共に、被検査管Ｐ内に超音波の伝送媒体と
しての水を注入し、反射部材４３をその軸心線回りに回
転させつつこれに向けて超音波探触子４２から超音波を
投射し、反射部材４３にて超音波を直角に屈折させ、被
検査管Ｐの内周面に入射させ、被検査管Ｐの内、外面か
らの反射エコーを超音波探触子４２にて受信し、被検査
管Ｐの内、外径、表面の凹凸変形等を検出するようにな
っている。

また第７図に示す管内面検査装置は筒状ケーシング５１
ａ　　内に、その周壁に形成した窓５１ｂ　　に面して
投−先部５２、受光部５３をその先軸が被検査管Ｐの内
周面にて相互に交叉するよう傾けた状態に配置してなる
検出へラド５１を操作軸５４の先端に固定して構成され
ており、操作軸５４にて検出へラド５１を被検金管Ｐ内
で回転させつつ移動させて内周面を光学的に検査するよ
うになっている。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで上述した如き超音波を利用する検出装置にあっ
ては超音波自体の特性として収束性が悪いために分解能
が低く、被検金管Ｐ内に超音波の伝送媒体たる水を充填
しておく必要があって、水の給、排設備、更には被検査
管両端の水密封止手段等を必要とし、設備コストが高く
、また被検査管Ｐの両端の封止、被検金管Ｐ内への給水
、排水作業が必要となって作業が煩わしく、作業能率も
低い等の問題がある。−力先学的検出装置は水を用いな
い利点がある反面作業能率が悪く、また被検査管Ｐの内
周面に対する走査がら旋状となるため検出精度の信頼性
が低いなどの問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは設備が簡単で作業能率が高く、測定
精度も高い管内検査装置を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明装置にあっては被検査管内に挿入される検出ヘッ
ド内に光源及びこれからの光を被検査管の内周面にその
周方向の全面にわたって分配投射する手段並びに被検査
管内周面からの反射光像を捉える二次元受光部とを具備
する。

［作用コ 本発明はこれによって被検査管の内周面に対しその周方
向の全面にわたって同時に光を投射し、且つこれからの
反射光像を同時的に捉え得ることとなる。

［実施例コ 以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る管内検査装置の使用態様
を示す模式図であり、図中１は検出ヘッド、２は検出装
置本体、Ｐは被検査管を示している。検出ヘッド１は金
属等の耐腐食性材料を用いて両端を閉じた中空の円筒形
に形成されたゲージング２１内に光源２２、投光光学系
を構成する第１、第２の投光レンズ２３．２４、光分配
手段を構成する円錐体２５、集光光学系を構成するレン
ズ２６、二次元受光部２７等を配設して構成されている
。

ゲージング２１はその軸方向の中間部周壁に軸方向の所
要寸法にわたって周方向の全周にわたり透明体をうめ込
んだ環状窓２１ａ　　を備え、また前、後端板の外側に
は取り付は部２１ｂ　　、２１ｃ　　を備え、この各取
り付は部２１ｂ、２１ｃ　　に一端に車輪３を取り付け
た支持かん３ａの各他端が相互に約１２０　度の間隔を
隔てて３本づつ固定されており、検出ヘッドを被検金管
Ｐ内に挿入したときケーシング２１の軸心線を被検査管
Ｐの軸心線と約一致するよう支持し且つこの状態を維持
しつつ被検金管Ｐ内を移動せしめるようになっている。

またこのケーシング２１の後端板に設けた取り付は部２
１ｃ　　の中央にはこれを貫通させて検出ヘッド１の前
、後移動用の作動体を兼ねる可ねん性チューブ４の一端
がケーシング２１内と連通させた状態で連結され、その
他端部は検出装置本体２に連結されており、内部には各
駆動動力用電源を供給するためのケーブル２２ａ　　及
び受信用のケーブル２９ａ等が配設されている。

一方、ゲージング２１内にはその環状ｇ　２１　ａ　　
の内側に対向させて中心部には光分配手段たる円錐体２
５がその頂点をケーシング２１の先端側に向け、且つ軸
心線をゲージング２１の軸心線と一致させた状態で、ま
たその外周には円環状の第２の投光レンズ２４が同心状
に配設され、更に円錐体２５の頂点に対向させてその前
方に第一の投光レンズ２３、光源２２が配設され、一方
円錐体２５の頂点と反対側にはその軸心線上に光軸を一
致させてレンズ２６、二次元受光部２７が配設されてい
る。

光源２２としてはレーザ装置又は白熱光源等が用いられ
る。光源２２は発光駆動回路２８を経てケーブル２２ａ
　　により検出装置本体２と電気的に接続され検出装置
本体２から入力される連続的又は間欠的に発光指令信号
に基づき発光駆動回路２８を介して発光せしめられるよ
うになっており、発せられた光は第１の投光レンズ２３
にて平行光束に変換された後゛；円錐体２５にその頂点
側から軸心線に平行に投射される。円錐体２５はその周
面を鏡面としてあり、これに入射された光はその周面か
ら軸心線と直交する同きの全方向に分配放射され、第２
の投光レンズ２４を介して被検査管Ｐの内周面に向けて
投射される。第２の投光レンズ２４は円環状であって、
且つその断面は内、外周面共に所要の円弧をなす凸レン
ズ形をなし、その焦点は被検査管Ｐの内周面上に約一致
するよう設定されており、円錐体２５で分配された光を
管軸方向に集光した状態で被検査管Ｐの内周面に細いリ
ング状に投射せしめるようになっている。被検査管Ｐの
内周面からの反射光はレンズ２６にて集光せしめられ、
二次元受光部２７に投射される。これによって捉えられ
た各部の受光量に関するデータは出力回路２つ、ケーブ
ル２９ａ　　を介して検出装置本体２に読み込まれ、形
状検出が行なわれるようになっている。なお、レンズ２
６と二次元受光部２７とはレンズ２６で捉えられた被検
査管Ｐの内周面からの反射光像が所要の比率に縮尺され
た状態で二次元受光部２７に投影されるよう相互の配置
位置を定めである。二次元受光部２７としては電荷結合
素子等を用いる。電荷結合素子による場合はこれを光軸
中心に円形に配したもの、正方形に配したもの等、連室
の形状とすればよい、第２図は被検査管Ｐの軸心線と管
内周面までの寸法と二次元受光部２７へ投影された反射
光像との関係を示す説明図であり、いま被検査管Ｐの軸
心線と検出ヘッド内のレンズ２６の光軸が一致した状態
にあるものとして軸心線から被検査管Ｐの内周面の各光
反射位置Ｐａ、　Ｐｂ、　Ｐｃｍでの寸法をそれぞれＬ
ａ、Ｌｂ、　Ｌｃとすると、ここから反射された光がレ
ンズ２６を経て二次元受光部２７上に達したときの二次
元受光部２７上の位置はレンズ２６の光軸からそれぞれ
ｌａ、　ｌｂ、　ｌｃだけ離れた２７ａ、２７ｂ　　、
２７ｃ　　点上となる。これらＬａ、　Ｌｂ、　Ｌｃ等
の距離りとｌａ、　ｌｂ、　ｌｃ等の距離ｌとの間には
一般的に次の関係が成立する。

Ｌ＝□・１−−−−−−　（１） 但し、Ｄ：集光レンズから検出面までの水平距離Ｆ：集
光レンズから二次元受光部表面までの距離 以上の関係から二次元受光部２７上に投射される被検金
管Ｐ内面からの反射光は内周面が凹凸のない−ａな円周
面の場合には第３図（イ）に示す如くに乱れのない円形
像が得られるが、被検査管Ｐの内周面に腐食部分が存在
して凹状となっている部分では第３図（ロ）に示すａの
如く外方に膨出しまた錆等が発生して凸状となっている
部分では第３図（ロ）に示すｂの如く内方に凹んだ像が
表れる。この凹、凸部の検出は、検出装置本体２内に設
けられた処理部３５で行なわれる。第４図に、検出装置
本体２内に設けられた処理部３５の構成を示す。前述し
た二次元受光部２７上の像中心Ｑは被検査管Ｐと検出ヘ
ッド１の中心が通常必ずしも一致しないことより、第５
図（イ）に示すように検出ヘッド１に固定されている二
次元受光部２７の中心０とも合致せず偏芯する。このた
め単に二次元受光部２７の中心Ｏより各偶までの距離ｌ
を被検査管Ｐの内径と比較しても正確な判定ができない
。以上の理由により第４図に示す処理部３５では、二次
元受光部２７から得られる画像信号を２値化回路３０に
より適当な方法で２値化した後、まず単純に一定角度θ
毎に二次元受光部２７の中心○よりの距離１１　を半径
測定回路３１で計算する１次に差分回路３２により Δ１　ｉ　−１（ｉ−１＞　　　　　　　−一−（２）
なる計算を行ない差動回路３３に出力し、平均回路３４
で １　　ｎ＋に １１１　＝□Σ　Δｌｉ　　　−−・−・−（３）Ｎ　
　１＝ｋ ｋ＝１．２，３．　　・・・Ｎ−−（４）として△１１
　の平均値を計算し差動回路３３に出力する。つまり、
（２）式て′はθをｊ穴当に選ぶことにより、第５図（
ロ）にしめずような偏芯と凹凸部に相当する信号が得ら
れ、（３）式では平均回数Ｎの選択により同図（ハ）の
ような偏芯に相当する信号のみが抽出できる６以上の信
号の差を差動回路３３により得れば、同図（ニ）に示す
ように凹凸部のみの信号が得られ、この値により被検査
管Ｐの内面状態が評価できるのである。

なお、上述の実施例では被検査管Ｐ、検出ヘッド１のケ
ーシング２１がいずれも円形の場合につき説明したが何
ら円形に限らず、各種の各形管についても適用し得る。

また上述の各実施例では被検査管Ｐ内における検出ヘッ
ド１の推進はチューブ４の挿入、又は引き出しによって
行なう構成につき説明したが車輪３の駆動源、制動機構
を検出ヘッド１に設けて自走式としてもよいことは言う
までもない。

更に上記実施例にあっては光を周方向の全面にわたって
分配する手段として円錐体を用いる場合につき説明した
がこれに限らず、バンドル光ファイバ等を用いてもよい
ことは勿論である。

平均回路３４も移動平均の他に単なる算術平均を用いて
も良いし、被検査管Ｐと検出ヘッド１の中心軸間に偏芯
がない場合は半径測定回路３１の出力のみで被検査管Ｐ
の内面形状が検出できるのは言うまでもない。

［発明の効果コ 以上の如く本発明に依れば管内面に対し、その周方向の
全面に同時的に光を投射し、その反射光を捉えるため未
検出部分が発生する恐れがなく、また管軸方向への位置
ずれがなく、形状検出精度の信頼性が高く、更に設備も
簡略化され、設備コストも安価となるほか、処理部では
被検査管と検出ヘッドの中心が一致しなくても凹凸部を
抽出できるように構成したので、検出装置自体の構成も
簡略化できるなど本発明は優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す模式図、第２図は
管内面形状の検出原理を示す説明図、第３図（イ）、　
　（ロ）は二次元受光部で捉えた反射光の形態を示す説
明図、第４及び第５図は処理部の動作を説明するための
ブロック図及び波形図、第６．７図はいずれも従来装置
の模式的断面図３ある０図中、 １・−・−検出ヘッド　　２．−−−一検出装置本体３
−−−−−−−−軍輪　　２１−−−−ゲーシング工−
−−−−−光源　　Ｚ３−−−一投光レンズ２５−−−
−−円錐体　　局−一一一一集光しンズＺ７−−・−二
次元受光部　　３−ｍ−発光駆動回路２９−−−−−・
−出力回路　　関−＝−２値化回路３１−−半径測定回
路　　３２−ｍ−・差分回路３３−一・差動回路　　３
４−−一平均回路３５−−−−処理部全体　　Ｐ−−一
被検査管なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を
示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査管内にその軸方向に移動可能な検出ヘッド
   を挿入して被検査管の内面形状を検出する装置において
   、前記検出ヘッドは光源と、該光源から発せられた光を
   被検査管の内周面に向けて周方向の全面にわたって分配
   投射する手段と、被検査管の内周面の光像を捉える二次
   元受光部と、上記二次元受光部の出力を処理して凹凸部
   のみを抽出する処理部とを具備することを特徴とする管
   内検査装置。
2. （２）処理部として、二次元受光部からの信号を２値化
   する２値化回路と、上記２値化信号の任意点での検出ヘ
   ッド中心からの距離を算出する半径測定回路と、上記距
   離値の平均値を算出する平均回路と、上記差分値と上記
   平均値の差を求める差動回路からなる特許請求の範囲第
   １項記載の管内検査装置。