JPS6358130A - 管内面検査装置 - 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〕 本発明は熱交換器等のパイプ、その他各種の配管の内面
性状、特に小径管の内面形状を光学的に検出する装置に
関するものである。

〔従来技術〕

従来、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６．７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６７ｉｉ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内に超音波の伝播媒体である
水を注入し、反射部材４３をその軸心線口りに回転させ
つつこれに向けて超音波探触子４１から超音波を投則し
、反射部材４３にて超音波を直角に屈折させ、被検査管
１）の内周面の周方向各部に投射させ、被検査管１）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２、そのデータを図示しない検出装置に取り出し２、
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図は光を用いた従来の管内面検査装置の模式的
断面図であり、筒状ケーシング５１ａ内にその周壁に形
成した窓５１ｈに面して投光部５２．受光部５３をその
光軸が被検査管Ｐの内周面にて相互に交叉するよう傾り
た状態に配置してなる検出ヘノ１５１を操作軸５４の先
端に固定して構成されており、１Ｍ作軸５４にて検１］
ｉ−＼ソド５１を被検査管Ｐ内で回転さ−１つつ軸方向
に移動させて内周面を光学的に）灸存するようになって
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

とこイ）で」−述した第（ｊ図に示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である収束
１’ｌが悪いために分解能が低く、また被検Ｉ４ｉ二僧
ｆ）内Ｇこ超Ｉ′″？波の伝播媒体たる水を充填してお
く必要があっ′（、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、設備コストが高くなり
、また被検査管Ｐの両端の封止、被検査管Ｐ内への給水
、排水作業自体も煩わしく、作業能率も低い等の問題が
あった。一方第１２図に示す如き光学的検出装置は水を
用いない利点がある反面、操作軸５４にてケーシング５
１ａを回転させつつ移動させる必要があるため作業自体
が傾ねしいことは勿論、作業能率が悪く、また被検査管
の内周面に対する走査が螺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
精度も高い管内面形状検出装置を提供するにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明にあっては、被検査管の内面に光を投射し、その
反射光を捉える検出ヘッドに対する光の伝送、並びに検
出ヘッドにおける検出データの伝送を光学的に行うため
のライトガイド、イメージガイドを具備する。

〔作用〕

本発明にあっては、これによって被検査管内に挿入され
る検出ヘッドには、電気的接続部分が存在せず信頼性の
高い防爆構造が得られることとなる。

〔実施例〕

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面検査装置（以下本
発明装置という）の使用態様を示す模式図、第２図は第
１図のＩＩ−ｎ線による模式的拡大断面図であり、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◇：１
１を閉じた中空の円筒形に形成されたケーシング２１内
にライトガイド′６の一端部、投光光学系を構成する投
光レンズ２２、集光光学系を構成する結１ヤ］／ンズ２
Ｘ（、イメージガイド７の一端部を配設して構成されて
いる。

ケーシング２１はその軸方向の中間部周壁に、軸方向の
所要−ＣＩ法にわたって周方向の全周にわたり透明体を
嵌め込んだ環状窓２１ａを備え、またｎｉ＋　。

後端板の外側には取付部２１ｂ、２１ｃを備え、この各
取付部２１ｂ、２ＩＣに一端に車輪３を取り付けた支持
杆３ａの各他端が相互に略１２０度の間隔を陪でて複数
本（通常は３本）づつ固定されており、検出へ・７ドを
被検査管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の軸心線と略一致するよう支持し、且つこの
状態を維持しつつ被検査管Ｐ内で回転並びに移動せしめ
得るようになっている。

またこのケーシング２１の前後端板に設けた取り付は部
２１ｃの中央には夫々これを貫通させて検出ヘッド１の
前、後移動用の駆動索を兼ねる可撓性チューブ５，４　
（金属製パイプでもよい）の一端がケーシング２１内と
連通させた状態で連結され、可撓性チューブ４内には、
ライトガイド６が、また可撓性チューブ５内にはイメー
ジガイド７が挿１１１１配置せしめられている。

各可撓性チューブ４，５は、その長さを少なくとも被検
査管Ｐの長さの２以上、望ましくは被検査管Ｐの全長以
上となるように設定されており、検出へノド１が被検査
管Ｐ内のいずれの位置にあっても両ｉＪ撓性チューブ４
．５のいずれか一方又（Ｊ双方の他端部が被検査管Ｐの
外方に位置するようにしである。

可撓性チ、、ｊ−−ブ４，５内に配設されたライトガイ
ド６、イメージガイド７はいずれも多数の光ファイバを
束ねて形成されており、ライトガイド６゜イメージガイ
ド７の各一端部は検出ヘット１内に位２４しめられ、ま
たライトガイＦ′６の他端部は＋＋Ｊ　ＩＱ性千ブ、−
ブ４の他端部から引出されて、ここに装着した発光部８
を構成する光＃、８ｂに投光レンズ８０を介在さ・Ｕて
、またイメージガイド７の他端部は可撓性チューブ５の
他端部から引出されてここに装Ｈした受光部９を構成す
る二次元受光素子９ｈに結像レンズ９ａを介在させて夫
々対向せしめられている。発光部８　ｉ；＋、発光回路
８ａ、光源８ｂ、投光レンズｆ（ｃ、を伝え、また受光
部９は結像レンズ９訳−次元受光素子Ｏｈ、出力回路９
ｃを夫々備えており、発光回路１１ａ、出力回路！Ｉｃ
ｌ；Ｊ夫々ｌ；的に検査装置本体２と着脱可能に接続せ
しめられている。

検出ヘッド１内に位置せしめられたライトガイド６の一
端部は第１，２図に示す如く、放射状であって周方向に
略均−となるように外方に拡げ、その端面が環状窓１ａ
の内側に同心状に配した環状投光レンズ２２の内側にこ
れと同心状に対向位置せしめてあり、光源８ｂからの光
を被検査管Ｐの内周面に対し、その周方向の全面に略均
−に分配投射するようにしである。

投光レンズ２２は円環状であって、且つその断面は内、
外周面皮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の内周面上に略一致するよう設定されて
おり、ライトガイド６から投射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。

一方イメージガイド７の一端部は、結像レンズ２３と同
心に対向せしめてあり、被検査管Ｐの周方向からの反射
光を捉えて、これを結像レンズ９ａを経て、二次元受光
素子９ｂに結像せしめるようにしである。

二次元受光素子９ｂとしては電荷結合素子又はＰＳＤ等
が用いられる。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、適宜の
形状とすればよい。

第３図は被検査管Ｐの軸心線がら管内周面までの１１°
法とニー次元受光素子９ｂへ投影された像の光軸からの
寸法との位置関係を示す説明図であり、いま被検査管１
）の軸心線と検出ヘッド１内のレンズ２３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、Ｐｃまでの寸法を夫々１
．ａ　、　Ｌｂ　、　Ｌｃとすると、ここから反１・１
された光がレンズ２３、換言すればレンズ９ａを経て二
次元受光素子９ｂｌに達したときの二次元受光素Ｐ９ｂ
Ｊ二の位置はレンズ９ａの光軸がら夫々ｎａ、ｆｆｂ。

ＰＣだけ離れたＱａ、　Ｏｈ、　ｎｃ点となる。これら
Ｌａ、ｌ、ｂ。

！、（７等の距離Ｉ、と７！ａ、ｆｆｂ、ｎｃ等の距離
ｌとの間には一般的に次の関係が成立する。

Ｌ　−−−−−一　・　ｐ 但し、■〕：レンズ２３から検出面までの水平距Ｆ：レ
ンズ９ａから二次元受光素子９ｂ表面までの距離 従って、二次元受光素子９ｈ上に投射される被検査管Ｐ
内面からの反射光は内周面が凹凸のない−様な円周面の
場合には第４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４図（ロ）に示ず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４図（ロ）に示すｂの如く内方に凹んだ像が表
れる。

この凹、凸の程度を測定することによって被検査膜Ｐの
内周面における凹部、凸部の深さ、高さを検出し得るこ
ととなる。勿論二次元受光素子９ｂへの投影像の真円度
各部の光量等に基づき被検査管Ｐの各種内面性状を推測
することも可能である。

而してこのような本発明装置にあっては、第１図に示す
如く被検査管Ｐ内にその一尋：：；から検出ヘット１の
一端に連結した可撓性チューブ４又シＪ５をその先端側
から挿通して検出ヘッド川を被検査管））内に挿入する
。この状態では検出ヘット川はその先、後端に取り付げ
である車輪３にてケーシング２１の軸心線が被検査管Ｐ
の軸心線と略一致するよう保持される。そこで可撓性チ
ューブ４．又番、１５の端部に設けた投光部８、又は受
光部９を検査装置本体２と電気的に接続した後、可撓性
チューブ４又は５を引張り、又は押して検出ヘッドｌを
被検査管■）内で回転させつつ移動させ、検出装置本体
２から連続的又は間欠的に発光回路８ａに発光指令信号
を出力し、光源８ｂを発光させる。光源Ｉｔ　ｂの光は
投光レンズ８Ｃにより平行光束に変換され゛ζライ１ガ
イド６の一端面に入射され、ライトガイド〔ｊ内を伝播
され、その他端面から周方向の全面にわたって配分投射
され、投光レンズ２２にて集光され、被検査管Ｐの内周
面にその周方向の実質的に全面にわたるようこれと直交
する向きに投射される。

被検山１ゞ（１）の内周面の像し！レンズ２３を介して
イメージガイド７の一端面に縮小投影され、イメージガ
イド７内を伝播され、その他端面からレンズ９ａを経て
二次元受光素子９ｂに投影され、ここで光電変換され、
出力回路９ＣをｊＩＮして検出装置本体２に取り出され
、被検査管Ｐの内周面の形状が検出される。

検出態様については特に限定するものではなく、従来知
られたものを適宜採択すればよい。

このような実施例にあってはライトガイド６と環状をな
す投光レンズ２２との組み合わせによって被検査管Ｐの
内周面に対しその周方向の全面にわたって同時的に光を
投射し、またこの像を捉えることが可能となり、検出漏
れ発生のおそれがなく、検出精度も高く、更に被検査管
Ｐ内には電気的接続部分が存在しないため、防爆性を必
要とする被検査管内の検査に適用して高い信顛性が得ら
れる。

なお上述の実施例ではライトガイド６をそのまま利用し
て被検査管Ｐの内周面に光を分配投射する構成とした場
合につき説明したが、これに限らず、例えば円錐体等を
利用して分配してもよく、光分配手段については特に限
定するものではない。

第５１メ目１１本発明の他の実施例を示す模式的断面図
であり、検出ヘット用の基端部側にのみ可撓性チ１．−
ゾ４を設け、この内側にライトガイトロとノ１、にイメ
ージガイド７を挿通し、検出ヘッド１内にイ１装置する
イメージガイド７の一端部には被検査管１）の内周面の
像をミラー２４．レンズ２３を介して縮尺投影せしめる
ようにしである。

他の構成及び作用は実質的に前記第１〜２図に示す実施
例と同じである。

このような実施例にあっては、前記第１．２図に示した
実施例の効果に加えて検出ヘッド１には片◇：１；にの
め可撓性チューブ４を設けるのみで足り、構成の簡略化
が図れ、また被検査管Ｐに検出ヘッド１を挿入する際も
、例えば受光部を検出装置本体２から切り離して被検査
管Ｐに挿通せしめた後、再び検査装置本体２と接続し、
検査を開始するという煩わしさがなく、発光部８．受光
部９ともに検出装置ｒ１本体２と電気的に接続状態を維
持したまま検出ヘッド１を被検査管Ｐの一端から挿入し
、直りに検査を開始することが可能となる外、検査終了
後もそのまま被検査管Ｐから検出ヘッド１を引き出すの
みで足りる利点がある。

なお、上述の各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、各種の角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の移動は可撓性チューブ４．５の挿入、又は引出し
によって行う構成につき説明したが車輪３の駆動源を検
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。

〔効果〕

以上の如く本発明に依れば光分配投射手段によって被検
査管の内周面にその周方向の全面にわたるよう同時に光
を投射し、且つこれからの反射光を同時に捉えるから未
検出部分が発生するおそれがなく、形状検出精度が高く
、また設備も簡略化され、設備コストが安価となり、更
に、ライトガイド、イメージガイドを用いて検出ヘッド
への光の伝播並びに検出データの取り出しを行うことと
しているから、被検査管内には電気的接続部分が全く存
７１シないため信頼性の高い防爆構造が得られ、用途が
格段に拡大されるなど本発明は優れた効果を奉するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の模式的断面図、第２図は第１図の
ＩＩ　−ＩＩ線による拡大断面図、第３図は管内ｊＴ＋
ｊ形状の検出原理を示す説明Ｉ閾、第４図（イ）。 （ロ）は二次元受光素子で捉えた被検査管の内周面像の
説明図、第５図は本発明の他の実施例を示す模式的断面
図、第６，７図は従来装置の模式的断面図である。 １・・・検出ヘッド　２・・・検出装置本体　３・・・
車輪４．５・・・１ｉＪＩＱ性チユーブ　６・・・ライ
トガイド７・・・イメージガイド　８・・・発光部　９
・・・受光部２１・・・ケーシング　２１ａ・・・環状
窓　２２・・・投光レンズ２、′）・・・結像レンズ　
２４・・・ミラー　Ｐ・・・被検査管なお、図中、同−
一符号は同一、又は相当部分をボす。 代理人　　大　　々１：　　増　　雄 手続補正書（自発）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査管の内面の実質的に全周にわたるよう光を投
   射する投光部及び被検査管の内面からの光を捉える集光
   部を有し、被検査管内にその軸方向へ移動可能に挿入さ
   れる検出ヘッドと、被検査管の外部に配設される発光部
   及び受光部と、前記発光部に一端を対向させ、他端を前
   記検出ヘッド内の投光部に臨ませたライトガイドと、前
   記受光部に一端を対向させ、他端を前記検出ヘッド内の
   集光部に臨ませたイメージガイドとを具備することを特
   徴とする管内面検査装置。 ２、前記ライトガイドとイメージガイドとは、被検査管
   の両端側から各一端部を外方に導出されている特許請求
   の範囲第１項記載の管内面検査装置。 ３、前記ライトガイドとイメージガイドとは被検査管の
   一端側から各一端部を外方に導出されている特許請求の
   範囲第１項記載の管内面検査装置。