JPS6358134A - 管内面形状測定装置 - 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〕 本発明は管内面、特に目視不可能な小径管の内面の形状
を測定することによりその欠陥を検出する装置に関する
。

〔従来技術〕

たとえば化学プラント内に引き回された種々の原料、成
品輸送用パイプライン、あるいは作業員が進入して直接
目視検査することが不可能な小径の下水道管等の管内面
の形状検査（形状を検査することにより、欠損、陥没等
の異常の存在を判定する）を行う装置として光学式距離
計を利用した装置が知られている。

第２図はその一例を示しており、図中Ｐは測定対象の管
、１はピグである。ピグ１は円筒形状に形成されたケー
シング１０１の周側壁の一部にガラスあるいは透明樹脂
製の投受光窓１００が備えられていて、円筒状ケーシン
グ１０１の中心軸が測定対象管Ｐの管軸と一致するよう
に測定対象管Ｐ内に挿入されている。またピグ１はその
ケーシング１０１内部にその前端（図上で左端）寄りか
ら後端寄りへ順に発光回路１１１発光素子】２．投光レ
ンズ１３゜受光レンズ１４．　　リニアダイオードアレ
イ等の一次元受光素子１５．出力回路１６等を備えてい
る。

投光レンズ１３の光軸は投射光の測定対象管Ｐ内面から
の反射光を受光レンズ１４に入射させるためにピグｌの
回転半径方向よりはケーシング】０１の後端寄り向きに
傾斜させられており、また受光レンズ１４の光軸は投光
レンズ１３から投射された光の測定対象管Ｐ内面からの
反射光を受光ずべくピグ１の回転半径方向よりはケーシ
ング１０１の前端寄り向きに傾斜させられている。そし
て、−次元受光素子１５の受光素子配列方向は両レンズ
１３．１４の光軸を含む平面上でありかつ受光レンズ１
４の光軸に直交する方向に設定されている。

従って、詳しくは後述するが、受光レンズ１４へ入射す
る反射光の測定対象管Ｐ内面での反射位置が測定対象管
Ｐの半径方向に移動する場合には、その反射光の結像位
置が一次元受光素子１５の受光素子配列方向に移動する
ので、その位置を検出することによりビグ１と測定対象
管Ｐの内周面との管の距離が判明する。

更にピグ１はそのケーシング１０１の後端を支持杆１１
０にて支持されており、この支持杆１１０にて測定対象
管Ｐの開口から挿入される。なお、支持杆１１０は中空
でありその中空部分内部には処理語Ｗ７０に接続された
複数の電気ケーブル１１１が挿３１１されていて、これ
らを介して種々の信号及び電気エネルギーの送受が行わ
れる。

さて、第２図に示した従来装置では、処理装置７０から
ケーブル１１１を介して発光回路１１に電力が供給され
ており、これにより発光回路】１は発光素子１２に投光
レンズ１３方向への発光を行わせる。この発光素子１２
からの投射光は投光レンズ１３にて集束され、ケーシン
グ１０１の投受光窓１００を通過して測定対象管Ｐの内
面にて反射される。この反射光は再度投受光窓１００を
通過して受光レンズ１４にて再集束され、−次元受光素
子１５の受光面に結像される。この際の反射光像が結像
した受光素子を特定する電気／７７号は出力回路】６か
らケーブル１１］を介して処理装置７０に送られる。

第３図は上述の装置による測定の原理を示した模式図で
ある。

第３図において、両レンズ１３．１４それぞれの中ノ１
ｐｔＡ、Ｂ間の距離を６１両レンズ１３．１４それぞれ
の中心Ａ、Ｂ間を結ぶ線分ｎが測定対象管Ｐの管軸に位
置しているとし、これに対する投光レンズ１３の光軸の
角度をα、同しく受光レンズ１４の光軸の角度をβ　（
−αでもよい）、−次元受光素子１５の中心の受光素子
Ｍ（受光レンズ１イの光軸」二に位置する）から反射光
像の結像位置の受光素子Ｒまでの距離をｌ　（−次元受
光素子１５の受光素子配列方向と受光レンズＪ４の光軸
との角度は一定）、投射光の測定対象管Ｐ内面での反射
位置をＣとし、また−次元受光素子１５の受光面は受光
レンズＩ４の焦点（焦点距離ｆ）に位置するものとする
。

一次元受光素子１５上における距！！！！Ｎ！と受光レ
ンズ１４の焦点距１ｉ１１ｔｆとにより受光レンズ１４
の光軸と反射光との間の角度θは下記式にて求められる
。

線分ＡＢと線分Ｏとのなす角度は（β−β）として求め
られる。従って、三角形ＡＢＣは二角、即ち／ＣＡＤ（
＝α）と／ＣＢＡ　（−β−β）及びその挟辺■の長さ
Ｄとが判明しているので確定する。このため、点Ｃから
線分ｎへ下したＩ線ｌの長さ、叩ち測定対象管Ｐの管軸
から内周面までの距％ｌ１ｈ（検査対象管Ｐの内周半径
）は下記式にて求められる。

ｔａｎα−ｊａｎ（β±θ） なお、直線■が測定対象管Ｐの管軸と一致していない場
合でも、両者が平行関係を維持している場合には両者間
の距離と求められた距＠ｈとの和を求めればよい。

上述の原理は、線分訂を基線とする三角測量と同原理で
ある。そして、このような従来の装置では、ピグ１を支
持杆１１０にて支持して測定対象管Ｐ内へ進入させつつ
回転させるが、あるいは図示しない自走装置によりビグ
１が管軸を回転中心として回転しつつ測定対象管Ｐ内を
進行することにより測定対象管Ｐの内周面の形状測定を
連続に行える。

これにより、ピグ１の回転中心が測定対象管Ｐの管軸と
正しく一致している場合には、測定結果が真円であれば
管内面に欠陥（欠損、異物の付着等）は存在しないこと
を示している。また、たとえビグ１の回転中心と測定対
象管Ｐの管軸とが一致していない場合でも、管内面に欠
陥が存在しなければ楕円状の円滑な曲線が計測される。

一方、ビグ１の中心が測定対象管Ｐの管軸と一致してぃ
る場合及びそうでない場合のいずれにも、欠陥が存在す
れば比較的不規則で鋭角的且つ急激な変化が検出される
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上述の如き従来の管内面形状測定装置では、測
定対象管内でピグを回転させて管内面全周に互るデータ
から管径を求める必要があった。

このような手法は測定対象管内面の微細な欠ｍ等を検出
する目的には好適ではあるが、単に管の内径を知りたい
場合、あるいは腐食による肉厚の減少（管内径の拡大）
、逆に沈澱物、付着物等による管内径の減少等を知りた
いような場合には測定に長時間を要して非能率であると
いう問題がある。

また、ピグと外部のデータ処理装置等との間を接続する
ケーブルが捩れるので、その解消のため、たとえばピグ
が所定回数回転する都度ケーブルの捩を戻す、あるいは
ピグを所定回数ずつ両方向へ回転させる等の対策及びケ
ーブル自体の捩による破損に対する強度面での対応が必
要である。更にスリップリング等の使用を名えられるが
、構成が複雑になること、接触不良の発生等の面から信
頼性の低下は免れない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
測定対象管内に挿入されるビグ内に、光学式距離計を二
組備えさせ、両光学式距離計の測距方向を１８０度異ｌ
６方向に設定して管内面の直径を一動作にて測定可能に
構成ことにより、ピグを測定対象管内で回転させずとも
測定対象管の内径を測定可能な管内面形状測定装置の提
供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の管内面形状測定装置は、測定対象管内に挿入さ
れるピグに、その測距方向を管の半径方向とし且つ実質
的に１８０度異ｌ６せた二組の光学式距離計を備える構
成を採っている。

〔作用〕

本発明の管内面形状測定装置では、ピグの中心を測定対
象管の管軸と一致させて挿入することにより、二組の光
学式距離計による一回の同時的測定により測定対象管の
内径が測定される。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係る管内面形状測定装置の構成を示ず
側断面図である。

本発明の管内面形状測定装置は、端的には前述の第２図
に示した如き従来の装置に絹み込まれている光学式距離
計１０及び２０を二組背中合わせにしたような構成を採
っている。以下に具体的に説明する。

図中Ｐは測定対象の管、１はピグである。ピグ１は円筒
形状に形成されたケーシング１０１の周側壁の一部の径
方向の対向する二位置にガラスあるいは透明樹脂製の投
受光窓］００ａ、　１００ｂが備えられていて、円筒状
ケーシング１０１の中心軸が測定対象管Ｐの管軸と−・
致するように測定対象管Ｐ内に挿入されている。

ピグ１にはそのケーシング１０１内部に、二組の光学式
距離計２０及び３０が備えられている。第１の光学式距
離計１０はケーシング１０１内部にその前端（図」二で
左端）寄りから後端寄りへ順に発光回路１１、発光素子
１２．投光レンズ１３．受光レンズ１４゜リニアダイオ
ードアレイ等の一次元受光素子１５゜出力面１２３１６
等が配列されている。

また第２の光学式距離計２０はケーシング】０１内部に
その前端寄りから後端寄りへ順に発光間１ｉ！＆２Ｌ発
光素子２２．投光レンズ２３．受光レンズ２４．リニア
ダイオードアレイ等の一次元量光素子２５．出力回路２
６等が配列されている。

そして、両光学式距離計１０．２０はそれぞれの投光レ
ンズ＋３（２３）の光軸は投射光の測定対象管Ｐ内面か
らの反射光を受光レンズ１４（２４）に入射させるため
にピグ１の回転半径方向よりはケーシング１０１の後端
寄り向きに傾斜さセられており、また受光レンズ１４（
２４）の光軸は投光レンズ１３（２３）から投射された
光の測定対象管Ｐ内面からの反射光を受光すべくピグ１
の回転半径方向よりはケーシング１０１の前端寄り向き
に傾斜させられている。そして、−次元受光素子１５（
２５）の受光素子配列方向は両レンズ１３．１４　（２
３，２４＞の光軸を含む平面上であり月つ受光レンズ１
４（２４）の光軸に直交する方向にされている。

更に両光学式距離！ｔ１０．２０の測距方向はピグ１の
中心軸を対象中心として１８０度異なる方向に設定され
ている。換言すれば、ピグ１が正確にその中心軸を測定
対象管Ｐの管軸に一致させて測定対象管Ｐ内に挿入され
た場合には、両光挙式距離計１０、２０の測距方向は測
定対象管Ｐの内面の直径に一致することになる。

またピグ１はそのケーシング１０１の後端を支持杆１１
０にて支持されており、この支持杆１１０にで測定対象
管Ｐの開口から挿入される。なお、支持杆１１０は中空
でありその中空部分内部には処理装置７０に接続された
複数の電気ケーブル１１１が挿通されていて、これらを
介して種々の信号及び電気エネルギーの送受が行われる
。

次に本発明装置による管内径の測定動作について説明す
る。

まず、本発明装置のピグｌを支持杆１１０にて支持しつ
つ測定対象管Ｐ内へ挿入する。この際、支持杆１１０の
軸心を測定対象管Ｐの管軸と一致させればピグ】の中心
軸も測定対象管Ｐの管軸と一致する。

さて、本発明装置には、処理装置７０からケーブル１１
１を介して発光回路１１．２１に電力が供給されており
、これにより発光回路１１．２］は発光素子１２゜２２
に投光レンズ１３．２３方向への発光を行わせる。

この発光素子１２．２２からの投射光は投光レンズ１３
゜２３にて集束され、ケーシング１０１の投受光窓１０
０ａ。

１００ｈを通過して測定対象管Ｐの内面にて反射される
。この反射光は再度投受光窓１００ａ□１００ｂｆｉ：
通過して受光レンズ１４．２４にて再集束され、−次元
受光素子１５．１６の受光面に結像される。この際の反
射光像が結像した受光素子を特定する電気信号は出力回
路１６．２６からケーブル１１１を介して処理装置７０
に送られる。

そして、上述のようにして得られた両光学式距１ｉ１１
１＋１（４０，２０それぞれの測定結果は前述の第３図
に示した原理に従って処理される。従って、両光挙式距
離計１０．２０により同時に行われる極く短時間の一回
の測定動作にて、測定対象管Ｐの内径が測定される。

なお、ピグ１の中心軸を測定対象管Ｐの管軸に一致させ
ることが困難な場合には、測定対象管Ｐ内に挿入された
ピグ１を測定対象管Ｐ内にて管軸と直交する方向、即ち
測定対象管Ｐの半径方向に移動させつつ連続的に測定を
行えば、その間の最大値を測定対象管Ｐの内径と見做し
得る。

また、発光回路１１．２１はいずれか一方のみを両全光
素子１２．２２を発光させる共通の発光回路として使用
する構成としてもよい。

Ｃ効果〕 以上のように本発明装置によれば、測定対象管内に挿入
されたピグを回転させる必要なしに極く短時間の一回の
測定動作にて測定対象管の内径の測定が行えるので、管
の内径を測定するためであれば殆ど測定誤差を生じるこ
とはなく、測定の信頼性が向上し、装置の操作、データ
処理、取扱も容易になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は本発
明の管内面形状測定装置の構成を示す側断面図、第２図
は従来装置の構成を示す側断面図、第３図は従来装置及
び本発明装置の測定原理を説明するための模式図である
。 Ｐ・・・測定対象管　　１・・・ピグ　１０，２０・・
・光学式距離計　１２．２２・・・発光素子　１３．２
３・・・投光レンズ１４、２４・・・受光レンズ　１５
．２５・・・−次元受光素子なお、各図中同一符号は同
−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学式距離計をその測距方向を管の半径方向として
   管内に挿入して管内面の形状を測定する装置において、 二組の前記光学式距離計を管内に挿入された場合に、両
   者の測距方向が管軸を含む同一平面上に位置し、且つ実
   質的に１８０度異なるような位置関係に配置したことを
   特徴とする管内面形状測定装置。