WO1995021367A1 - Dispositif d'inspection des deformations dans un conduit - Google Patents

Dispositif d'inspection des deformations dans un conduit Download PDF

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WO1995021367A1
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Kiyoshi Hasegawa
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Kansei Kogyo Co., Ltd.
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C7/00—Tracing profiles
    • G01C7/06—Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Definitions

  • the present invention relates to an investigation device for investigating a deformation state of a sewage pipeline, other pipelines and the like.
  • Sewage pipes are buried underground at an appropriate gradient in consideration of the topography, geology and pipe diameter and pipe material.However, uneven sedimentation may occur due to vibrations from vehicles passing on the ground, earthquakes, or ground changes. However, as a result, the pipe is deformed (meandering), so-called unevenness occurs. If the pipe is deformed, the sewage will not flow smoothly to the downstream side, or sediment will accumulate on the deformed part.It is necessary to investigate the deformed state of the pipe at an appropriate time. As shown in Fig. 4, a laser beam emitter A is fixed at one end of the pipeline, and a target vehicle B is run toward the laser beam emitter A from the other end of the pipeline. You.
  • the target car B is provided with a target board C, and the laser beam emitter A is adjusted so that the emitted laser beam D irradiates the target board C.
  • the height of the bottom E of the laser beam emitter A at the position A is H
  • the height from the bottom E to the light source F of the laser beam emitter A is H '
  • the vertical displacement from the center G of the target panel C to the irradiation position I of the laser beam D is R 1 (minus value in Fig.
  • the height L of the tube bottom K at the target vehicle B position can be obtained by the following equation. It is determined by the launch angle of the ray D and the distance between the light source F and the target panel C). L-H + H 'one (R + R l) + J
  • the height L of the pipe bottom K is recorded continuously or discontinuously with the movement of the target vehicle B, so that the vertical deformation of the pipeline can be recognized.
  • the irradiation position I of the laser beam D on the target panel C is detected visually after the survey based on the video recording of the target panel C by the TV camera mounted on the target vehicle B.
  • the lateral deformation of the pipe can be recognized by recording the position of the pipe width M continuously or discontinuously.
  • an object of the present invention is to provide an investigation device capable of accurately and immediately detecting the irradiation position of a light beam on a target board.
  • Another object of the present invention is to provide a survey device capable of detecting an irradiation position with higher accuracy.
  • An apparatus for investigating a deformation state of a pipeline includes a light source, a light emitter disposed on one end side of the pipeline, and a target board to which light emitted from the light source is irradiated.
  • a large number of light receiving elements are arranged on the target board, and the irradiation position of the light beam is detected by an electric signal generated by the light receiving element receiving the light beam.
  • the light-receiving elements arranged in the light-irradiated portion emit electric signals.
  • a plurality of light-receiving elements receive the light. It is appropriate that the light emitting device emits an electric signal, and the irradiation position is detected based on the electric signals from the plurality of light receiving elements.
  • the detected irradiation position can be made to coincide with or be closer to the center of the irradiation part which may be present between the light receiving elements. It is possible to detect the irradiation position with high accuracy.
  • the light receiving elements so that a plurality of light receiving elements receive the light rays at the same time, and to calculate and detect the irradiation position of the light rays based on the intensity distribution of the electric signals from the plurality of light receiving elements receiving the light rays. Is preferred.
  • the image sent from a TV camera is monitored on a monitor, and when the light beam comes off or is about to come off the target board, the target vehicle is stopped, and the light emission angle from the light emitter is adjusted to target the light beam. After returning to the inside of the panel, the target vehicle was moved and the investigation was resumed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a survey state of a survey device according to the present invention
  • FIG. 2 is a front view of a target board
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the target board.
  • FIG. 4 is a diagram showing the investigation state of the conventional investigation device.
  • FIG. 1 is a diagram showing the investigation state of the investigation device according to the present invention.
  • a laser beam emitter 3 (light emitter) is fixed via a fixing device 4 at one end of the pipe in the sewer pipe 1, and the light source unit 5 of the laser beam emitter 3 can swing in any direction. It is configured as follows.
  • the pipeline is deformed due to uneven settlement, and a step 7 is formed in the middle.
  • a target board 11 is attached to the tip of the self-propelled target vehicle 9 moving from the other end of the pipeline, but a large number of forks are mounted on the front of the target board 11 as shown in Fig. 2.
  • the transistors 13 (light-receiving elements) are arranged in a mesh, and the laser beam 15 emitted from the laser single beam emitter 3 is coupled to three phototransistors 13 1, 13 2, 13 3 Irradiation (refer to Fig.
  • the phototransistor 13 1 receives strong light and emits an electric signal larger than the phototransistor 13 2, 13 3, while the personal computer 17 has three photo transistors 13 1, 13 2
  • the center or the vicinity of the center of the irradiated portion 19 is calculated based on the electric signal distribution consisting of the arrangement positions of the electric signals, and the strength of the electric signal. Calculate the height of the pipe bottom at car 9 position. Then, a vertical sectional view of the pipeline is created based on the obtained height data of the pipeline bottom.
  • the distance between the laser beam emitter 3 and the target board 11 is calculated based on the moving distance of the target vehicle 9 from the other end of the pipeline.
  • photodiodes etc.
  • Other optical sensor elements can be used, and a CCD image sensor may be attached to the target board 11 in some cases.
  • the laser beam 15 comes off the target panel 11, but no.
  • the electrical signal from the phototransistor 13 is no longer input to the personal computer 17, the light source unit 5 of the laser beam emitter 3 is controlled by the personal computer 17 and the irradiation position is adjusted to the center 2 of the target panel 11. Swing to return to 1 (see phantom line in Fig. 1).
  • the position of the center 21 is calculated based on the movement trajectory 23 of the irradiation position until the laser beam 15 deviates from the target panel 11, and the light source unit is so arranged that the calculated center 21 is irradiated with one laser beam 15. 5 will move (see Fig. 2: At the beginning of the survey, the laser beam 15 is adjusted so that it strikes the center 21 of the target board 11).
  • the investigation of the deformation state in the horizontal direction of the pipeline is performed simultaneously with the investigation of the deformation state in the vertical direction by calculating and calculating the horizontal position of the pipe.
  • the ground wiring for the laser beam emitter 3 can be omitted, so that the occurrence of traffic obstacles can be avoided.
  • a control device 25 controls the moving speed of the target vehicle 9 and the returning movement to the other end of the pipeline.
  • the inspection device of the present invention is used for a sewer pipe or other pipelines, the irradiation position of the light beam can be accurately detected by the electric signal from the light receiving element, and therefore, the inspection of the deformation state is performed. Accuracy can be improved.

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Description

明 細 書 管路の変形状態調査装置 技術分野
本発明は下水管路、 その他のパイプライン等の変形状態を調査する調査装置に 関する。 背景技術
下水管は地形 ·地質及び管径ゃ管素材を考慮して適切な勾配で地中に埋設され るが、 地上を通る車両からの振動や地震、 あるいは地盤変化などにより不等沈下 を引き起し、 その結果管路に変形 （蛇行） 、 いわゆる不陸が生じることとなる。 管路に変形が生じれば、 下水がスムーズに下流側に流れなくなったり、 変形部分 に土砂が堆積したりするので適当な時期に管路の変形状態を調査する必要がある 管路の変形状態を調査するには、 図 4に示すように管路の一端側にレーザー光 線発射器 Aを固定し、 管路内の他端側からこのレーザー光線発射器 Aに向けて標 的車 Bを走らせる。 標的車 Bには標的盤 Cが設けられていて、 発射されたレーザ 一光線 Dが標的盤 Cを照射するようにレーザー光線発射器 Aを調整しておく。 レ 一ザ一光線発射器 A位置の管底 Eの高さを H、 管底 Eからレーザー光線発射器 A の光源 Fまでの高さを H ' 、 管底から標的盤 Cの中心 Gまでの高さを R、 標的盤 Cの中心 Gからレーザー光線 Dの照射位置 Iまでの上下方向のずれを R 1 (図 4 の場合はマイナス値）、 レーザー光線 Dを水平に発射した場合の仮想照射位置と 照射位置 I との上下方向のずれを J (図 4の場合はマイナス値） とすると、 標的 車 B位置の管底 Kの高さ Lは次式によって求めることができる （ずれ Jは、 レー ザ一光線 Dの発射角度及び光源 Fと標的盤 Cとの距離によって求める） 。 L - H + H ' 一 （R + R l ) + J
そして、 標的車 Bの移動にともない管底 Kの高さ Lを連続的又は不連続的に記 録することにより管路の上下方向の変形を認識することができる。
レーザー光線 Dの標的盤 Cへの照射位置 Iの検出は、 標的車 Bに搭載したテレ ビカメラによる標的盤 Cの映像記録に基づき調査終了後に目視によって行ってい る。
なお、 管路の横方向の変形は管横 Mの位置を連続的又は不連続的に記録するこ とにより認識することができる。
ところで、 テレビカメラによる映像記録からレーザー光線 Dの照射位置 Iを正 確に認識することはなかなか困難であり、 したがって照射位置 Iの経時的な検出 結果は精度の低いものとなっている。 照射位置 Iの検出結果が精度の低いもので あれば、 この検出結果に基づいて導き出される管路の変形状態も不正確なものと なってしまう。
そこで、 本発明は光線の標的盤への照射位置を正確にかつ即座に検出すること が可能な調査装置の提供を目的とする。
また、 本発明はより精度の高い照射位置の検出が可能な調査装置の提供を目的 とする。
さらに、 本発明は調査作業能率上優れた調査装置の提供をも目的としている。 発明の開示
本発明の管路の変形状態調査装置は、 光源を有し、 管路の一端側に配置された 光線発射器と、 この光源から発射された光線が照射される標的盤を有し、 管路の 他端側から前記光線発射器に向けて移動する標的車と、 を備え、 光線の前記標的 盤への照射位置を検出することにより変形状態を調査する管路の変形状態調査装 置において、 前記標的盤に多数個の受光素子を配置し、 この受光素子が光線を受 けることによって発する電気信号により光線の照射位置を検出するものである。 ここでは、 光線の照射部分に配置されている受光素子が電気信号を発するが、 受 光素子による照射位置の検出を確実にかつ高精度に行うためには、 複数個の受光 素子が光線を受けて電気信号を発するように構成し、 この複数個の受光素子から の電気信号に基づき照射位置を検出するのが適当である。 この場合には、 最も強 い電気信号を発する受光素子の配置位置を照射位置として認識することも可能で あるが、 電気信号を発した受光素子の配置位置及び電気信号の強弱からなる電気 信号強弱分布に基づき光線の照射位置を演算して検出すれば、 検出した照射位置 を受光素子と受光素子との間に存在する場合もある照射部分の中心に一致させ又 はより近づけることができるので、 精度の高い照射位置の検出が可能となる。 したがって、 複数個が同時に光線を受けるように受光素子を配置し、 光線を受 けた複数個の受光素子からの電気信号の強弱分布に基づき光線の照射位置を演算 して検出するように構成することが好ましい。
管路の変形が大きい場合には光線発射器からの光線が標的盤を外れることもあ る。 従来はテレビカメラから送られる映像をモニターで監視し、 光線が標的盤か ら外れると、 又は外れそうになると標的車を停止させ、 光線発射器からの光線発 射角度を調整して光線を標的盤内側に復帰させた後に標的車を移動させて調査を 再開している。 そこで、 光線が標的盤から外れた場合、 又は外れそうになった場 合、 すなわち受光素子が電気信号を発しなくなった場合、 又は標的盤の外側の受 光素子が電気信号を発した場合に、 それまでの光線照射位置の移動軌路に基づき 光線発射角度の自動的調整を行い、 照射位置が標的盤の内側 （好ましくは中心） に自動的に復帰するように構成しておけば、 調査作業を中断する必要はなくなる したがって、 光線発射器からの光線発射角度は、 標的盤への照射位置の移動軌 跡に基づき自動的に調整されるように構成されていることが効果的である。 図面の簡単な説明 第 1図は本発明に係る調査装置の調査状態を示す図、 第 2図は標的盤の正面図 、 第 3図は標的盤の部分拡大図である。 また、 第 4図はは従来の調査装置の調査 状態を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を図面を参照してより詳細に説明する。
第 1図は本発明に係る調査装置の調査状態を示す図である。
下水管 1内の管路一端側にはレーザー光線発射器 3 (光線発射器） が固定用装 置 4を介して固定されていて、 このレーザー光線発射器 3の光源部 5は任意方向 に揺動できるように構成されている。 管路は不等沈下により変形していて中間部 に段部 7が生じている。 管路の他端側から移動してきた自走式標的車 9の先端に は標的盤 1 1が取り付けられているが、 標的盤 1 1の前面には第 2図に示すよう に多数個のフォ ト トランジスタ一 1 3 (受光素子） が網目状に配置されていて、 レーザ一光線発射器 3から放出されたレーザー光線 1 5は 3つのフォ ト トランジ スター 1 3 1， 1 3 2 , 1 3 3を照射し （第 3図参照：第 3図中符号 1 9は照射 部分である） 、 この 3つのフォ ト トランジスタ一 1 3 1， 1 3 2 , 1 3 3が発す る電気信号は地上に置かれたパーソナルコンピュータ 1 7に入力される。 フォ ト トランジスター 1 3 1は強い光を受けてフォ ト トランジスタ一 1 3 2 , 1 3 3よ り大きな電気信号を発するが、 パーソナルコンピュータ 1 7は 3つのフォ ト トラ ンジスター 1 3 1 , 1 3 2 , 1 3 3の配置位置及び電気信号の強弱からなる電気 信号分布に基づき照射部分 1 9の中心又は中心近傍位置を算出し、 そしてこの中 心又は中心近傍位置を照射位置として認識することにより標的車 9位置の管路底 の高さを演算する。 そして、 得られる管路底の高さデータに基づき管路の縦断面 図が作成される。
なお、 レーザー光線発射器 3と標的盤 1 1との距離は標的車 9の管路他端側か らの移動距離に基づき算出される。 また、 受光素子としてフォ トダイオードなど の他の光センサ素子を用いることも可能であり、 さらに標的盤 1 1に C C Dィメ ージセンサを取り付けるという場合もある。
標的車 9がさらに前進するとレーザー光線 1 5は標的盤 1 1から外れるが、 ノ、。 一ソナルコンピュータ 1 7にフォ ト トランジスタ一 1 3からの電気信号が入力さ れなくなると、 レーザー光線発射器 3の光源部 5はパーソナルコンピュータ 1 7 に制御されて照射位置が標的盤 1 1の中心 2 1に復帰するように揺動する （第 1 図の仮想線参照） 。 中心 2 1の位置はレーザー光線 1 5が標的盤 1 1から外れる までの照射位置の移動軌跡 2 3に基づき算出され、 算出された中心 2 1にレーザ 一光線 1 5が照射されるように光源部 5は摇動することとなる （第 2図参照：調 査開始の際はレーザー光線 1 5が標的盤 1 1の中心 2 1に照射されるように調整 されている） 。
なお、 管路の横方向の変形状態の調査は管横位置を演算して算出することによ り上下方向の変形状態の調査と同時に行われている。
また、 レーザー光線発射器 3の制御を無線で行えば、 レーザー光線発射器 3用 の地上配線を省略できるので交通障害の発生を避けることができる。
さらに、 図中 2 5は標的車 9の移動速度及び管路他端側への復帰移動を制御す る制御装置である。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明の調査装置を下水管路、 その他のパイプライン等 に用いれば、 受光素子からの電気信号により光線の照射位置を正確に検出するこ とができるので変形状態の調査精度を向上させることができる。
複数個が同時に光線を受けるように受光素子を配置し、 光線を受けた複数個の 受光素子からの電気信号の強弱分布に基づき光線の照射位置を演算して検出する ように構成すれば、 より精度の高い下水管路等の変形状態の調査結果を得ること ができる。 光線発射角度を標的盤への照射位置の移動軌跡に基づき自動的に調整すれば、 調査作業を中断することなく光線を標的盤内側に復帰させることができるので、 特に変形の大きい下水管等の変形状態を調査する上で調査作業能率を向上させる ことができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 光源を有し、 管路の一端側に配置された光線発射器と、 この光源から発射さ れた光線が照射される標的盤を有し、 管路の他端側から前記光線発射器側に向つ て移動する標的車と、 を備え、 光線の前記標的盤への照射位置を検出することに より変形状態を調査する管路の変形状態調査装置において、
前記標的盤に多数個の受光素子を配置し、 この受光素子が光線を受けることに よって発する電気信号により光線の照射位置を検出することを特徴とする管路の 変形状態調査装置。
2 . 複数個が同時に光線を受けるように前記受光素子を配置し、 光線を受けた複 数個の前記受光素子からの電気信号の強弱分布に基づき光線の照射位置を演算し て検出することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の管路の変形状態調査装置。
3 . 前記光線発射器からの光線発射角度を、 前記標的盤への照射位置の移動軌跡 に基づき自動的に調整することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の 管路の変形状態調査装置。
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