JP2556889B2 - 管内検査装置 - Google Patents
管内検査装置Info
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- JP2556889B2 JP2556889B2 JP63251147A JP25114788A JP2556889B2 JP 2556889 B2 JP2556889 B2 JP 2556889B2 JP 63251147 A JP63251147 A JP 63251147A JP 25114788 A JP25114788 A JP 25114788A JP 2556889 B2 JP2556889 B2 JP 2556889B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は熱交換機用チューブや、各種配管などの内
面形状を計測する管内検査装置に関するものである。
面形状を計測する管内検査装置に関するものである。
［従来の技術］ 第５図は、例えば特開昭62−150612明細書に示された
従来の管内検査装置の構成を示す図であり、図において
２は光源、３はリング状のスリット、４と７はレンズ、
５と６は円錐ミラー、８はフィルム、Ｐは測定すべき
管、Ｌは光学系の中心軸である。
従来の管内検査装置の構成を示す図であり、図において
２は光源、３はリング状のスリット、４と７はレンズ、
５と６は円錐ミラー、８はフィルム、Ｐは測定すべき
管、Ｌは光学系の中心軸である。
第５図に示した管内検査装置は、光源２から放射され
た光が中心軸が被測定管Ｐの中心軸に略一致するように
光源２の前に設けられ、該中心軸を中心とする所定半径
の円周部分が透明であるリング３を通して出射され、さ
らにリング３の前に設けられたレンズ４と中心軸が被測
定管Ｐの中心軸に略一致するように配管した円錐ミラー
５を介して放射されることによって被測定管Ｐの内面に
リングパターン光を照射するようになっており、被測定
管Ｐ内面からのリングパターン光に対応した像を被測定
管Ｐの中心軸に略一致するように設けられた円錐ミラー
６とレンズ７を介して撮像し、フィルム８上に得られ
る。撮像したリングパターン光に対応する像の撮像形状
に基づいて、被測定管Ｐに空いた穴の深さを計測するよ
うになっている。
た光が中心軸が被測定管Ｐの中心軸に略一致するように
光源２の前に設けられ、該中心軸を中心とする所定半径
の円周部分が透明であるリング３を通して出射され、さ
らにリング３の前に設けられたレンズ４と中心軸が被測
定管Ｐの中心軸に略一致するように配管した円錐ミラー
５を介して放射されることによって被測定管Ｐの内面に
リングパターン光を照射するようになっており、被測定
管Ｐ内面からのリングパターン光に対応した像を被測定
管Ｐの中心軸に略一致するように設けられた円錐ミラー
６とレンズ７を介して撮像し、フィルム８上に得られ
る。撮像したリングパターン光に対応する像の撮像形状
に基づいて、被測定管Ｐに空いた穴の深さを計測するよ
うになっている。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来の第５図に示す管内検査装置では、全
周が一時に撮像できるため検査能率は高いが、光源の前
に置かれたスリットを通した光のみを利用するので光強
度が弱く、さらに受光系に円錐ミラーを使用するため、
集光率が低く、検出信号出力が小さい。
周が一時に撮像できるため検査能率は高いが、光源の前
に置かれたスリットを通した光のみを利用するので光強
度が弱く、さらに受光系に円錐ミラーを使用するため、
集光率が低く、検出信号出力が小さい。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであって管内面の全周が同時に撮像できると共
に、光源の光を効率よく利用することによって高い検出
信号出力を得る管内検査装置を提供することにある。
たものであって管内面の全周が同時に撮像できると共
に、光源の光を効率よく利用することによって高い検出
信号出力を得る管内検査装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明装置にあっては光源及び光源からの光束を被検
査管の内面全周にわたり管の長手方向に挟幅の光スポッ
ト列とし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。
査管の内面全周にわたり管の長手方向に挟幅の光スポッ
ト列とし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］ 本発明はこれによって被検査管内周面の検査したい部
分のみにスポット的に光を照射し、受光系の円錐ミラー
を除去したので受光光量が大きく高い検出信号出力が得
られるようになる。
分のみにスポット的に光を照射し、受光系の円錐ミラー
を除去したので受光光量が大きく高い検出信号出力が得
られるようになる。
［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検査装置の使用態
様を示す模式図であり、図中11は検出ヘッド、12は検出
装置本体、Ｐは被検査管を示している。検出ヘッド11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
形に形成されたケーシング21内に光源22、投光光学系を
構成する投光レンズ23、光分配手段を構成する角錐体2
5、受光光学系を構成するレンズ26、二次元撮像素子31
等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け部21b、21cを備え、こ
の各取り付け部21b、21cに一端に車輪13を取り付けた支
持かん13a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11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
と約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け部21cの中央には
これを貫通させて検出ヘッド11の前、後移動用の作動体
を兼ねる可ねん性チューブ14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
12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。
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11は検出ヘッド、12は検出
装置本体、Ｐは被検査管を示している。検出ヘッド11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
形に形成されたケーシング21内に光源22、投光光学系を
構成する投光レンズ23、光分配手段を構成する角錐体2
5、受光光学系を構成するレンズ26、二次元撮像素子31
等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け部21b、21cを備え、こ
の各取り付け部21b、21cに一端に車輪13を取り付けた支
持かん13a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11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
と約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け部21cの中央には
これを貫通させて検出ヘッド11の前、後移動用の作動体
を兼ねる可ねん性チューブ14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
12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、ケーシング21内にはその環状窓21aの内側に対
向させて中心部には光分配手段たる角錐体25がその頂点
をケーシング21の先端側に向け、且つ軸心線をケーシン
グ21の軸心線と一致させた状態で、また角錐体25の頂点
に対向させてその前方に投光レンズ23、光源22が配設さ
れ、一方角錐体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、二次元受光素子31を配設され
ている。
向させて中心部には光分配手段たる角錐体25がその頂点
をケーシング21の先端側に向け、且つ軸心線をケーシン
グ21の軸心線と一致させた状態で、また角錐体25の頂点
に対向させてその前方に投光レンズ23、光源22が配設さ
れ、一方角錐体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、二次元受光素子31を配設され
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、発せられた光は投光レンズ23にて収光光束に変換さ
れた後、角錐体25にその頂点側から軸心線に収光するよ
うに投射される。角錐体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入射角と周面の傾斜角か
ら決まる向きに分配放射され、被検査管Ｐの内周面に向
けて挟幅の光スポット列として投射される。角錐体25の
面数は被検査管Ｐの全周の内面形状測定ピッチから決ま
り、例えば10度毎の測定が必要であれば36面となり36個
の光スポットを発生し、必要な測定点にのみ集中して光
を照射することになり大きな検出信号出力が得られる。
被検査管Ｐの内周面からの反射光は従来の装置のように
円錐ミラーを介さず直接レンズ26にて集光せしめられ、
二次元撮像素子31に投射せしめられ、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29、ケー
ブル29aを介して検出装置本体12に読み込まれ、形状検
出が行なわれるようになっている。
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、発せられた光は投光レンズ23にて収光光束に変換さ
れた後、角錐体25にその頂点側から軸心線に収光するよ
うに投射される。角錐体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入射角と周面の傾斜角か
ら決まる向きに分配放射され、被検査管Ｐの内周面に向
けて挟幅の光スポット列として投射される。角錐体25の
面数は被検査管Ｐの全周の内面形状測定ピッチから決ま
り、例えば10度毎の測定が必要であれば36面となり36個
の光スポットを発生し、必要な測定点にのみ集中して光
を照射することになり大きな検出信号出力が得られる。
被検査管Ｐの内周面からの反射光は従来の装置のように
円錐ミラーを介さず直接レンズ26にて集光せしめられ、
二次元撮像素子31に投射せしめられ、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29、ケー
ブル29aを介して検出装置本体12に読み込まれ、形状検
出が行なわれるようになっている。
第２図は被検査管Ｐの軸心線と管内周面までの寸法と
回転受光部へ投影された像との一断面的な関係を示す説
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、Pcまで
の寸法をそれぞれLa、Lb、Lcとし、ここから反射された
光がレンズ26を経て二次元撮像素子31上に達したときの
二次元撮像素子31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77a、77b、77c点上とすると、
これらLa、Lb、Lc等の距離Ｌ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。
回転受光部へ投影された像との一断面的な関係を示す説
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、Pcまで
の寸法をそれぞれLa、Lb、Lcとし、ここから反射された
光がレンズ26を経て二次元撮像素子31上に達したときの
二次元撮像素子31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77a、77b、77c点上とすると、
これらLa、Lb、Lc等の距離Ｌ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。
但し、D:レンズから検出面までの水平距離 F:レンズから二次元撮像素子表面までの距離 従って、二次元撮像素子31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一様な円周面の
場合には第３図（イ）に示す如く画面中心と各部の距離
が等しくなり均一な円形となるが、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の如くその部分の画面中心からの距離が
大きくなり、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の如くその部分の画面中心か
らの距離が小さくなるほど円形が歪んだ像となる。この
ような光スポット列の像の処理は距離算出回路15にて行
なう。この様子を第４図にて説明する。すなわち、数画
素の大きさを有する光スポット像OSに対し従来より一般
的に用いられる画像処理技術にて像の算術中心（または
重心）の位置Ｐ（xp,yp）を演算し、設計値として固定
値である光軸位置Ｏ（xo,yo）との間の距離ｌを（２）
式より算出する。
内面からの反射光は内周面が凹凸のない一様な円周面の
場合には第３図（イ）に示す如く画面中心と各部の距離
が等しくなり均一な円形となるが、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の如くその部分の画面中心からの距離が
大きくなり、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の如くその部分の画面中心か
らの距離が小さくなるほど円形が歪んだ像となる。この
ような光スポット列の像の処理は距離算出回路15にて行
なう。この様子を第４図にて説明する。すなわち、数画
素の大きさを有する光スポット像OSに対し従来より一般
的に用いられる画像処理技術にて像の算術中心（または
重心）の位置Ｐ（xp,yp）を演算し、設計値として固定
値である光軸位置Ｏ（xo,yo）との間の距離ｌを（２）
式より算出する。
ｌ＝｛（xo−xp）２＋（yo−yp）２｝1/2 （２） この動作は光スポット像の全てに対し同様に行なわれ
る。比較回路16は上記算出値ｌと、既知である被検査管
Ｐの内径ｒを比較することにより被検査管Ｐの内面形状
を検査する。
る。比較回路16は上記算出値ｌと、既知である被検査管
Ｐの内径ｒを比較することにより被検査管Ｐの内面形状
を検査する。
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内に検出ヘッド11をその先端部側から
挿入する。この状態では検出ヘッド11はその先、後端に
取り付けてある車輪13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
ねん性チューブ14を用いて検出ヘッド11を被検査管Ｐ内
で移動させつつ検出装置本体12からケーブル22aを通じ
て連続的又は間欠的に発光駆動回路28に発光指令信号を
出力し、光源22を発光させる。光源22の光は投光レンズ
23にて収光光束に変換されて、角錐体25の周面に入射さ
れ、ここからその周方向の全面にわたって配分投射さ
れ、被検査管Ｐの内周面に光スポット列として投射され
る。
す如く被検査管Ｐ内に検出ヘッド11をその先端部側から
挿入する。この状態では検出ヘッド11はその先、後端に
取り付けてある車輪13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
ねん性チューブ14を用いて検出ヘッド11を被検査管Ｐ内
で移動させつつ検出装置本体12からケーブル22aを通じ
て連続的又は間欠的に発光駆動回路28に発光指令信号を
出力し、光源22を発光させる。光源22の光は投光レンズ
23にて収光光束に変換されて、角錐体25の周面に入射さ
れ、ここからその周方向の全面にわたって配分投射さ
れ、被検査管Ｐの内周面に光スポット列として投射され
る。
被検査管Ｐの内周面からの反射光はレンズ26を介して
二次元撮像素子31に検出され、出力回路29を通じて検出
装置本体12に取り出され、被検査管Ｐの内周面の形状が
検出される。
二次元撮像素子31に検出され、出力回路29を通じて検出
装置本体12に取り出され、被検査管Ｐの内周面の形状が
検出される。
なお、上述の実施例では被検査管Ｐ、検出ヘッド11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。
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11の推進はチューブ14の挿入、又は引き出しによっ
て行う構成につき説明したが車輪13の駆動源を検出ヘッ
ド11に設けて自走式としてもよいことは言うまでもな
い。
ッド11の推進はチューブ14の挿入、又は引き出しによっ
て行う構成につき説明したが車輪13の駆動源を検出ヘッ
ド11に設けて自走式としてもよいことは言うまでもな
い。
［発明の効果］ 以上の如く本発明によれば投光光束が光源から放射さ
れた投光レンズと角錐体によって検査に必要な部分のみ
に投射するように投光系を構成したので、構造が簡単で
光強度も大きく、更に受光部も円錐ミラーを除去しレン
ズのみで構成したので検出信号出力が大きくとれる効果
がある。
れた投光レンズと角錐体によって検査に必要な部分のみ
に投射するように投光系を構成したので、構造が簡単で
光強度も大きく、更に受光部も円錐ミラーを除去しレン
ズのみで構成したので検出信号出力が大きくとれる効果
がある。
第１図は本発明装置の模式的断面図、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
次元撮像素子で捉えた反射光像の説明図、第４図は光ス
ポット像の処理を示す説明図、第５図は従来の管内検査
装置を示す構成図である。 11……検出ヘッド、12……検出装置本体 13……車輪、15……距離算出回路 16……比較回路、21……ケーシング 22……光源、23……投光レンズ 25……角錐体、26……レンズ 31……二次元撮像素子 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
状の検出原理を示す説明図、第３図（イ）、（ロ）は二
次元撮像素子で捉えた反射光像の説明図、第４図は光ス
ポット像の処理を示す説明図、第５図は従来の管内検査
装置を示す構成図である。 11……検出ヘッド、12……検出装置本体 13……車輪、15……距離算出回路 16……比較回路、21……ケーシング 22……光源、23……投光レンズ 25……角錐体、26……レンズ 31……二次元撮像素子 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 善昭 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番 １号 東亜燃料工業株式会社総合研究所 内 (72)発明者 高嶋 和夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 山口 圭一 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 実開 昭62−150611（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−150612（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項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、光源と、上記光源より出射される光束を上記被
検査管の内面全周にわたり、管の長手方向に狭幅の間欠
したスポット光列を照射する投光部と、上記スポット光
列の被測定面での像全体を撮像する受光レンズと、上記
像に対応した電気信号を出力する二次元撮像素子と、上
記電気信号を入力し、上記スポット光列のスポット光そ
れぞれの中心と上記受光レンズの中心軸との距離を算出
する距離算出回路と上記被検査管の内面形状を検査する
比較回路を備えたことを特徴とする管内検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251147A JP2556889B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 管内検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63251147A JP2556889B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 管内検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298613A JPH0298613A (ja) | 1990-04-11 |
| JP2556889B2 true JP2556889B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17218377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63251147A Expired - Fee Related JP2556889B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 管内検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556889B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH047357U (ja) * | 1990-05-08 | 1992-01-23 | ||
| JP2013164270A (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-22 | Ihi Corp | 内径測定装置 |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP63251147A patent/JP2556889B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0298613A (ja) | 1990-04-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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