JP2593938B2 - 管の内壁の輪敦を光学的に検査するための装置 - Google Patents

管の内壁の輪敦を光学的に検査するための装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管または中ぐり穴の内壁の輪郭を光学的に検
査するための装置に関する。
本発明の適用分野は主に原子力発電所のボイラの管の
実施検査に見られる。しかし、本発明は場合によっては
エルボを備え得る直径が小さく、長さのある管または中
ぐり穴の検査に関連し得る。
応力により亀裂が生じ得る欠陥を見つけるためにボイ
ラの管を検査せねばならない。
管内壁の欠陥発見のためにフーコー電流を使用する技
術によりこの検査を行う。前記方法はフランス特許第2,
320,542号に記載されている。検査は管の内壁の輪郭の
測定によっても行われ、本発明はこのカテゴリーに入
る。
管の内壁の輪郭測定についての公知の技術は複数の指
状突起部分を有するゾンデを使用する。ゾンデを管内か
ら引き出す際に、指状突起部分上に装着した応力ゲージ
によるたわみの探知により、管周囲の複数ケ所で管内放
射線位置を同時に測定することができる。フランス特許
第2,553,877号に該装置を具体例として記載する。
フランス特許第2,513,753号に具体例として記載する
もう一つの公知の技術は回転ヘッド付き輪郭測定ゾンデ
を使用する。該回転ヘッドはゾンデの縦軸を中心に回転
するモータにより作動する。ヘッドが担持する測定装置
は内壁面と接する。
測定装置と内壁との間に接触が必要なこと、ボイラ管
のアーチ形区域に適用し得るために装置の小型化が困難
で不可能でさえあることから、これらの公知の装置の使
用範囲は制限される。
本発明は管の内壁の輪郭検査のために光学装置を設け
ることによりこれらの不具合に対処することを主題と
し、装置の種々の機械、光電子部品は大幅な小型化が可
能である。
即ち、本発明の目的は、管の内壁を輪郭を瞬時に検査
することができると共に、装置の大幅な小型化が可能で
あり、更には、使用範囲を大幅に向上し得る、管の内壁
の輪郭を光学的に検査するための装置を提供することで
ある。
本発明によれば、前述の目的は、管の内部を並進移動
し得、且つ管の外部に配置された電源及び分析装置に接
続し得るように構成されたゾンデを備える管の内壁の輪
郭を光学的に検査するための装置であって、ゾンデが、
第１の尖頭部分と、第２の尖頭部分と、第１及び第２の
尖頭部分を接続する可撓性の光ファイバとから成り、第
１の尖頭部分が、光線束を発する光源と、管の内壁の、
該管の横断面との交わりに対応する線の全体を同時に照
射するように、光源から発せられた光線束を反射するた
めの円錐反射鏡と、管の内壁からの再反射光を光ファイ
バに指向するための光学手段とを包含しており、第２の
尖頭部分が、光学手段により指向された再反射光を光フ
ァイバを介して受光し、前述の線の全体に対応する像を
形成する感光センサを包含しており、感光センサにより
形成された像の、管の内壁の理論像に対するズレが管の
内壁の輪郭の変化を示すことを特徴とする装置によって
達成される。
本発明の管の内壁の輪郭を光学的に検査するための装
置によれば、ゾンデが、第１の尖頭部分と、第２の尖頭
部分と、第１及び第２の尖頭部分を接続する可撓性の光
ファイバとから成り、第１の尖頭部分が、光線束を発す
る光源と、管の内壁の、該管の横断面との交わりに対応
する線の全体を同時に照射するように、光源から発せら
れた光線束を反射するための円錐反射鏡と、管の内壁か
らの再反射光を光ファイバに指向するための光学手段と
を包含し、第２の尖頭部分が、光学手段により指向され
た再反射光を光ファイバを介して受光し、前述の線の全
体に対応する線を形成する感光センサを包含している。
その結果、管の内壁の輪郭を瞬時に検査することができ
ると共に、装置の大幅な小型化が可能であり、更には、
内径が小さく屈曲部を有するような管の内部において
も、ゾンデが容易に移動し得るので、このような管の内
壁の輪郭を検査する際に非常に有利である。即ち、管の
内壁の輪郭を瞬時に検査することができると共に、装置
の大幅な小型化が可能であり、更には、使用範囲を大幅
に向上し得る、管の内壁の輪郭を光学的に検査するため
の装置を提供することができる。
本発明の装置は、管または中ぐり穴の内部で並進移動
し、かつ管または中ぐり穴の外側に置いた電源及び分析
装置と接続し得るゾンデを備える型である。コヒーレン
ト光源が横断面との交わりに対応する線の全体にわたっ
て管または中ぐり穴の内壁を照射し、壁による再反射光
から感光センサ上にこの線の全体の像を形成し、この像
の理論像に対するずれが管または中ぐり穴の内壁の輪郭
の変化を示し、感光センサは光電子センサが好適である
が、写真フィルム型感光面を使用してもよい、 本発明の参考例によれば、コヒーレント光源は穴の壁
を回転反射鏡で照射するが、本発明の装置によれば、円
錐反射鏡で常時照射すことができる。回転反射鏡で壁を
照射すると、モータ等の回転反射鏡を回転させる手段を
必要とし、管または中ぐり穴の内壁からの再反射光は前
記反射鏡と同期回転する第２の反射鏡により感光センサ
に指向させなければならない。
本発明の具体例では、再反射光は光学的な広角対物レ
ンズにより感光センサに指向させ得る。
最後に、本発明の具体例において管または中ぐり穴の
壁から再反射光は円錐反射鏡により感光センサに指向さ
れ得る。
非限定的な添付図面を参照しながら、本発明の具体例
を幾つか以下に述べる。これらの具体例は望ましい方法
とする光電子センサにのみ言及する。
本発明の参考例を第１図に示す。点線で示すゾンデ１
は管２内を移動する。
管２の内壁の照射は、縦方向のレーザビーム３により
都合良く得られる。光源４から出た該レーザービームは
２個のプリズム5,6で反射し、管２の内壁へ指向させる
回転反射鏡７の中心に再び集まる。回転反射鏡７はモー
タ８によりゾンデ１の縦軸を中心に回転する。その結果
レーザービーム管２の横断面との交わりに対応する線に
沿って管２の内壁を照射する。
このように照射された管２の内壁は放射物体となる。
物体の像はマトリックス型光電子センサ10が位置する観
察面に広角対物レンズ９を介して形成される。センサ10
上にこの像は管２の内壁の輪郭に対応する線から成る。
理論線は輪郭のタイプに対応し、あらゆる輪郭の変化は
この輪郭線に対する像のずれという形で現われる。従っ
て光電子センサ10上で得られた像の分析により、管２の
内壁の輪郭を知ることができる。従って装置の感度は光
電子センサ10の解像力に依る。像平面の直径上にＮケ所
の計測点を分配配置する場合、管直径Ｄの計測に対する
解像度はD/Nに等しくなる。
回転反射鏡７で内壁を照射する場合、第１の回転反射
鏡７と同期する第２の回転反射鏡を用いて再反射光分析
を行い、光電子センサ上に点状の照射線像ができると想
定できる。この場合、光電子センサは回転式で反射鏡と
同期するならばリニヤ型でも１い。
機械的複雑さが生じるが、その代わり解像力は改善さ
れる。解像力はマトリックス型光電子センサよりリニヤ
型光電子センサの方が優れている。
第２図に示す本発明の具体例では、光源としてのレー
ザー源４から出るコヒーレントビームは光学装置11によ
り比較的幅広のビームに変化する。前記ビームは円錐反
射鏡としての反射装置12を照射する。反射装置12の軸は
ゾンデ１の縦軸と一致する。光線束が管２の内壁に集中
するように光学装置11を定める。管２の内壁はこのよう
に管２の横断面との交わりに対応する線全体にわたって
照射を受ける。前述の通りこの線の全体の像は、対物広
角レンズ９によりマトリックス型光電子センサ10上に形
成される。
第３図に示す変形具体例での管２の内壁の照射方法は
第２図の照射方法と同一である。その代わり、第２の円
錐反射鏡13が再反射された光の指向を行う。それから、
像は光学的手段14により光電子センサ10上に形成され
る。円錐反射鏡13は非線形拡大を行うために異種の非線
形断面を好適に所有する。非線形拡大により測定の解像
度を改善することができ、像平面の周囲のみが適切な情
報を与える。従ってこの非線形拡大率により所定の２次
元観察系に対する測定精度を改善することができる。
ボイラの熱交換器の管内部で使用可能な直径の要請
は、ゾンデの小型化を可能にする幾つかの方法の提起に
つながる。
第４図に示す配置で、ゾンデ１は２つの尖頭部分1A,1
Bに分割される。最初の尖頭部分1Aは第３図に示す装置
のアセンブリを具体例として備える。ただし光電子セン
サ10は除かれている。つまり、光電子センサ10および該
センサ10に接続するハイブリッド回路15は２番目の尖頭
部分1B内に置く。尖頭部分1Aと1Bとは光ファイバー16に
より接続する。光ファイバー16は光学的手段14が形成す
る像を入口17で受取る。
光ファイバーの出口18で使用され得るこの像は、レン
ズ19により光電子センサ10上に移し換えられる。ハイブ
リッド回路15で発生した信号を分析のためにケーブル20
により外部に伝達する。センサ10がファイバー16の端部
18と直接接触し得るために対物レンズ19が不要となる別
形体のものもある。
前述の方法により電子部分の容量を比較的増大させる
ことが可能であり、解像度，柔軟性，堅牢性にすぐれた
光ファイバー16が必要である。また、尖頭部分1Aに光電
子センサ10を残し、尖頭部分1Bに処理電子部品を置き、
この２つの尖頭部分間を長さの短い導線により接続する
ことから成る変形具体例も考えられる。
この方法には電子部分の容量をさらに高めるという利
点があるが、高周波数での接続品質には特別な注意を要
する。
最後に第５図に示す本願発明の参考例を説明する。該
参考例は光学部分、光電子部分すべてと電子回路の最小
部分21とをゾンデ１の唯一の尖頭部分に組み込み、電子
回路の他の部分を外側に置くことから成る。
第５図の断面VI−VIを示す第６図により光線束がどの
ようにして管内壁のほとんど全体を検査し得るか理解で
きる。ゾンデの周辺のほとんど全体を占める窓をゾンデ
の隔壁に設ける。アセンブリの機械剛性が得られるよう
に、ゾンデの末端部分間を最低厚さのアーム22によって
のみ接続する。従ってゾンデの両端部間は必要な光学特
性を有する透明リングで結合されると想定できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の参考例に基づくゾンデの機能原理を示
す図、第２図は本発明の具体例に基づくゾンデの機能原
理を示す図、第３図は本発明の変形具体例に基づくゾン
デの機能原理を示す図、第４図は２つの部分から成る本
発明のゾンデを示す図、第５図は単一部分から成る本発
明の参考例を示す図、第６図は第５図のVI−VIに従がう
断面図である。 １……ゾンデ、２……管、３……レーザービーム、４…
…光源、5,6……プリズム、７……回転反射鏡、８……
モータ、９……広角対物レンズ、10……光電子センサ、
12……円錐反射鏡。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−115160（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−150614（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】管の内部を並進移動し得、且つ前記管の外
    部に配置された電源及び分析装置に接続し得るように構
    成されたゾンデを備える管の内壁の輪郭を光学的に検査
    するための装置であって、前記ゾンデが、第１の尖頭部
    分と、第２の尖頭部分と、前記第１及び第２の尖頭部分
    を接続する可撓性の光ファイバとから成り、前記第１の
    尖頭部分が、光線束を発する光源と、前記管の内壁の、
    該管の横断面との交わりに対応する線の全体を同時に照
    射するように、前記光源から発せられた前記光線束を反
    射するための円錐反射鏡と、前記管の内壁からの再反射
    光を前記光ファイバに指向するための光学手段とを包含
    しており、前記第２の尖頭部分が、前記光学手段により
    指向された前記再反射光を前記光ファイバを介して受光
    し、前記線の全体に対応する像を形成する感光センサを
    包含しており、前記感光センサにより形成された像の、
    前記管の内壁の理論像に対するズレが該管の内壁の輪郭
    の変化を示すことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記感光センサが、光電子センサである請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記感光センサが、写真フィルム型の感光
    面である請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記光学手段が、光学的な広角レンズであ
    る請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記光学手段が、他の円錐反射鏡である請
    求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記他の円錐反射鏡が、非線形断面を有す
    る請求項５に記載の装置。
JP1121290A 1988-05-17 1989-05-15 管の内壁の輪敦を光学的に検査するための装置 Expired - Lifetime JP2593938B2 (ja)

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