JP4209276B2

JP4209276B2 - Pipe wall inner surface inspection system

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Publication number: JP4209276B2
Application number: JP2003199286A
Authority: JP
Inventors: 秀木村; 房明小沢; 雅史山田; 眞金氏; 悟三浦; 孝之金井
Original assignee: Kajima Corp; Hitachi Ltd
Current assignee: Kajima Corp; Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: JP2005037212A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水道などに使用される管渠の内壁を周方向と長さ方向にわたって撮影し、画像により内壁面の状態が観察できるようにしたシステムに係り、特に管渠の内壁面の形状を数値的に測定記録し、この記録の蓄積と解析によって管渠内壁面の保全に有用なデータを提供する管渠内壁面検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市に欠かせない機能の一つに下水道があるが、その設備の主要な部分は下水の流路であり、しかも、この流路には、近代的な大都市の場合、管渠が含まれており、この管渠については、特にその内壁面について定期的な点検と保守を必要とする。
【０００３】
ここで、小口径の下水管渠の場合は、中の流水を止めた上で人が管渠内に入って観察したり、スチルカメラやビデオカメラなどの撮影機を操作して管渠の内壁面の該当部分を撮影した後、その画像を観察したりして、管渠内壁面の損傷具合などを判断する方法が従来から用いられていた。
【０００４】
また、このとき、交換レンズや魚眼レンズなどを装備した移動型の撮影機を用い、これを遠隔操作により管渠内を移動させながら撮影する方法も従来から用いられている。
【０００５】
しかしながら、下水幹線となる管渠の場合、常時、継続的に使用されるため、流水の水位をある程度下げることはできても、流水の流れそのものを止めることは困難で、ほとんど不可能に近い。
【０００６】
そこで、このような場合に対応して、浮体にテレビカメラ(ビデオカメラ)を搭載し、これを流水に浮かべた状態で管渠内壁面を撮影するようにした管渠内壁面調査システムが従来から知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００７】
また、魚眼レンズなどを装着したビデオカメラを用い、管渠内壁面全域を一度に撮影し、全天状に撮影された画像から平面に展開した画像に変換して、管渠内壁面内壁面を観察するシステムも従来から提案されている(例えば、特許文献２参照。)。
【０００８】
次に、管路内を車輪で走行する装置としては、光ビームを照射して管路の計測を行ない、管路全体のうねり形状を測定する装置も従来から知られている(例えば、特許文献３参照。)。
【０００９】
更に、管渠内の中心軸線に沿って移動する移動装置に光スキャナを搭載し、管渠内壁面の連続展開画像を作成する装置も従来から知られている(例えば、特許文献４参照。)。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−２１６９７２号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−３３１１６８号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平７−３１１０２２号公報
【００１３】
【特許文献４】
特開平８−２６２３３２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、管渠内の流水に浮かべた状態で管渠内壁面の正確な画像を連続的に取込む点に充分な配慮がされているとは言えず、管渠内壁面の正確な画像を総合的に活用して管渠の損傷程度や保全のための予測を行なうためのデータとして扱う点に問題があった。
【００１５】
例えば、特許文献１に記載の従来技術では、管渠内壁面の状況を撮影するのみであり、管渠内壁面の形状までの計測はできない。また、この場合、一般的なテレビカメラが使用されているので、検査結果として静止画で保存する要求に対しては鮮明さに欠ける。
【００１６】
また、例えば、特許文献２に記載の従来技術の場合も、管渠内壁面の形状を計測することはできない。
【００１７】
更に、例えば、特許文献３に記載の従来技術では、管渠内の流水に浮かべた状態での計測については適用できない。
【００１８】
ここで、特許文献４に記載の従来技術でも同様で、管渠内の流水に浮かべた状態での計測については適用できない。
【００１９】
このように、従来技術は、テレビカメラによる画像撮影や全天カメラによる画像撮影だけ、若しくは管渠内壁面の形状の計測だけに留まり、これらを総合的に活用して管渠の損傷程度や保全のための予測を行なうためのデータとして扱うことができなかった。
【００２０】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、管渠内に流水が存在した状態でも、下水道などの管渠内壁面の状況が全長にわたり正確に把握でき、記録として残すことができるようにした管渠内検査システムを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、管渠内の流水に浮かべた船体に撮像手段を備え、該撮像手段により撮影された全天画像を用いて前記管渠の内壁面を検査するシステムにおいて、前記船体に搭載され、少なくとも３点のレーザ光点を前記管渠内壁面の異なる位置に照射し、これら少なくとも３点のレーザ光点の画像が、前記撮像手段により撮影されるようにするレーザポインタと、前記撮像手段により撮影された画像データを処理し、前記少なくとも３点のレーザ光点の画像の相互位置関係から、前記管渠の断面内における前記船体の位置と姿勢を算出する画像処理手段を設け、前記撮像手段により撮影された全天画像を矩形の平面画像に変換する際の補正を、前記画像処理手段により算出された前記船体の位置と姿勢の少なくとも一方に基づいて行うことにより、前記管渠の内壁面の一次調査を行ない、前記船体に搭載され、前記管渠内壁面に付着した異物の除去手段を備え、前記管渠内壁面の異物除去面を光切断法により計測して二次調査を行なうようにして達成される。
【００２２】
このとき、前記船体が、双胴船で構成されることによっても上記目的が達成でき、前記双胴船が、進行方向の安定性を高めるための部材を備えていても上記目的が達成される。
【００２３】
更に、ここで、管渠内の水位が低いとき、当該管渠の検査対象範囲の下流側に堰又は柱状体或いは開口を有する板材などの抵抗体を設置することにより水位を上昇させ、且つ流速を減少させて前記管渠の内壁面が検査できるようしても上記目的が達成される。
【００２４】
同じく、このとき、前記船体が底部に車輪と橇の少なくとも一方を備え、若しくは船体の代わりに車輪と橇の少なくとも一方を備え、管渠内の水位が低いときと水が無いときの何れの場合にも前記管渠の内壁面が検査できるようにしても上記目的が達成される。
【００２５】
本発明は、上記手段を備えた結果、下水道などの管渠内壁面の検査に際して、下調べ的な一次調査により管渠内の状況を観察し、この結果を、検査対象とした管渠の全長にわたり把握することができるような記録として残すことができ、この記録から管渠内壁面の損傷状況に応じて更に詳細な二次調査を行ない、特に損傷度の大きい部分については、的確かつ定量的に把握し記録することができるようになる。
【００２６】
このとき、更に、その損傷具合(度合)の大きい部分について形状を数値データに変換し、これに基づいて管渠の材質・肉厚や損傷状況から寿命予測や改修までの期間などの保守計画を明確にするのに有用なデータなどを提供することができる。
【００２７】
【発明の実際の形態】
以下、本発明による管渠内壁面検査システムについて、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態で、このときシステムの主要部となるのは、全方位ミラー１と電子式のスチルカメラ２、ストロボ発光装置３、傾斜角検出器５、レーザポインタ６、それに撮像制御装置７であり、これらが船体Ｓに搭載されている。
【００２９】
そして、まず、船体Ｓは、図２に示すように、移動方向の左右に所定の間隔を持って平行に並んだ２艘の小型の船体ＳＡ、ＳＢの底部を、ストラットＳ１で相互に結合した、いわゆる双胴船であり、これが下水道などの管渠Ｔの中に持ちこまれ、図示のように、管渠Ｔ内を流れている下水などの流水Ｆの水面に浮かんだ状態にされている。
【００３０】
このとき、これら船体ＳＡ、ＳＢの間にはベースボードＳ２が設けられ、更に各船体ＳＡ、ＳＢの後部にはスケグＳ３が設けられている。そして、ベースボードＳ２の上に全方位ミラー１と電子スチルカメラ２、ストロボ発光装置３、傾斜角検出器５、レーザポインタ６、それに撮像制御装置７が搭載されるようになっている。
【００３１】
但し、本発明の実施形態は、船体Ｓが双胴船に限定されるものではなく、任意の形状の船体により実施することができるものである。
【００３２】
このとき、下水などの流水Ｆは矢印ｆ方向に流れているものとし、従って、この図では、右側が上流側になり、左側が下流側になる。そこで、以下に説明する部材の中で添字ａが付されているものは、上流側にある部材で、添字ｂが付されいるものは、下流側にある部材をそれぞれ表わす。
【００３３】
ここで、船体Ｓは、上流側から下流側に移動されるようにしてあり、従って、上流側が船体Ｓの前部で、下流側が後部になり、前部には繰出し用のワイヤ８ａが、そして後部には牽引用のワイヤ８ｂがそれぞれ連結されている。
【００３４】
そして、各々のワイヤ８ａ、８ｂの他端部はマンホール１５ａ、１５ｂを通って地表面Ｅに引き出され、ワイヤ８ａはウインチ９ａから繰り出され、ワイヤ８ｂはウインチ９ｂに巻き取られるようになっている。
【００３５】
このとき、これらのワイヤ８ａ、８ｂは、ワイヤガイド１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂによりマンホール１５ａ、１５ｂ内を案内され、ウインチ９ａ、９ｂに巻取られるようになっている。
【００３６】
そして、これらガイドローラは、マンホール１５ａ、１５ｂから管渠Ｔ内に搬入して固定した支柱１９ａ、１９ｂに設けられている。なお、ここでは、ワイヤガイド１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂとして、図示のように、ガイドローラが用いられている。
【００３７】
このとき、管渠Ｔの中には、マンホール１５ａを通って地上からケーブル１０が伸ばされ、船体Ｓの上にある撮像制御装置７に接続されている。そして、このケーブル１０の他端は、地上にある画像処理装置１１と回転検出器１３、それに情報処理装置１４に接続されている。
【００３８】
ここで、回転検出器１３はウインチ９ａの回転数を計測し、計測した信号を画像処理装置１１に供給し、情報処理装置１４は、画像処理に必要な設定値などの情報を船体Ｓの撮像制御装置７に供給する。
【００３９】
次に、この実施形態による画像撮影手段の動作について説明すると、この手段は、全方位ミラー１とスチルカメラ２、それにストロボ発光装置３で構成されている。
【００４０】
まず、全方位ミラー１は回転双曲線面をもった凸面鏡で、図示のようにスチルカメラ２と組合わされることにより、管渠Ｔの内壁面の周囲(内周)３６０度にわたる範囲がスチルカメラ２による撮像視野となるようにする、いわゆる魚眼レンズと同じ働きをする。
【００４１】
次に、スチルカメラ２は、所定のシャッタタイミング毎に１コマづつ撮影して静止画像データを取得する、いわゆるデジタルスチルカメラとして動作するものである。
【００４２】
そして、ストロボ発光装置３は管渠Ｔの内壁面を照明する働きをするもので、スチルカメラ２のシャッタタイミング毎に発光し、これにより、管渠Ｔが暗黒に近い暗い状態にあっても、その内壁面の鮮明な全天画像が、スチルカメラ２により撮影できるようにする。
【００４３】
このように構成された画像撮影手段は、管渠Ｔ内の流水Ｆに浮かべた船体Ｓに搭載されるが、このとき、上流側マンホール１５ａの近傍にはウインチ９ａが、下流側マンホール１５ｂの近傍にはウインチ９ｂが、それぞれ地表面Ｅに設置される。
【００４４】
そこで、上流側ウインチ９ａに巻かれたワイヤ８ａを緩めながら、下流側のワイヤ８ｂを巻取ってゆくことにより、船体Ｓを上流から下流に、水流ｆと同じ方向に移動させることができる。
【００４５】
このとき、上流側のウインチ９ａと下流側のウインチ９ｂの回転数を同調させることにより、或いはワイヤ８ａの引出し長さとワイヤ８ｂの引込み長さを同調させることによりワイヤ８ａ、８ｂに張力をかけ、船体Ｓを管渠Ｔ内で拘束した状態のままで移動させることができる。
【００４６】
そして、このとき、ワイヤガイド１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂが設けてあるので、ワイヤ８ａ、８ｂは、マンホール１５ａ、１５ｂの壁に接触することなく、滑らかに船体Ｓを移動させることができる。
【００４７】
更に、ウインチ９ａのワイヤ巻取部の回転数を回転検出器１３により計測することにより、ワイヤ巻取部の回転数とワイヤ長との関係から管渠Ｔ内における船体Ｓの位置を知ることができる。このとき、ワイヤ８ａに長さを表す目盛を施しておき、その目盛を読み取ることにより、管渠Ｔ内における船体Ｓの位置を知るようにしてもよい。
【００４８】
ここで、上記したように、全方位ミラー１は管渠Ｔの内周３６０度の範囲の画像を映し出すことができ、スチルカメラ２がその画像を撮影するのであるが、このとき、図１に矢印Ａ１に示す範囲が船体Ｓの進行方向における全天画像の撮像範囲となる。
【００４９】
このときのストロボ発光装置３の照射範囲は、管渠Ｔの内壁面に矢印Ａ２で示されている通りで、矢印Ａ１に示してある全天画像の撮像範囲より大きく設定され、この結果、ストロボ発光装置３の大光量により、暗い管渠Ｔ内で内壁面が一瞬、照射されるので、高速のシャッタを切った状態になり、従って、船体Ｓが多少揺れていたとしても、光量と照射時間の調整により鮮明な静止画像が取得できる。
【００５０】
このようにしてスチルカメラ２により撮影した静止画像は、魚眼レンズで撮影したときと同様な周囲３６０度にわたる全天画像なので、画像データ処理により展開し、長方形の平面画像に変換される。
【００５１】
なお、このような全天画像から長方形(矩形)の平面画像に変換する技法については、例えば特許文献２により開示されているので、それを適用すれば良く、従って、ここでの説明は割愛する。
【００５２】
このとき、歪みのない長方形(矩形)の平面画像を得るためには、画像撮影手段を搭載した船体Ｓが、管渠Ｔの断面の中心に位置しながら移動すること、つまり管軸中央に沿って移動していることが条件になる。
【００５３】
しかし、この実施形態では、機械的に船体Ｓを管軸中央に位置させる手段は特に設けてないので、流水Ｆの水位や水流ｆの変化などにより、船体Ｓの位置や姿勢が変化してしまう場合があり得る。
【００５４】
そこで、この実施形態では、レーザポインタ６を設け、これにより管渠Ｔの内壁面で水平方向の左右に２箇所と垂直方向の上部に１箇所の少なくとも３点にレーザ光を発射し、管渠Ｔ内壁面のレーザ光が照射された点(レーザ光点)の画像が全方位ミラー１を介してスチルカメラ２により撮影されるようにしてある。
【００５５】
ここで、図１では、レーザポインタ６によるレーザ光の発射方向が破線の矢印で表され、管渠Ｔ内壁面の３点にレーザ光点が照射されていることが示されているが、このとき、これら３点のレーザ光点は、管渠Ｔの内壁面で水平方向の左右に２箇所と垂直方向の上部に１箇所に限られるものではなく、相互に異なった位置に照射されるものであれば良い。
【００５６】
そうすると、これら管渠Ｔ内壁面にある３点のレーザ光点の相互位置は、管渠Ｔの断面内における船体Ｓの位置と姿勢に応じて変化する。そこで、これらレーザ光点の相互位置から、管渠Ｔの断面内における船体Ｓの位置と姿勢が検出されることになる。
【００５７】
そこで、画像処理装置１１は、このようにしてスチルカメラ２で撮影した画像データを処理し、レーザ光点の画像位置から、管渠Ｔの断面内における船体Ｓの位置と姿勢を検出する。そして、この位置と姿勢の検出値を、全天画像から展開して、矩形の平面画像に変換する際の補正に使用する。
【００５８】
このときの補正は、画像データの、主として管渠Ｔの断面における位置と管渠Ｔ内幅方向の傾き(ローリング角度β)に関して行い、管軸方向の傾き(ピッチング角度α)の補正については、船体Ｓに搭載してある傾斜角検出器５により計測したピッチング角度αに基づいて施される。
【００５９】
このため、スチルカメラ２の画像データと傾斜角検出器５の傾斜角検出データを船体Ｓの撮像制御装置７から、ケーブル１０により、地上の画像処理装置１１に伝送し、必要に応じて記録装置１２に記録したり、画像表示装置１６により生の画像としてそのまま表示させたりすることができる。
【００６０】
そして、画像処理装置１１で検出した船体Ｓの位置と姿勢の検出値、及び傾斜角検出器５により計測したピッチング角度αは、何れも情報処理装置１４に入力され、ここで実行される画像展開プログラムの中で補正に使用される。
【００６１】
このとき画像処理装置１１では、これらのデータを画像処理した後、上述のように船体の位置と姿勢を解析し、全天画像が歪んでいる場合、情報処理装置１４は前記の解析結果に基づいて補正を施し、全天画像を展開し、長方形の平面画像に変換する。
【００６２】
これにより、全天画像から歪みのない平面画像に変換され、管渠Ｔの内壁の状況を視覚的に明確に把握して下調べ的な一次調査を行うのに必要な検査記録が作成されることになる。
【００６３】
この実施形態によれば、管渠Ｔ内での船体Ｓの位置や姿勢が変化しても、常に歪みのない矩形(長方形)の平面画像に変換することができ、この結果、別途、機械的な手段を用いて管渠Ｔ内での船体Ｓの位置を保持する必要がない。
【００６４】
ところで、管渠Ｔのような狭い水路中では、流水の断面積に占める船体断面積が大きく、このため、流水Ｆにより船体Ｓが不安定な挙動を示すことがある。そこで、この実施形態では、船体Ｓとして、図２により既に説明したように、双胴船を採用し、更に、このとき、各船体ＳＡ、ＳＢの後部には、進行方向の安定性を高めるための部材として、スケグ(skeg)と呼ばれている安定板が設けられている。
【００６５】
従って、この実施形態によれは、船体Ｓとして双胴船を採用したことによるローリング安定度の向上と共に、船体間に流れる水流がスケグにより整流されるので、これによる安定度の向上も得ることができ、この結果、スチルカメラ２による画像の取込みに、いわゆるブレが生じてしまう虞れが少なくなり、鮮明な静止画像の取得に寄与することができる。
【００６６】
更に詳しく説明すると、この実施形態における船体Ｓは、水路幅が限定され、堆積物などにより水流に変化がある管渠Ｔ内の水面を航行しながら管渠Ｔ内壁面の検査や計測を行なうことになり、従って、水流により船体Ｓにピッチングやヨーイングが生じると、検査や計測に支障が出てしまう。
【００６７】
このとき、各船体ＳＡ、ＳＢの船底に設けられているストラットＳ１は、水流によってピッチングの発生を抑制する方向に作用し、船体Ｓの船首を安定に維持する。
【００６８】
また、各船体ＳＡ、ＳＢの船尾に設けられているスケグＳ３は、水流によってヨーイングの発生を抑制する方向に作用し、船体Ｓの方向を安定に維持する。このとき、スケグＳ３は、各船体ＳＡ、ＳＢの船尾に夫々平行に形成されているので、船首から流入する水流を整流する働きがある。
【００６９】
従って、この実施形態によれば、特に管渠Ｔ内の狭隘な水路において、これらストラットＳ１とスケグＳ３による安定化作用が効果的に働き、安定した航行が可能になり、この結果、検査や計測時での船体の揺れによる影響を低減させることができる。
【００７０】
ところで、このような画像撮影手段においては、船体Ｓが管渠Ｔの内壁断面の中心軸に位置していれば、撮影位置は管軸中心になるので、レーザポインタ６の照射による船体Ｓの位置と姿勢を補正する必要はなくなると言える。
【００７１】
従って、図示はしていないが、例えば特許文献３に開示されている従来技術のように、船体Ｓに管渠Ｔの内壁面を利用した走行装置を取付けておけば、船体は管渠Ｔ内の中央を維持しながら進行でき、この場合、レーザ光による補正を無くすことができるか、又は若干の姿勢変化に対応した補正で良いため、撮影した全天画像の展開変換をより精度高く行なうことができる。
【００７２】
しかし、ここで、本発明が対象としているのは、管渠Ｔ内に流水Ｆが存在した状態のもとでの画像撮影手段であり、この場合、流水Ｆの水位が変化するのが避けられないので、上記した走行装置の適用は困難であり、従って、本発明の実施形態では、レーザポインタ６の照射による船体Ｓの位置と姿勢の補正が必須の要件となる。
【００７３】
次に、本発明を、管渠Ｔ内壁面に付着した異物の除去に適用した場合の一実施形態について、図３により説明する。
【００７４】
ここで、この図３において、２１は高圧水噴射装置、２２は監視カメラ、２３は制御装置、２４は高圧水供給用ホース、それに２５は高圧水供給装置で、これらにより異物除去手段が構成されているが、その他の構成要素は、図１で説明した実施形態と同じである。
【００７５】
このとき、高圧水噴射装置２１と監視カメラ２２、それに制御装置２３は船体Ｓに搭載され、制御装置２３にケーブル１０が接続されている。そして、高圧水供給用ホース２４が船体Ｓの制御装置２３と地上にある高圧水供給装置２５の間に設けられている。
【００７６】
従って、上記したように、この図３の実施形態も、異物除去手段以外は、基本的に図１で説明した実施形態と同じなので、以下、この図３の実施形態について、その異物除去手段に重点をおいて説明する。
【００７７】
上記した一次調査により画像を取得した結果、管渠Ｔの内壁面で特に異物の付着の多いところや、損傷が見られるところ(以下、これらを纏めて損傷部位ということがある)については、更に詳細に内壁面の形状を測定し、劣化や減肉なその状況や損傷の程度などを数値化する必要があるが、このためには異物の付着物を除去し管渠Ｔ内壁面の素地を現わす必要がある。
【００７８】
ここで、一次調査により損傷部位と判断された場合、該当部の画像情報と位置情報は既に記録されているので、この記録から直ちに損傷部位の位置を割り出すことができる。
【００７９】
そこで、こうして位置を特定したら、異物除去手段を搭載した船体Ｓを、上記した一次調査のときと同様に管渠Ｔ内に導入し、水面に浮かべ、特定された位置まで移動させる。このとき監視カメラ２２により管渠Ｔ内壁面が撮像され、その状況が画像表示装置１６のモニタ面に表示されるようにする。
【００８０】
こうして船体Ｓが当該位置に移動したら、画像表示装置１６の画像を見て異物の付着や損傷の状況を判断し、高圧水噴射装置２１から、損傷部位の中で素地を露出させる必要がある場所に高圧水を吹き付ける。
【００８１】
ここで、この高圧水噴射装置２１は、回転体に取付けたノズルを備え、ノズルから噴射される水の反力により回転体が回転する構造を備えたもので、高圧水供給用ホース２４を介して高圧水供給装置２５から高圧水が供給されるように構成してある。
【００８２】
このとき管渠Ｔの内壁面に対して高圧水噴射装置２１から高圧水流Ｊが吹き付けられる範囲が図３の矢印Ｂで示した範囲(除去範囲)となり、この部分に高圧水流Ｊを噴射することにより管渠Ｔ内壁面に付着した異物が除去され、管渠Ｔ内壁面の素地を露出させることができる。
【００８３】
ここで、高圧水噴射装置２１は、上記したように、噴流の分力を使って回転できるもので、異物を除去するに適した回転速度及び噴射圧力に設定してある。
【００８４】
具体的には、この異物除去手段を搭載した船体Ｓを、図１で説明した画像撮影手段のときと同様、ウインチ９ａ、９ｂとワイヤ８ａ、８ｂを設置し、上流側のマンホール１５ａから管渠Ｔ内に搬入し、流水Ｆに浮かべて下流側マンホール１５ｂに流下させ移動させることになる。
【００８５】
この場合も、ウインチ９ａの回転数或いはワイヤ８ａ、８ｂの引出し若しくは引き込み長さにより船体Ｓの位置が測定できるので、一次調査の画像撮影手段で測定記録された位置データから異物を除去すべき位置を容易に知ることができ、船体を容易に該当部材に到達させることができ、損傷部位について異物を除去したあとの素地により、管渠の真の表面形状を現わすことができる。
【００８６】
次に、二次調査の目的である管渠内壁面形状計測手段を備えた本発明の一実施形態について、図４により説明する。
【００８７】
ここで、この図４において、３１はレーザスキャナであるが、その他の構成要素は、図１で説明した実施形態と同じであり、従って、この図４の実施形態は、図１の実施形態におけるストロボ発光装置３に代えてレーザスキャナ３１を船体Ｓに搭載したものに相当し、このため、全方位ミラー１、スチルカメラ２、レーザスキャナ３１、傾斜角検出器５、レーザポインタ６、それに撮像制御装置７を搭載した船体Ｓを備えている。
【００８８】
一方、この管渠Ｔ内壁面形状計測手段でも、ワイヤ８ａ、８ｂと、ウインチ９ａ、９ｂ、船体Ｓ上の撮像制御装置７からのデータを伝送するためのケーブル１０、撮影した画像を処理するための画像処理装置１１、画像データを記録する記録装置１２、ウインチ９ａの回転数を計測する回転検出器１３、それに画像撮影に必要な設定値などの画像撮影情報を船体Ｓに伝送する情報処理装置１４を備えている点は、図１の実施形態と同じである。
【００８９】
次に、この図４の実施形態の動作について説明すると、まず、上記した異物除去手段により管渠Ｔの内壁面の異物を取り除き、管渠Ｔ内壁面の素地を露出させた後、当該部位を計測対象位置とする。
【００９０】
そして、この計測対象位置に対して、上記した異物除去手段のときと同様にして、船体Ｓを移動させる。このときの移動方法は、上記した異物除去手段と同じでよい。
【００９１】
こうして船体Ｓを計測対象位置に移動させると、全方位ミラー１には管渠Ｔの内壁面における計測対象部位を含む部分の全周３６０度の範囲が映し出され、この映像がスチルカメラ２に導入される。
【００９２】
また、このときは、レーザスキャナ３１によるレーザ光照射範囲も、同じく管渠Ｔの内壁面における計測対象部位を含む部分になっているので、ここでレーザスキャナ３１を動作させると、管渠Ｔ内壁面の素地が露出されている部分にレーザ光が投射され、管渠Ｔ内壁面全周をレーザ光でスキャンし、管渠内壁面全周にレーザ光による管渠Ｔ内壁面の断面形状を表わす像、いわゆる光切断像が形成されるようになる。
【００９３】
このとき全方位ミラー１により映し出される範囲は、図４に矢印Ａ１で示してあり、レーザスキャナ３１のレーザ光が照射される部位は、同じく矢印Ｃで示してある。そして、矢印Ａ１で示す範囲内に矢印Ｃで示す部位が存在している。
【００９４】
こうして、レーザ光のスキャンにより投影された管渠Ｔ内壁面の形状は、管渠Ｔ内壁面全周３６０度の範囲にわたって全方位ミラー１により映し出され、スチルカメラ２により全天画像として撮影される。
【００９５】
そして、このスチルカメラ２で撮影された画像は画像処理装置１１により処理され、情報処理装置１４により管壁形状の歪み具合として解析され、管渠の形状データ(数値データ)に変換し、二次調査の検査記録が作成される。
【００９６】
そこで、こうして取得したデータを蓄積して行くことにより、管渠Ｔ内壁面の形状の変化具合が数値として把握できるようになり、従って、この図４の実施形態によれば、経年劣化の程度や、改修の時期の推定に重要なデータが容易に得られ、管渠の保守に万全を期すことができる。
【００９７】
従って、上記の実施形態によれば、把握した管渠Ｔ内壁面の状況を記録し、この記録情報から、一次調査として、管渠Ｔ内壁面の損傷部位の存在とその兆しなどを視覚的に把握することができる。
【００９８】
そこで、上記の実施形態によれば、一次調査の結果、更に詳細な調査が必要であると判断された場合は、二次調査によって管渠Ｔ内壁面の損傷部及び異物付着部などを測定すべき対象位置とし、これを一次調査の結果から探索し、異物除去手段により管渠Ｔ内壁面の異物を除去することができる。
【００９９】
そして、更に上記の実施形態によれば、異物を除去した部位の管渠Ｔ内壁面形状を形状計測手段により測定することによって、管渠Ｔ内壁面の素地の形状を数値で表すデータを取得することができる。
【０１００】
これらの結果、本発明によれば、管渠Ｔ内壁面の損傷部位の発見、管渠Ｔ内の損傷部位の分布状況、損傷と位置の関係、環境条件と位置の関係などが判り、これらの記録を蓄積することにより、劣化状況の傾向を把握することができる。
【０１０１】
更に、二次調査により損傷部位などの管渠Ｔ内壁面の形状が数値データとしても記録できるので、損傷程度が具体的に表示され、例えば管渠の残存厚さを数値として表わすことができる。
【０１０２】
この結果、管渠Ｔ内壁面の状態を示す画像データや形状計測による数値データを蓄積してゆくことにより、損傷の進行状況を予測することができ、管渠Ｔ内壁面の現時点から将来に亘る保全に有用なデータを提供することができる。
【０１０３】
ところで、以上の説明では、図１、図３、及び図４の各実施形態毎に船体Ｓに搭載されている機器が異なっているものとしているが、本発明の実施形態としては、同じ船体Ｓに最初から全ての機器を搭載しておき、必要に応じて使い分けするようにしてもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態の場合、管渠Ｔ内の水位が低いと、船体Ｓが管渠の底に着いてしまう虞れがあるが、このときは、図１で管渠Ｔの下流側の水中に、堰又は柱状体或いは開口を有する板材などの抵抗体を設置してやれば良い。
【０１０５】
このようにすると水流の一部が水中で堰き止められ、これにより、水位の上昇と流速の減少がもたらされ、船体Ｓをより安定して航行させることができ、安定した計測を行なう構成とができる。
【０１０６】
ところで、以上に説明したように、本発明による管渠内壁面検査システムは、基本的にはワイヤによる移動方式であり、従って、水が存在している状態では船体を使用しているが、水が無いときは、車輪や橇などにより移動させることができる。
【０１０７】
そこで、本発明の実施形態としては、船体の下に車輪や橇などを設けたり、船体の代わりに車輪や橇などを設けることにより、管渠Ｔ内の水位が低いときでも、更には水が無いときでも管渠の内壁面が検査できるように構成することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によれば、管渠内に流水が存在した状態でも、管渠内壁面の状況が正確に把握できるので、下水道などの管渠の保守に万全を期すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による管渠内壁面検査ユニットの一実施形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明による管渠内壁面検査ユニットの一実施形態における船体の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明による管渠内壁面検査ユニットを管渠内壁面異物除去に適用した場合の一実施形態を示すブロック構成図である。
【図４】本発明による管渠内壁面検査ユニットを管渠内壁面形状計測に適用した場合の一実施形態を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１全方位ミラー
２スチルカメラ
３ストロボ発光装置
５傾斜角検出器
６レーザポインタ
７撮像制御装置
８ワイヤ
９ウインチ
１０ケーブル
１１画像処理装置
１２記録装置
１３回転検出器
１４情報処理装置
１５マンホール（１５ａ：上流側１５ｂ：下流側）
１６画像表示装置
１７ワイヤガイド(１７ａ、１７ｂ)
１８ワイヤガイド(１８ａ、１８ｂ)
１９支柱
２１高圧水噴射装置
２２監視カメラ
２３制御装置
２４高圧水供給用ホース
２５高圧水供給装置
３１レーザスキャナ
Ａ１全方位ミラー１が映し出す範囲を表わす矢印(全周の一断面を示す）
Ａ２ストロボ発光装置３の照射範囲を表わす矢印(全周の一断面を示す）
Ｂ高圧水の噴射範囲を表わす矢印
Ｃレーザスキャナ３１のレーザ光照射範囲を表わす矢印
Ｅ地表面
Ｆ流水(下水など)
ｆ流水が流れる方向を表わす矢印
Ｊ高圧水流
Ｓ船体(双胴船)
ＳＡ、ＳＢ小型の船体
Ｓ１ストラット
Ｓ２ベースボード
Ｓ３スケグ(skeg)
Ｔ管渠(下水道など)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system in which the inner wall of a pipe tub used for sewers is photographed in the circumferential direction and the length direction, and the state of the inner wall surface can be observed by an image. The present invention relates to a pipe inner wall surface inspection system that records and measures numerically and provides data useful for the maintenance of the inner wall surface of the pipe through the accumulation and analysis of the records.
[0002]
[Prior art]
Sewerage is one of the indispensable functions of the city, but the main part of the facility is a sewage channel, and this channel contains pipes in modern large cities. The pipes require regular inspection and maintenance, especially for the inner wall surface.
[0003]
Here, in the case of a sewage pipe with a small diameter, after stopping running water inside, the person enters the pipe and observes it, or operates a camera such as a still camera or a video camera. Conventionally, a method of observing an image of a corresponding portion of the wall surface and observing the image to determine the degree of damage to the inner wall surface of the tube has been used.
[0004]
At this time, there has also been conventionally used a method in which a moving type photographing machine equipped with an interchangeable lens, a fish-eye lens and the like is used to photograph while moving the inside of the tube by remote control.
[0005]
However, in the case of a pipe dredging that becomes a sewage main line, it is always used continuously, so even if the water level can be lowered to some extent, it is difficult to stop the flow of the running water itself, which is almost impossible.
[0006]
Therefore, in response to such a case, a pipe wall inner surface investigation system has been conventionally used in which a TV camera (video camera) is mounted on a floating body, and the wall surface of the pipe wall is photographed while floating on a floating water. It is known (for example, see Patent Document 1).
[0007]
In addition, using a video camera equipped with a fisheye lens, etc., the entire inner wall surface of the tub is photographed at once, and the image captured on the whole sky is converted into a flat image to observe the inner wall surface of the tub wall. The system which performs is also proposed conventionally (for example, refer patent document 2).
[0008]
Next, as a device that travels in a pipeline with wheels, a device that measures the undulation shape of the entire pipeline by irradiating a light beam to measure the pipeline is also known in the past (for example, Patent Documents). 3).
[0009]
Furthermore, an apparatus that mounts an optical scanner on a moving device that moves along the central axis in the tube and creates a continuously developed image of the wall surface of the tube is also conventionally known (see, for example, Patent Document 4). .
[0010]
[Patent Document 1]
JP 7-216972 A
[0011]
[Patent Document 2]
JP 2000-331168 A
[0012]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-311022
[0013]
[Patent Document 4]
JP-A-8-262332
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, it cannot be said that sufficient consideration has been given to the continuous capture of accurate images of the inner wall surface of the pipe wall in a state where it floats on the flowing water in the pipe wall. There was a problem in that the image was used as data for predicting the extent of damage and maintenance of the tube by comprehensively using the image.
[0015]
For example, in the prior art described in Patent Document 1, only the situation of the inner wall surface of the pipe rod is photographed, and measurement up to the shape of the inner wall surface of the pipe rod cannot be performed. In this case, since a general television camera is used, it is not clear for a request to save a still image as an inspection result.
[0016]
In addition, for example, in the case of the prior art described in Patent Document 2, the shape of the inner wall surface of the tube cannot be measured.
[0017]
Furthermore, for example, the conventional technique described in Patent Document 3 cannot be applied to measurement in a state where it floats on the flowing water in the pipe tube.
[0018]
Here, the same applies to the prior art described in Patent Document 4, and it cannot be applied to measurement in a state where it floats on the flowing water in the pipe tube.
[0019]
In this way, the conventional technology is limited to only taking images with a television camera, taking an image with an all-sky camera, or measuring the shape of the inner wall surface of the tube. Could not be treated as data for making predictions for
[0020]
The present invention was made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to accurately grasp the situation of the inner wall surface of the sewer, such as the sewer, even in the state where running water is present in the sewer, An object of the present invention is to provide a tube inspection system that can be recorded.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The above object is equipped with an imaging means on a hull floated on running water in the pipe, and is mounted on the hull in a system for inspecting the inner wall surface of the pipe using the whole sky image taken by the imaging means. A laser pointer for irradiating at least three laser light spots on different positions on the inner wall surface of the tube so that images of the at least three laser light spots are taken by the imaging means; and the imaging means Image processing means for processing captured image data and calculating the position and orientation of the hull in the cross-section of the tube from the mutual positional relationship of the images of the at least three laser light spots; Correction when converting the whole sky image captured by the imaging unit into a rectangular planar image is performed based on at least one of the position and attitude of the hull calculated by the image processing unit. In this way, a primary survey of the inner wall surface of the pipe rod is performed, and there is a means for removing foreign matter that is mounted on the hull and adhered to the inner wall surface of the pipe rod. This is accomplished by measuring and conducting a secondary survey.
[0022]
At this time, the above-mentioned object can be achieved even if the hull is constituted by a catamaran, and the object can be achieved even if the catamaran has a member for improving the stability in the traveling direction. .
[0023]
Further, here, when the water level in the pipe is low, the water level is raised by installing a resistor such as a weir or a columnar body or a plate having an opening on the downstream side of the inspection target range of the pipe, and the flow velocity The above-mentioned object can be achieved even if the inner wall surface of the tube rod can be inspected by reducing the amount of.
[0024]
Similarly, at this time, the hull is provided with at least one of wheels and dredging at the bottom, or at least one of wheels and dredging instead of the hull, and when the water level in the pipe is low or when there is no water In addition, even if the inner wall surface of the tube can be inspected, the above object can be achieved.
[0025]
As a result of the provision of the above-mentioned means, the present invention observes the situation in the pipe wall by a preliminary investigation on the inner wall surface of the pipe wall such as a sewer, and the result is obtained over the entire length of the pipe wall to be inspected. A record that can be grasped can be kept, and from this record, a more detailed secondary investigation is performed according to the damage situation of the inner wall surface of the pipe fistula. It becomes possible to grasp and record.
[0026]
At this time, the shape of the part with a large degree of damage (degree) is converted into numerical data, and based on this, a maintenance plan such as the period from pipe material, wall thickness and damage status to life prediction and repair is prepared. Data useful for clarity can be provided.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a tubular inner wall surface inspection system according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
[0028]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. At this time, the main parts of the system are an omnidirectional mirror 1, an electronic still camera 2, a strobe light emitting device 3, a tilt angle detector 5, a laser pointer 6, An imaging control device 7 is also mounted on the hull S.
[0029]
First, as shown in FIG. 2, the hull S has two struts S1 and the bottoms of two small hulls SA and SB arranged in parallel at predetermined intervals on the left and right sides of the moving direction. This is a so-called catamaran, which is brought into a pipe T such as a sewer, and is floated on the surface of a running water F such as sewage flowing in the pipe T as shown in the figure.
[0030]
At this time, a base board S2 is provided between the hulls SA and SB, and a skeg S3 is provided at the rear of each hull SA and SB. An omnidirectional mirror 1, an electronic still camera 2, a strobe light emitting device 3, a tilt angle detector 5, a laser pointer 6, and an imaging control device 7 are mounted on the base board S 2.
[0031]
However, in the embodiment of the present invention, the hull S is not limited to the catamaran, and can be implemented by a hull having an arbitrary shape.
[0032]
At this time, it is assumed that running water F such as sewage flows in the direction of the arrow f, and therefore, in this figure, the right side is the upstream side and the left side is the downstream side. Therefore, among the members described below, those with the subscript a represent members on the upstream side, and those with the subscript b represent members on the downstream side.
[0033]
Here, the hull S is moved from the upstream side to the downstream side. Therefore, the upstream side is the front portion of the hull S, the downstream side is the rear portion, the feeding wire 8a is provided at the front portion, and A pulling wire 8b is connected to each rear portion.
[0034]
The other ends of the wires 8a and 8b are drawn out to the ground surface E through the manholes 15a and 15b, the wire 8a is drawn out from the winch 9a, and the wire 8b is wound around the winch 9b. .
[0035]
At this time, these wires 8a and 8b are guided in the manholes 15a and 15b by the wire guides 17a, 17b, 18a and 18b, and are wound around the winches 9a and 9b.
[0036]
And these guide rollers are provided in the support | pillars 19a and 19b which carried in the pipe rod T from the manholes 15a and 15b and were fixed. Here, as illustrated, guide rollers are used as the wire guides 17a, 17b, 18a, and 18b.
[0037]
At this time, the cable 10 is extended from the ground through the manhole 15a in the pipe rod T and connected to the imaging control device 7 on the hull S. The other end of the cable 10 is connected to the image processing apparatus 11, the rotation detector 13, and the information processing apparatus 14 on the ground.
[0038]
Here, the rotation detector 13 measures the number of rotations of the winch 9a, supplies the measured signal to the image processing device 11, and the information processing device 14 captures information such as setting values necessary for image processing on the hull S. This is supplied to the control device 7.
[0039]
Next, the operation of the image photographing means according to this embodiment will be described. This means comprises an omnidirectional mirror 1, a still camera 2, and a strobe light emitting device 3.
[0040]
First, the omnidirectional mirror 1 is a convex mirror having a rotating hyperbolic surface. When combined with the still camera 2 as shown in the figure, the range extending around 360 ° around the inner wall surface of the tube T is the still camera 2. It works the same as a so-called fish-eye lens.
[0041]
Next, the still camera 2 operates as a so-called digital still camera that acquires still image data by photographing one frame at a predetermined shutter timing.
[0042]
The strobe light emitting device 3 works to illuminate the inner wall surface of the tube lamp T, and emits light at each shutter timing of the still camera 2, so that even if the tube lamp T is in a dark state close to darkness, A clear all-sky image of the inner wall surface can be taken by the still camera 2.
[0043]
The image photographing means configured in this way is mounted on the hull S floating on the running water F in the pipe T. At this time, the winch 9a is located in the vicinity of the upstream manhole 15a, and the vicinity of the downstream manhole 15b. Each winch 9b is installed on the ground surface E.
[0044]
Therefore, the hull S can be moved from upstream to downstream in the same direction as the water flow f by winding the downstream wire 8b while loosening the wire 8a wound around the upstream winch 9a.
[0045]
At this time, tension is applied to the wires 8a and 8b by synchronizing the rotational speeds of the upstream winch 9a and the downstream winch 9b, or by synchronizing the drawing length of the wire 8a and the drawing length of the wire 8b. The hull S can be moved while being restrained in the pipe rod T.
[0046]
At this time, since the wire guides 17a, 17b, 18a, 18b are provided, the wires 8a, 8b can smoothly move the hull S without contacting the walls of the manholes 15a, 15b.
[0047]
Furthermore, by measuring the rotation speed of the wire winding portion of the winch 9a with the rotation detector 13, it is possible to know the position of the hull S in the pipe rod T from the relationship between the rotation speed of the wire winding portion and the wire length. it can. At this time, a scale indicating the length may be provided on the wire 8a, and the position of the hull S in the pipe rod T may be known by reading the scale.
[0048]
Here, as described above, the omnidirectional mirror 1 can project an image in a range of 360 degrees on the inner periphery of the tube T, and the still camera 2 captures the image. The range indicated by the arrow A1 is the imaging range of the all-sky image in the traveling direction of the hull S.
[0049]
The irradiation range of the strobe light emitting device 3 at this time is set to be larger than the imaging range of the all-sky image indicated by the arrow A1 as indicated by the arrow A2 on the inner wall surface of the tube lamp T. Since the inner wall surface is irradiated for a moment in the dark tube rod T due to the large amount of light of the light emitting device 3, the high-speed shutter is in a state of being cut off. A clear still image can be acquired by adjusting.
[0050]
Since the still image photographed by the still camera 2 in this way is an all-sky image covering 360 degrees around the same as when photographed with a fisheye lens, it is developed by image data processing and converted into a rectangular planar image.
[0051]
It should be noted that such a technique for converting an all-sky image into a rectangular (rectangular) planar image is disclosed in, for example, Patent Document 2 and therefore may be applied. Therefore, description thereof is omitted here. .
[0052]
At this time, in order to obtain a rectangular (rectangular) planar image without distortion, the hull S on which the image photographing means is mounted moves while being positioned at the center of the cross section of the tube rod T, that is, along the tube axis center. It is necessary to move.
[0053]
However, in this embodiment, no means for mechanically positioning the hull S at the center of the tube axis is provided, so that the position and posture of the hull S change due to changes in the water level of the running water F and the water flow f. There may be cases.
[0054]
Therefore, in this embodiment, a laser pointer 6 is provided, and thereby, laser light is emitted to at least three points, two on the left and right in the horizontal direction on the inner wall surface of the tube T and one on the upper portion in the vertical direction. An image of the point (laser beam spot) irradiated with the laser beam on the T inner wall surface is taken by the still camera 2 via the omnidirectional mirror 1.
[0055]
Here, in FIG. 1, the emission direction of the laser beam by the laser pointer 6 is represented by a dashed arrow, and it is shown that the laser beam spot is irradiated to three points on the inner wall surface of the tube rod T. Sometimes, these three laser light spots are not limited to two places on the inner wall surface of the tube rod T on the left and right in the horizontal direction and one place on the upper part in the vertical direction. If it is good.
[0056]
Then, the mutual position of the three laser light spots on the inner wall surface of the pipe rod T changes according to the position and attitude of the hull S in the cross section of the pipe rod T. Therefore, the position and posture of the hull S in the cross section of the pipe rod T are detected from the mutual positions of these laser light spots.
[0057]
Therefore, the image processing apparatus 11 processes the image data photographed by the still camera 2 in this way, and detects the position and posture of the hull S in the cross section of the pipe rod T from the image position of the laser light spot. Then, the detected values of the position and orientation are used for correction when the whole sky image is developed and converted into a rectangular planar image.
[0058]
The correction at this time is performed mainly with respect to the position of the image data in the cross section of the tube rod T and the inclination in the width direction in the tube rod T (rolling angle β). It is applied based on the pitching angle α measured by the inclination angle detector 5 mounted on the hull S.
[0059]
For this reason, the image data of the still camera 2 and the tilt angle detection data of the tilt angle detector 5 are transmitted from the imaging control device 7 of the hull S to the image processing device 11 on the ground via the cable 10 and, if necessary, a recording device 12 or displayed as a raw image by the image display device 16 as it is.
[0060]
The detected values of the position and orientation of the hull S detected by the image processing device 11 and the pitching angle α measured by the tilt angle detector 5 are both input to the information processing device 14 and executed here. Used for correction in the program.
[0061]
At this time, the image processing device 11 performs image processing on these data, and then analyzes the position and orientation of the hull as described above. If the whole sky image is distorted, the information processing device 14 is based on the analysis result. The whole sky image is developed and converted into a rectangular flat image.
[0062]
As a result, the whole sky image is converted into a flat image without distortion, and the inspection record necessary for visually grasping the state of the inner wall of the tube culvert T and conducting a preliminary survey is created. become.
[0063]
According to this embodiment, even if the position or posture of the hull S in the pipe rod T changes, it can always be converted into a rectangular (rectangular) planar image without distortion. Therefore, it is not necessary to maintain the position of the hull S in the pipe rod T using such means.
[0064]
By the way, in a narrow water channel such as the pipe dredger T, the hull cross-sectional area occupies the cross-sectional area of the flowing water, and therefore the hull S may behave unstablely due to the flowing water F. Therefore, in this embodiment, a catamaran is adopted as the hull S as already described with reference to FIG. 2, and further, at this time, in the rear part of each hull SA, SB, the stability in the traveling direction is increased. As the member, a stabilizing plate called skeg is provided.
[0065]
Therefore, according to this embodiment, since the rolling stability is improved by adopting the catamaran as the hull S, the flow of water flowing between the hulls is rectified by the skeg, so that the stability can be improved. As a result, there is less possibility of so-called blurring in capturing an image by the still camera 2, and it is possible to contribute to acquisition of a clear still image.
[0066]
More specifically, the hull S in this embodiment has a limited channel width, and inspects and measures the inner wall surface of the pipe rod T while navigating the water surface in the pipe rod T having a change in the water flow due to sediment or the like. Therefore, if pitching or yawing occurs in the hull S due to the water flow, the inspection and measurement will be hindered.
[0067]
At this time, the struts S1 provided on the bottoms of the hulls SA and SB act in a direction to suppress the occurrence of pitching by the water flow, and stably maintain the bow of the hull S.
[0068]
Further, the skeg S3 provided at the stern of each hull SA, SB acts in a direction to suppress the occurrence of yawing by the water flow, and stably maintains the direction of the hull S. At this time, since the skeg S3 is formed in parallel to the stern of each hull SA, SB, it functions to rectify the water flow flowing from the bow.
[0069]
Therefore, according to this embodiment, especially in a narrow water channel in the pipe rod T, the stabilizing action by these struts S1 and Skegs S3 works effectively, and stable navigation becomes possible. As a result, inspection and measurement are possible. It is possible to reduce the influence of the hull shaking at the time.
[0070]
By the way, in such an image photographing means, if the hull S is located on the central axis of the inner wall cross section of the pipe rod T, the photographing position is the center of the pipe axis. It can be said that there is no need to correct the posture.
[0071]
Therefore, although not shown, if the traveling device using the inner wall surface of the pipe rod T is attached to the hull S, for example, as in the prior art disclosed in Patent Document 3, the hull is inside the pipe rod T. In this case, correction by laser light can be eliminated, or correction corresponding to a slight change in posture can be performed, so that the developed sky image is converted with higher accuracy. Can do.
[0072]
However, the subject of the present invention is an image photographing means in a state where the running water F is present in the pipe rod T. In this case, it is unavoidable that the water level of the running water F changes. Therefore, it is difficult to apply the above-described traveling device. Therefore, in the embodiment of the present invention, correction of the position and attitude of the hull S by irradiation with the laser pointer 6 is an essential requirement.
[0073]
Next, FIG. 3 demonstrates one Embodiment at the time of applying this invention to the removal of the foreign material adhering to the pipe wall T inner wall surface.
[0074]
Here, in FIG. 3, 21 is a high-pressure water injection device, 22 is a monitoring camera, 23 is a control device, 24 is a high-pressure water supply hose, and 25 is a high-pressure water supply device. However, other components are the same as those of the embodiment described with reference to FIG.
[0075]
At this time, the high-pressure water injection device 21, the monitoring camera 22, and the control device 23 are mounted on the hull S, and the cable 10 is connected to the control device 23. A high pressure water supply hose 24 is provided between the control device 23 of the hull S and the high pressure water supply device 25 on the ground.
[0076]
Therefore, as described above, the embodiment of FIG. 3 is basically the same as the embodiment described with reference to FIG. 1 except for the foreign matter removing means. Therefore, the embodiment of FIG. Explain with emphasis.
[0077]
As a result of acquiring the image by the above-mentioned primary investigation, as for the place where there is a lot of adhesion of foreign matters especially on the inner wall surface of the tube rod T, or where damage is seen (hereinafter, these may be collectively referred to as a damaged part), It is necessary to measure the shape of the inner wall surface in detail and to quantify the deterioration and thinning of the situation and the degree of damage. For this purpose, remove foreign substances and remove the base of the inner wall surface of the tube T It is necessary to show up.
[0078]
Here, when it is determined as a damaged part by the primary investigation, the image information and the position information of the corresponding part are already recorded, so that the position of the damaged part can be immediately determined from this recording.
[0079]
Therefore, once the position is specified in this way, the hull S on which the foreign substance removing means is mounted is introduced into the pipe rod T in the same manner as in the above-described primary investigation, floated on the water surface, and moved to the specified position. At this time, the inner wall surface of the tube T is imaged by the monitoring camera 22, and the situation is displayed on the monitor surface of the image display device 16.
[0080]
When the hull S moves to the position in this way, the image of the image display device 16 is looked at to determine the state of foreign matter adhesion or damage, and from the high-pressure water jetting device 21, it is necessary to expose the substrate in the damaged part Spray high pressure water on the top.
[0081]
Here, the high-pressure water injection device 21 includes a nozzle attached to a rotating body, and has a structure in which the rotating body rotates by a reaction force of water sprayed from the nozzle. The high-pressure water supply device 25 is configured to supply high-pressure water.
[0082]
At this time, the range in which the high-pressure water flow J is sprayed from the high-pressure water injection device 21 to the inner wall surface of the pipe rod T is the range (removal range) indicated by the arrow B in FIG. 3, and the high-pressure water flow J is injected into this portion. As a result, the foreign matter adhering to the inner wall surface of the pipe rod T is removed, and the substrate of the inner wall surface of the pipe rod T can be exposed.
[0083]
Here, as described above, the high-pressure water injection device 21 can rotate using the component force of the jet flow, and is set to a rotation speed and injection pressure suitable for removing foreign matter.
[0084]
Specifically, the hull S equipped with this foreign matter removing means is installed with winches 9a and 9b and wires 8a and 8b as in the case of the image photographing means described with reference to FIG. It is carried into T, floats in the running water F, flows down to the downstream manhole 15b, and is moved.
[0085]
Also in this case, since the position of the hull S can be measured by the rotation speed of the winch 9a or the length of the wires 8a and 8b drawn or retracted, the position where foreign matter should be removed from the position data measured and recorded by the image photographing means of the primary investigation. Thus, the hull can easily reach the corresponding member, and the true surface shape of the tube can be revealed by the substrate after removing the foreign matter at the damaged part.
[0086]
Next, an embodiment of the present invention provided with the pipe wall inner wall surface shape measuring means which is the purpose of the secondary investigation will be described with reference to FIG.
[0087]
Here, in FIG. 4, reference numeral 31 denotes a laser scanner, but the other components are the same as those of the embodiment described in FIG. 1. Therefore, the embodiment of FIG. 4 is the same as the embodiment of FIG. It corresponds to the one in which the laser scanner 31 is mounted on the hull S instead of the strobe light emitting device 3, and for this reason, the omnidirectional mirror 1, the still camera 2, the laser scanner 31, the tilt angle detector 5, the laser pointer 6, and the imaging control. A hull S equipped with the device 7 is provided.
[0088]
On the other hand, the pipe wall T inner wall surface shape measuring means also processes wires 8a and 8b, winches 9a and 9b, a cable 10 for transmitting data from the imaging control device 7 on the hull S, and a captured image. Image processing apparatus 11, recording apparatus 12 for recording image data, rotation detector 13 for measuring the rotation speed of winch 9a, and information processing apparatus for transmitting image photographing information such as setting values necessary for image photographing to hull S 14 is the same as the embodiment of FIG.
[0089]
Next, the operation of the embodiment of FIG. 4 will be described. First, the foreign matter removing means removes the foreign matter on the inner wall surface of the tube rod T, exposes the substrate on the inner wall surface of the tube rod T, The measurement target position.
[0090]
Then, the hull S is moved with respect to the measurement target position in the same manner as the foreign matter removing means described above. The moving method at this time may be the same as the foreign matter removing means described above.
[0091]
When the hull S is moved to the measurement target position in this way, the omnidirectional mirror 1 displays a 360-degree range of the entire circumference including the measurement target portion on the inner wall surface of the tube T, and this image is introduced to the still camera 2. Is done.
[0092]
At this time, the laser beam irradiation range by the laser scanner 31 is also a portion including the measurement target portion on the inner wall surface of the tube rod T. Therefore, when the laser scanner 31 is operated here, The laser beam is projected onto the exposed part of the wall surface, the entire inner wall surface of the tube rod T is scanned with the laser beam, and the cross-sectional shape of the inner wall surface of the tube rod T by the laser beam is expressed on the entire inner wall surface of the tube rod. An image, a so-called light-cut image is formed.
[0093]
At this time, the range projected by the omnidirectional mirror 1 is indicated by an arrow A1 in FIG. 4, and the part irradiated with the laser light of the laser scanner 31 is also indicated by an arrow C. And the site | part shown by the arrow C exists in the range shown by arrow A1.
[0094]
Thus, the shape of the inner wall surface of the tube wall T projected by the scanning of the laser beam is projected by the omnidirectional mirror 1 over the entire 360-degree inner wall surface of the tube wall T, and is photographed as an all-sky image by the still camera 2. .
[0095]
The image photographed by the still camera 2 is processed by the image processing device 11, analyzed by the information processing device 14 as the distortion of the tube wall shape, converted to tube shape data (numerical data), and secondarily. An inspection record of the survey is created.
[0096]
Therefore, by accumulating the data acquired in this way, the degree of change in the shape of the inner wall surface of the pipe rod T can be grasped as a numerical value. Therefore, according to the embodiment of FIG. Data that is important for estimating the time of renovation can be easily obtained, and maintenance of pipes can be ensured.
[0097]
Therefore, according to the above embodiment, the grasped situation of the inner surface of the tube wall T is recorded, and from this recorded information, as a primary investigation, the presence of the damaged part of the tube wall surface of the tube tube T and its indication are visually confirmed. I can grasp it.
[0098]
Therefore, according to the above-described embodiment, when it is determined that further detailed investigation is necessary as a result of the primary investigation, the damaged part of the inner wall surface of the pipe rod T, the foreign matter adhesion part, and the like are measured by the secondary investigation. The target position can be determined from the result of the primary investigation, and the foreign matter on the inner wall surface of the tube rod T can be removed by the foreign matter removing means.
[0099]
Further, according to the above-described embodiment, the shape measuring means measures the inner wall surface shape of the tube wall T of the portion from which the foreign matter has been removed, thereby obtaining data representing the shape of the base material of the tube wall T inside the numerical value. be able to.
[0100]
As a result of these, according to the present invention, it is possible to find out the damage site on the inner wall surface of the tube rod T, the distribution of the damaged site in the tube tube T, the relationship between damage and position, the relationship between environmental conditions and position, By accumulating records, it is possible to grasp the tendency of the deterioration status.
[0101]
Further, since the shape of the inner wall surface of the tube ridge T such as a damaged part can be recorded as numerical data by the secondary investigation, the degree of damage is specifically displayed, and for example, the remaining thickness of the tube tub can be expressed as a numerical value.
[0102]
As a result, it is possible to predict the progress of damage by accumulating image data indicating the state of the inner wall surface of the pipe rod T and numerical data obtained by shape measurement. Data useful for maintenance can be provided.
[0103]
By the way, in the above description, although the apparatus mounted in the hull S differs for each embodiment of FIG.1, FIG.3, and FIG.4, as embodiment of this invention, the same hull S is mentioned. All devices may be installed from the beginning, and they may be used properly as necessary.
[0104]
Further, in the case of the above embodiment, if the water level in the pipe rod T is low, the hull S may reach the bottom of the pipe rod. In addition, a resistor such as a weir or a columnar body or a plate having an opening may be installed.
[0105]
In this way, a part of the water flow is dammed up in the water, thereby causing an increase in the water level and a decrease in the flow velocity, the ship body S can be navigated more stably, and a stable measurement can be performed. Can do.
[0106]
By the way, as described above, the pipe inner wall surface inspection system according to the present invention is basically a moving system using a wire, and therefore uses a hull in the presence of water. When there is no, it can be moved by wheels or scissors.
[0107]
Therefore, as an embodiment of the present invention, by providing wheels, dredging, etc. under the hull, or by providing wheels, dredging, etc. instead of the hull, even when the water level in the pipe dredging T is low, water is further supplied. It can be configured so that the inner wall surface of the tube can be inspected even when there is not.
[0108]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the situation of the inner wall surface of the pipe can be accurately grasped even in a state where running water is present in the pipe, the maintenance of the pipe such as the sewage can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram showing an embodiment of a tube inner wall surface inspection unit according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a hull in an embodiment of a pipe inner wall surface inspection unit according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment in which the tube wall inner wall surface inspection unit according to the present invention is applied to tube tube wall surface foreign matter removal.
FIG. 4 is a block configuration diagram showing an embodiment when the tube wall inner wall surface inspection unit according to the present invention is applied to tube tube wall surface shape measurement.
[Explanation of symbols]
1 Omnidirectional mirror
2 Still camera
3 Strobe light emitting device
5 Tilt angle detector
6 Laser pointer
7 Imaging control device
8 wires
9 winches
10 cables
11 Image processing device
12 Recording device
13 Rotation detector
14 Information processing equipment
15 Manhole (15a: upstream side 15b: downstream side)
16 Image display device
17 Wire guide (17a, 17b)
18 Wire guide (18a, 18b)
19 Prop
21 High pressure water injection device
22 Surveillance camera
23 Control device
24 High pressure water supply hose
25 High pressure water supply device
31 Laser scanner
A1 An arrow indicating the range projected by the omnidirectional mirror 1 (showing one section of the entire circumference)
A2 Arrow indicating the irradiation range of the strobe light emitting device 3 (showing one cross section of the entire circumference)
B Arrow indicating the injection range of high-pressure water
C Arrow indicating the laser beam irradiation range of the laser scanner 31
E Ground surface
F running water (sewage, etc.)
f Arrows indicating the direction of flowing water
J High-pressure water flow
S hull (catamaran)
SA, SB Small hull
S1 strut
S2 Base board
S3 skeg
T pipes (sewers, etc.)

Claims

管渠内の流水に浮かべた船体に撮像手段を備え、該撮像手段により撮影された全天画像を用いて前記管渠の内壁面を検査するシステムにおいて、
前記船体に搭載され、少なくとも３点のレーザ光点を前記管渠内壁面の異なる位置に照射し、これら少なくとも３点のレーザ光点の画像が、前記撮像手段により撮影されるようにするレーザポインタと、
前記撮像手段により撮影された画像データを処理し、前記少なくとも３点のレーザ光点の画像の相互位置関係から、前記管渠の断面内における前記船体の位置と姿勢を算出する画像処理手段を設け、
前記撮像手段により撮影された全天画像を矩形の平面画像に変換する際の補正を、前記画像処理手段により算出された前記船体の位置と姿勢の少なくとも一方に基づいて行うことにより、前記管渠の内壁面の一次調査を行ない、
前記船体に搭載され、前記管渠内壁面に付着した異物の除去手段を備え、
前記管渠内壁面の異物除去面を光切断法により計測して二次調査を行なうことを特徴とする管渠内壁面検査システム。In a system comprising an imaging means on a hull floated on running water in a pipe, and inspecting the inner wall surface of the pipe using the whole sky image taken by the imaging means,
A laser pointer which is mounted on the hull and irradiates at least three laser light spots on different positions on the inner wall surface of the tube so that images of these at least three laser light spots are taken by the imaging means. When,
Image processing means for processing image data photographed by the imaging means and calculating the position and orientation of the hull in the cross section of the tube from the mutual positional relationship of the images of the at least three laser light spots is provided. ,
By performing correction when converting the whole sky image captured by the imaging means into a rectangular planar image based on at least one of the position and attitude of the hull calculated by the image processing means , the tube The primary survey of the inner wall of
Mounted on the hull, comprising means for removing foreign matter adhering to the inner wall surface of the pipe,
A pipe wall inner wall surface inspection system characterized in that a foreign matter removal surface of the tube wall inner wall surface is measured by a light cutting method to perform a secondary investigation.

請求項１の管渠内壁面検査システムにおいて、
前記船体が、前記管渠内壁面の形状計測手段を備えていることを特徴とする管渠内壁面検査システム。In the pipe wall inner surface inspection system according to claim 1,
The hull inner wall surface inspection system, wherein the hull includes a shape measuring means for the inner wall surface of the hull.

請求項１の管渠内壁面検査システムにおいて、
前記船体が、双胴船で構成されていることを特徴とする管渠内壁面検査システム。In the pipe wall inner surface inspection system according to claim 1,
The pipe inner wall surface inspection system, wherein the hull is constituted by a catamaran.

請求項３の管渠内壁面検査システムにおいて、
前記双胴船が、進行方向の安定性を高めるための部材を備えていることを特徴とする管渠内壁面検査システム。In the pipe wall inner surface inspection system according to claim 3,
The catamaran inner wall inspection system, wherein the catamaran is provided with a member for increasing the stability in the traveling direction.

請求項１の管渠内壁面検査システムにおいて、
管渠内の水位が低いとき、当該管渠の検査対象範囲の下流側に堰又は柱状体或いは開口を有する板材などの抵抗体を設置することにより水位を上昇させ、且つ流速を減少させて前記管渠の内壁面が検査できるように構成されていることを特徴とする管渠内壁面検査システム。In the pipe wall inner surface inspection system according to claim 1,
When the water level in the pipe is low, the water level is raised by installing a resistor such as a weir or a columnar body or a plate having an opening on the downstream side of the inspection target range of the pipe, and the flow rate is reduced to reduce the flow rate. A pipe wall inner wall surface inspection system configured to be able to inspect an inner wall surface of a pipe wall.

請求項１の管渠内壁面検査システムにおいて、
前記船体が底部に車輪と橇の少なくとも一方を備え、
若しくは前記船体に代えて車輪と橇の少なくとも一方を備え、
管渠内の水位が低いときと水が無いときの何れの場合にも前記管渠の内壁面が検査できるように構成されていることを特徴とする管渠内壁面検査システム。In the pipe wall inner surface inspection system according to claim 1,
The hull comprises at least one of a wheel and a anchor at the bottom;
Or, in place of the hull, provided with at least one of a wheel and a rod,
A pipe wall inner wall surface inspection system configured to be able to inspect the inner wall surface of the pipe wall when the water level in the pipe tube is low or when there is no water.