JPH03261806A

JPH03261806A - 管内径計測器

Info

Publication number: JPH03261806A
Application number: JP6230690A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nishimura; 力西村; Norihiro Funakoshi; 船越　宣博; Takenori Morimitsu; 森光　武則; Shunji Nagamachi; 長町　俊二; Tetsuzo Aoyama; 哲三青山
Original assignee: Mansei Kogyo KK; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Mansei Kogyo KK; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1991-11-21

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、人間が入って検査することができない小径の
パイプあるいは鋼管の内径を測定し、その内壁状態の検
査に用いる管内径計測器に関する。

都市の地下あるいは建築物の内部には未使用の管が多く
存在する。これは、例えば余分な電力を必要とする事態
あるいは新たな信号線系統を整備する必要が生した場合
などのように、設計、施工時の予測不可能な事態に対処
するために設けられたものである。

しかし、これらの管の敷設時と使用要求が発生する時点
とでは、通常かなりの時間的隔たりがある。したがって
、その管内にケーブルを敷設するときには、ケーブルが
敷設可能であるか否かを検査する必要がある。特に、地
下に埋設された管路では、外部からの水の浸透などによ
り管の内部が著しく腐食し、管の実効内径が減少してケ
ーブルの敷設が困難な場合が少なくないので、ケーブル
の敷設あるいは管内の修復作業に先立って、管内の状態
を検査しておくことは非常に有効なものといえる。

〔従来の技術〕

フォトダイオードを応用した光スポットの位置センサで
ある位置検出素子（ＰＳＤ）は、位置分解能および応答
性に優れており、例えば光学式測距装置などに応用され
ている。光学式測距装置は、測定物に例えばレーザ光を
あて、その反射光を位置検出素子（ＰＳＤ）に受光し、
その集光位置を基に演算回路で測定物までの距離を算出
する構成になっている。

従来のこのような装置は、装置自体が固定されて一方向
の測定を行うものであり、例えば鋼板の表面精度の確認
、回転するロールの倣い形状測定に用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような装置を管内に挿入し、その内径を
連続して測定しようとする場合には、装置自体を回転移
動させる必要が生じる。一方、その場合には、駆動用お
よび検出系に電源線および信号線が必要であるので、回
転を伴った測定ではブラシその他を用いた電気的結合を
図る必要がある。

しかし、そのような構成はノイズ源となりやすく、その
他の配線も困難であるために検出系は固定せざるを得な
かった。したがって、自ら回転して管の内側から内径を
測定するものとしては適していなかった。

本発明は、簡単かつ手軽に管内の検査を可能とし、有効
に管内径の測定を行うことができる管内径計測器を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、半導体レーザから出力されるレーザ光を平行
光ビームとして出射する光源部と、平行光ビームを集光
し、その光路を出射プリズムで変更して管の内壁に所定
角度で出射する光ビーム出射部と、管の内壁で反射ある
いは散乱した光の光路を検出用プリズムで変更し、集光
して位置検出素子に取り込む光検出部と、出射プリズム
および検出用プリズムを同期して回転させる回転駆動部
と、位置検出素子が出力する集光位置情報を基に、所定
の演算処理により管の内径を算出する演算部とを備えて
構成する。

ることかできる。

なお、本発明計測器を管内に挿入し、出射プリズムおよ
び検出用プリズムを回転させ、出射される光ビームを管
の内壁に沿ってスキャンすることにより、管の内径を連
続して測定することができる。

〔作　用〕

本発明は、管の内壁に所定角度で集光した光ビームを出
射し、その内壁で反射あるいは散乱した光を集光して光
検出部の位置検出素子に取り込む。

演算部では、管本来の内径に対応する集光位置情報があ
らかじめ設定されており、位置検出素子が出力する集光
位置情報を基に所定の演算処理により管の内径を算出す
る。

すなわち、管の内径の変動に応じて反射光あるいは散乱
光の発生位置が変動するが、それに伴って位置検出素子
の検出位置（光強度分布）も変化する。したがって、本
発明計測器では、位置検出素子の出力信号を用いて、直
接管の内径を測定す〔実施例〕以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は、本発明一実施例の要部構成を示すブロック図
である。

図において、符号１０は管の一部断面を示す。

半導体レーザ１１から出射されたレーザ光は、ビーム整
形用プリズム１３でビーム形状が楕円から円形に整形さ
れ、コリメータレンズ１５で平行光となり、対物レンズ
１７で集光される。この集光光路上に設けられる回転自
在の出射プリズム１９は、光ビームの光路を所定角度方
向に曲げて管１０内の壁面に集光するように配置される
。

管１０内に出射された光ビームはその壁面で反射し、そ
の反射光は、モータ２１に取り付けられた検出用プリズ
ム２３で反射され、集光レンズ２５を介して位置検出素
子（ＰＳＤ）２７に達する。

ここで、モータ２１の回転はギヤその他の伝達系２９を
介して出射プリズム１９に伝達され、検出用プリズム２
３と同期した回転が行われる。すなわち、回転部分は少
なくとも出射プリズム１９および検出用プリズム２３だ
けで十分であり、その回転により光ビームは管１０の内
壁をその円周方向に連続的に出射され、またその反射光
を位置検出素子２７で連続的に検出することができる。

位置検出素子２７の各出力電極から取り出される信号は
、アンプ３１．３２を介して信号処理回路３３．３４に
入力され、さらに距離演算回路３５に人力される。なお
、位置検出素子２７で検出される反射光は、管１０の内
径の変化に応じてその検出位置（光強度分布）が変化す
るので、対応する出力信号を演算処理することにより、
管１０の内壁までの距離、すなわち管内径を算出するこ
とができる。また、管内径の値は、出射プリズム１９お
よび検出用プリズム２３の回転に対応して連続的に算出
することが可能である。

なお、本発明では、ビーム整形用プリズム１３は必ずし
も用いる必要はない。

ところで、位置分解能に優れた位置検出素子（ＰＳＤ）
を用いているので、管１０の内壁からの反射光は必ずし
も正反射のものである必要はなく、散乱光であっても十
分に正確な管内径の測定が可能である。したがって、管
１０の内壁は粗面であっても差し支えない。

また、このような構成の管内径計測器が使用する電力は
、半導体レーザ駆動用、モータ駆動用、光検出部および
演算部用のみであり、少量の電力で動作可能なために、
例えばニッカド電池などの二次電池の電力で十分である
。したがって、外部から電源ケーブルを用いて電力を供
給する必要がなく、管内を移動する場合の運動性能に与
える影響を最小限に抑えることができる。

また、本発明計測器は、例えば管内を自走できる管内修
復機の先端に取りつけた場合に、その走行用モータと、
出射プリズム１９および検出用プリズム２３の回転用の
モータ２１とを連動させる、あるいは同一のモータを用
いることにより、管内の走行と光ビームの出射およびそ
の反射光による管内径測定のタイ嵩ング調整を容易にす
ることができる。すなわち、管内径を測定するための走
査形態について、等間隔の螺旋状あるいは二次元方向な
ど容易にその設定を行うことができる。

なお、管内修復機の先端に取りつけ、管の内径を連続し
て測定しているときに、何かに突き当たった場合には、
その原因が内径の減少によるものなのか、あるいは偶発
的に発生した管内壁部分への突き当たりによるものなの
かを容易に判断することが可能である。

また、本発明計測器では、測定された管内径データは、
例えば別途設けられる無線送信機または空間光送信機を
用いて、アナログ信号あるいはディジタル信号として送
信し、管１０の所定位置（例えばマンホール）に設置さ
れた受信機に受信してデータ処理装置に送出するように
してもよい。

第２図は、本発明計測器により管１０の内径を実測した
結果を示す図である。

管の本来の内径および測定された管内径を示す。

〔発明の効果］上述したように、本発明は、回転する部分を最小限に抑
えて管の内壁に光ビームを出射し、またその反射光ある
いは散乱光を集光レンズを介して位置検出素子で検出す
ることができる。さらに、その検出位置情報を用いて直
接管内径を算出することができるので、管の内径データ
を効率よくかつ連続して収集することができる。

また、本発明計測器は、小型化および軽量化が容易であ
り、さらに電力消費量が少なく操作性に優れているため
に、簡単かつ手軽に高精度の管内径の測定を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の要部構成を示すブロツク図。第２図は本発明計測器により管の内径を実測した結果を
示す図。１０・・・管、１１・・・半導体レーザ、１３・・・ビ
ーム整形用プリズム、１５・・・コリメータレンズ、１
７・・・対物レンズ、１９・・・出射プリズム、２１・
・・モータ、２３・・・検出用プリズム、２５・・・集
光レンズ、２７・・・位置検出素子（ＰＳＤ）、２９・
・・伝達系、３１．３２・・・アンプ、３３．３４・・
・信号処理回路、３５・・・距離演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザから出力されるレーザ光を平行光ビ
ームとして出射する光源部と、前記平行光ビームを集光し、その光路を出射プリズムで
変更して管の内壁に所定角度で出射する光ビーム出射部
と、前記管の内壁で反射あるいは散乱した光の光路を検出用
プリズムで変更し、集光して位置検出素子に取り込む光
検出部と、前記出射プリズムおよび検出用プリズムを同期して回転
させる回転駆動部と、前記位置検出素子が出力する集光位置情報を基に、所定
の演算処理により前記管の内径を算出する演算部とを備えたことを特徴とする管内径計測器。