JPH0375544A - レーザ管内検査装置 - Google Patents

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壁状態の検査を行う管内検査装
置に関する。

特に、レーザ光あるいは集束された小径光ビームを管内
に出射し、その反射光の光量から反射率の変化を検出し
て内壁状態を把握するレーザ管内検査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の管内検査装置は、管内を自走可能な駆動機械（以
下、「自走ロボット」という。）に搭載された装置であ
り、その自走ロボットの先端に備えられたテレビカメラ
から、画像として管内の内壁状態（欠陥部位、欠陥の大
きさ、欠陥の数）を把握する構成であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来の管内検査装置ではテレビカメラを用い
るために、撮影用の照明（光源）として比較的大きな出
力のものが必要であった。したがって、管内の温度が上
昇しやすく、これに伴って撮影機器の劣化が早まること
があった。また、自走ロボットは、光源の電力供給に太
い電源線を引きすることになり、それ自体の駆動力を高
く設計する必要があった。さらに、作業現場では、大出
力光源用の電源確保が不可欠になっていた。

一方、このような課題に加えて、テレビカメラを用いて
画像パターンとして検査する方法は、映像として記録さ
れるために人間が見て判断する必要があった。これは、
映像自体が膨大な情報量をもっており、その映像情報を
データ処理するには、専用のプロセッサを用いて多くの
処理時間を費やさなければならず、現場で即応するには
結局、人間の判断に任せるのが容易であったためである
。

ところで、人間が正確かつ容易に判断できる管内映像を
得るにはカラー画像が望ましいが、カラー画像を得るに
は照明その他の電力量増大が避けられず、撮影機器を含
む検査装置の大型化をもたらし、却って効率的な管内検
査が困難になる要因となっていた。

このように、従来の管内検査装置では操作性に多くの課
題があり、例えば鋼管が完全に水につかって錆びが目視
可能な場合のように、特殊なケースにおいてのみ使用さ
れていた。したがって、そのような場合以外には管内の
検査が省略されることが多く、検査なしの管内に不用意
にケーブルを敷設し、ケーブル外皮に傷をつくりその寿
命を縮めてしまうことがあった。

本発明は、小型化および軽量化を実現し、可搬性に富ん
だレーザ管内検査装置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、管内を移動してその内壁を検査する管内検査
装置において、レーザダイオードから出力されるレーザ
光をビーム整形し、さらに円偏光の光ビームとして出射
する光源部と、光源部から出射される光ビームの光路を
回転軸とする位置で回転運動し、光ビームをその回転す
る円周方向に対して所定角度で出射し、内壁を光ビーム
により走査する光ビーム走査部と、内壁に反射した光ビ
ームの反射光が取り込まれる位置に設置され、反射光の
光量の変化を検出して反射率情報として出力する光検出
部とを備えて槽底される。

〔作　用〕

光源部では、レーザダイオードから出射される楕円のレ
ーザ光を円形にビーム整形し、さらに直線偏光から円偏
光に変換して回転する光ビーム走査部に出射する。

光源部から入射される光ビームの光路を回転軸として回
転する光ビーム走査部では、その光ビームを回転する円
周方向に所定の角度で出射させ、管内の内壁を走査する
。なお、光ビームの走査と管内検査装置の移動が同期し
ている場合には管内がスパイラル状に走査され、管内検
査装置を停止させた場合には同一面内の二次元方向の走
査が行われる。

光検出部では、管内の内壁に反射した反射光を取り込む
ことにより、その光量の変化から反射率の変化を検出し
、欠陥情報に対応する反射率情報として出力する。

〔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図である。

なお、本実施例では、管内検査装置のブロック構成を示
し、それが搭載される自走ロボットその他については省
略されている。

図において、参照番号１０は被検査物体である鋼管の一
部であり、光源部２０、光ビーム走査部３０および光検
出部４０により槽底される管内検査装置がその内部に挿
入された状態の断面構成である。

光源部２０は固定されており、レーザダイオード２１、
レーザダイオード２１の出射光を平行光（光ビーム）と
するためのコリメータレンズ２３、入射される楕円の光
ビームを円形に整形するビーム整形用プリズム２５、お
よびレーザダイオード２１の出射光は直線偏光であるの
で、円形に整形された光ビームを円偏光に変換する１／
４波長板２７により構成される。なお、光源部２０には
必要に応じて所定の位置に開口板（絞り）が設けられる
。

可動の光ビーム走査部３０は、光源部２０から入射され
た光ビームを所定の方向に出射する偏光ビームスプリッ
タ３■、光ビームの方向を変更する光ビーム方向変更プ
リズム３３、および対物レンズ３５により構成される。

また、光ビーム走査部３０はガイド３７に保持され、そ
の一端に接続されたモータ３９によって回転運動する構
造であり、出射される光ビームは鋼管１０の内周に沿っ
て照射される。

なお、光ビーム走査部３０（偏光ビームスプリッタ３１
）が回転するために、光源部２０で１／４波長板２７を
用いて、レーザダイオード２１から出射される直線偏光
の光を円偏光に変換する処理を行うことにより、回転す
る光ビーム走査部３０に設置された偏光ビームスプリッ
タ３１から出射される光ビームの光量をその円周方向に
対して一定にすることができ、方位に依存したデータ補
正を不要にすることができる。

固定されている光検出部４０は、光ビーム走査部３０か
ら出射された光ビームが鋼管１０の内壁で反射した反射
光を検出する円筒形のフォトディテクタである。なお、
第１図に示す破線は、レーザダイオード２１から光検出
部４０までの光路を示す。この光検出部４０では、入射
される反射光の光量を検出し、その変化を鋼管１０の内
壁の反射率の変化として捕らえ、鋼管内壁の反射率情報
として出力する構成である。

なお、このフォトディテクタは、鋼管１０の内径の微小
な変化に対応して、反射光の入射位置の変動を吸収でき
る十分な大きさを有している。また、光ビーム走査部３
０の光ビーム方向変更プリズム３３で設定される光ビー
ムの角度および光検出部４０との位置関係は、あらかじ
め検査される鋼管１０の内径に合わせた設計になってい
る。

また、光ビーム操作部３０から出射される光ビームが、
鋼管１０の内径に応じた焦点距離を有する対物レンズ３
５で集束されることにより、光検出部４０で検出される
情報の分解能を高めることができる。

このような構成の管内検査装置は、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
で十分であり、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、それを搭載する自走ロボットの運動
性能に与える影響を最小限に抑えることができる。

また、例えばリモートコントロール可能な自走ロボット
の走行用モータと、光ビーム走査部３０の回転用のモー
タ３９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照射およびその反
射光によるデータ収集のタイミング調整を容易にするこ
とができる。

すなわち、管内に対してスパイラル状あるいは二次元方
向の走査形態を容易に設定することができる。

また、本発明の管内検査装置では、光ビーム走査部３０
から出射される光ビームの反射光からその反射率分布を
計測し、鋼管１０の内壁の状態に対応する検査データを
収集する構成であるが、その収集された検査データは、
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として送信し、鋼管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するよ
うにしてもよい。一方、受信側では受信信号をディジタ
ル信号に変換してデータ処理装置に入力させ、所定の処
理を施すことにより、管内の欠陥部位その他の処理結果
を表示させることが可能となる。このように外部に取り
出し可能な検査データは、映像データに比べて情報量が
大幅に小さいために、送信処理および受信処理、さらに
データ処理も容易に行うことができる。

なお、データ処理装置では、検査データの処理結果に応
じて欠陥部位のみを自動的に表示させる構成、あるいは
一つの管内で欠陥位置および欠陥箇所の数を表示させる
構成をとることも容易である。

第２図は、出射光の波長が８３０ｎｍであるレーザダイ
オードを光源とするレーザ管内検査装置を用いて観測さ
れた反射率分布を示す図である。

すなわち、第２図には、管内走査により欠陥部位に応じ
て得られた反射率の低下パターンが示されている。ここ
で、線間の距離は１ｍｍであり、計測された欠陥の大き
さは約１５ｍｍＸ２０ｍｍと見積もることができる。な
お、この欠陥は、目視によって鉄の腐食によるものであ
ることがわかった。

〔発明の効果］ 上述したように、本発明のレーザ管内検査装置により、
小型化、軽量化および小電力化が可能となり、管内の検
査を容易に行うことができる。

したがって、従来のように管内検査が面倒なために検査
工程を省略する必要もなく、管内の内壁状態を容易に検
査することができるので、管内の障害に伴うケーブル敷
設の不良工事を最小限に抑えることができる。

【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図。 第２図は管内走査により欠陥部位に応して得られた反射
率の低下パターンが示す図。 １０・・・鋼管、２０・・・光源部、２１・・・レーザ
ダイオード、２３・・・コリメータレンズ、２５・・・
ビーム整形用プリズム、２７・・・１／４波長板、３０
・・・光ビーム走査部、３１・・・偏光ビームスプリッ
タ、３３・・・光ビーム方向偏光プリズム、３５・・・
対物レンズ、３７・・・ガイド、３９・・・モータ、４
０・・・光検出部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）管内を移動してその内壁を検査する管内検査装置
   において、 レーザダイオードから出力されるレーザ光をビーム整形
   し、さらに円偏光の光ビームとして出射する光源部と、 前記光源部から出射される光ビームの光路を回転軸とす
   る位置で回転運動し、前記光ビームをその回転する円周
   方向に対して所定角度で出射し、前記内壁を光ビームに
   より走査する光ビーム走査部と、 前記内壁に反射した前記光ビームの反射光が取り込まれ
   る位置に設置され、反射光の光量の変化を検出して反射
   率情報として出力する光検出部とを備えたことを特徴と
   するレーザ管内検査装置。