JPH0495807A - 管内径測定器 - 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径を測定し、その内壁状態の検
査に用いる管内径測定器に関する。

〔従来の技術〕

管内に挿入し、その内壁をレーザ光でスキャして連続的
に管内径を測定する装置として、例えば特願平１−６２
３０６　ｒ管内径計測器」　（以下、「従来装置」とい
う。）がある。

第５図は、従来装置の構成を示すブロック図である。

図において、符号１０は、測定対象の管の一部断面を示
す。半導体レーザ１１から出射されたレーザ光は、コリ
メータレンズ１５、対物レンズ１７、投光プリズム１９
を介して管１０の内壁に照射される。

管１０の内壁で反射した散乱光は、受光プリズム２３、
集光レンズ２５を介して位置検出素子（ＰＳＤ）２７に
結像する。位置検出素子２７の出力信号は、アンプ３１
．３２、信号処理回路３３．３４を介して距離演算回路
３５に入力され、管内径が算出される。

ここで、モータ２１および伝達系２９は、投光プリズム
１９および受光プリズム２３を同期して回転させ、管内
径の値を連続的に算出可能にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、レーザ光を管の内壁に対して３６０度全方向
に照射する従来装置の構造では、装置の外周側でその前
後方向に設けられるものは、すべてレーザ光を遮断する
障害物となる。したがって、従来装置を管内を自走する
走行機器に組み込むときに、レーザ光による連続的なス
キャンを可能にするためには、装置前後にわたるケーブ
ルや部材その他の設置を避けな′ければならず、大きな
制約となっていた。

また、従来装置の構造では、測定精度を保証する管の内
径の対応範囲が限られていた。したがって、管の内径が
その範囲を越える場合には、測定精度が著しく劣化した
り測定自体が不可能になっており、それを回避するため
には装置各部を大幅に調整する必要があった。しかし、
管の内径が大きくなった場合には、調整では対応ができ
ず仕様そのものの変更が不可避となっていた。

本発明は、測定器の前後方向にわたるケーブルその他の
障害物があっても、管の内壁を連続的にスキャンするこ
とができ、さらに内径が大きい管に対しても容易に対応
することができる管内径測定器を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、半導体レーザから出力されるレーザ光の光路
を投光プリズムで変更して管の内壁に照射し、その散乱
光の光路を受光プリズムで変更して位置検出素子に取り
込む光学系と、前記投光プリズムおよび受光プリズムを
同期して回転させ、前記レーザ光を前記管の内壁に沿っ
てスキャン・させる回転駆動部と、前記位置検出素子が
出力する検出信号を基に、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管内径測定器におい
て、前記管内径測定器を複数個用い、各管内径測定器ご
とに前記管の内壁のスキャン範囲を分割させ、それぞれ
対応する範囲内で各管内径測定器の基準位置から前記管
の内壁までの距離を算出する構成をとり、さらに、前記
各管内径測定器で得られた測定値を一つの基準点から前
記管の内壁までの距離に変換し、前記管の全域にわたる
内径測定結果として合成する変換合成演算部を備えて構
成する。

〔作　用〕

本発明は、複数の管内径測定器を用い、それぞれの位置
から管の内径を測定する。さらに、変換合成演算部に各
管内径測定器で得られた測定値を取り込み、各管内径測
定器に共通する一つの基準点から管の内壁までの距離に
変換し、それらを合成することにより、管の内径を連続
的に測定することが可能となる。

このように、複数の管内径測定器で測定範囲が分割され
、その反対側に非測定範囲がそれぞれ形成されることに
より、各管内径測定器が互いの死角をカバーできるとと
もに、各管内径測定器で囲まれる部分に測定に支障とな
らないフリースペースを形成することが可能となる。

また、内径が大きい管に対する内径測定については、複
数の管内径測定器を管の内壁方向にそれぞれ移動させ、
さらに管内径測定器の個数を増やすことにより、個々の
管内径測定器の仕様を変えずに容易に対応することがで
きる。

〔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、本発明の基本となる管内径測定器の実施例構
成を示す図であり、第２図は、基本となる管内径測定器
を複数個用いた本発明実施例の特徴とする構成を示す図
である。

第１図において、第５図に示す従来装置と同様のものに
ついては、同一番号を付して説明に代える。なお、ここ
では簡略化した構成を示しており、投光レンズ１２には
、コリメータレンズ１５および対物レンズ１７が含まれ
、演算部３０には、アンプ３１．３２、信号処理回路３
３．３４および距離演算回路３５が含まれる。

また、本実施例における管内径測定器４０は、基本とな
る管内径測定器４１を３個用いた構成（４１ａ　、４　
ｌｂ　、４１ｃ　）であり、それぞれの中心Ｏａ、Ｏｂ
、Ｏｃは、各投光プリズム１９および受光プリズム２３
の回転軸に一致するものとする。

第２図において、３個の基本となる管内径測定器４１ａ
　、　４　ｌｂ　、４１ｃは、その中心Ｏａ、Ｏｂ、Ｏ
ｃが基準円Ｐ（中心０）の円周上で所定の間隔になるよ
うに配置され、各中心を基準位置としてそこから管１０
の“内壁までの距離が測定される。本実施例における管
内径測定器４０は、所定の測定範囲を受は持つ管内径測
定器４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、それぞれの測定結果を
基準円Ｐの中心０から管の内壁までの距離に変換する距
離変換演算装置４３ａ　、４３ｂ　、４３ｃと、各測定
範囲で分割して測定された距離を全領域で合成し、基準
円Ｐの中心角の関数として出力する角度合成演算装置４
５とにより構成される。

第３図は、基本となる管内径測定器で分割される測定範
囲を示す図である。

基本となる各管内径測定器４１ａ、４１ｂ、４１ｃが測
定する範囲は、基準円Ｐの中心０に対して１２０度ずつ
に分割された領域Ａ、Ｂ、Ｃが割り当てられる。

ここで、管内径測定器４１ａは、その中心Ｏａから管１
０の内壁までの距離ｒｉについて、中心Ｏａと基準円Ｐ
の中心０とを結ぶ線を基準としてその周りのスキャン角
度θｉの関数として測定する。なお、他の管内径測定器
４１ｂ、４１ｃについても同様である。

次に、距離変換演算装置４３ａ　、４３ｂ　、４３Ｃは
、各管内径測定器４１ａ　、４　ｌｂ　、４１ｃで測定
された距Ｊｉｌｔ　ｒ　ｉを取り込み、基準円Ｐの中心
０からの距離Ｒｉに変換する。

第４図は、測定距離の変換原理を説明する図である。

ここで、基準円Ｐの中心Ｏから管内径測定器４１ａの中
心Ｏａまでの距離をｄ、基準円Ｐの中心０と管内径測定
器４１ａの中心Ｏａとを結ぶ線に対して±６０″の範囲
が基準円Ｐの中心０からみたスキャン範囲とすると、そ
の一方の境界線を基準したスキャン角度Φｉに対応する
管内径に相当する距ＨＲｉは、管内径測定器４１ａで測
定されたスキャン角度θｉに対応する距離ｒｉから、θ
ｉ≦１８０°のとき、 θｉ　＞　１８０°のとき、 となる。

距離変換演算装置４３ａ　、４３ｂ　、４３ｃは、以上
示した式に基づく計算をそれぞれ行い、その結果を角度
合成演算装置４５に送出する。

角度合成演算装置４５では、各管内径測定器４１ａ　、
４　ｌｂ　、４１ｃの測定範囲に応じたスキャン角度Φ
ｉについて、基準軸に対する連続的なスキャン角度Φｉ
′に変換し、このスキャン角度Φｉ′におけるＲｉを管
１０の内径の値として出力する。

ここで、基本となる各管内径測定器４１ａ、４１ｂ、４
１ｃのスキャン範囲をそれぞれの測定精度を保証する範
囲に収め、かつ内径の大きな管に対応する場合には、各
各管内径測定器を基準円Ｐの中心０から管１０の径方向
に移動可能な構造をとり、またその設置数を増やすこと
により対応することができる。

なお、以上水した実施例構成では、基本となる各管内径
測定器４１ａ　、４　ｌｂ　、４１ｃの中心Ｏａ、Ｏｂ
、Ｏｃを基準円Ｐの円周上に配置したが、各管内径測定
器ではそれぞれ独立した処理が行われるので、必ずしも
同一円周上に配置する必要はない。ただし、本実施例の
ように、各管内径測定器の中心を基準円Ｐの円周上に配
置することにより、各管内径測定器に割り当てられるス
キャン範囲をほぼ同一にでき、各距離変換演算装置４３
ａ、４３ｂ、４３ｃおよび角度合成演算装置４５におけ
る計算処理の簡略化を図ることができる。

［発明の効果］ 上述したように、本発明は、複数の管内径測定器で囲ま
れる部分に、測定に支障とならないフリースペースを形
成することができるので、そこに測定器の前後方向に渡
るケーブルや部材を収容することにより、各管内径測定
器から照射されるレーザ光を遮ることなく連続したスキ
ャンを可能にすることができる。

また、内径が大きい管に対する内径測定については、基
本となる管内径測定器の数を増やしたり、複数の管内径
測定器を管の内壁方向にそれぞれ移動させることにより
、個々の管内径測定器の仕様を変えずに容易に対応する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本となる管内径測定器の実施例構成
を示す図。 第２図は基本となる管内径測定器を複数個用いた本発明
実施例の特徴とする構成を示す図。 第３図は基本となる管内径測定器で分割される測定範囲
を示す図。 第４図は測定距離の変換原理を説明する図。 第５図は従来装置の構成を示すブロック図。 １０・・・管、１１・・・半導体レーザ、１２・・・投
光レンズ、１９・・・投光プリズム、２１・・・モータ
、２３・・・受光プリズム、２５・・・集光レンズ、２
７・・・位置検出素子（ＰＳＤ）、２９・・・伝達系、
３０・・・演算部、４０・・・管内径測定器、４１・・
・基本となる管内径測定器、４３・・・距離変換演算装
置、４５・・・角度合成演算装置。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザから出力されるレーザ光の光路を投
   光プリズムで変更して管の内壁に照射し、その散乱光の
   光路を受光プリズムで変更して位置検出素子に取り込む
   光学系と、 前記投光プリズムおよび受光プリズムを同期して回転さ
   せ、前記レーザ光を前記管の内壁に沿ってスキャンさせ
   る回転駆動部と、 前記位置検出素子が出力する検出信号を基に、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 を備えた管内径測定器において、 前記管内径測定器を複数個用い、各管内径測定器ごとに
   前記管の内壁のスキャン範囲を分割させ、それぞれ対応
   する範囲内で各管内径測定器の基準位置から前記管の内
   壁までの距離を算出する構成をとり、 さらに、前記各管内径測定器で得られた測定値を一つの
   基準点から前記管の内壁までの距離に変換し、前記管の
   全域にわたる内径測定結果として合成する変換合成演算
   部を備えた ことを特徴とする管内径測定器。