JPH0197808A - 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］ 本発明は熱交換機等のパイプ、その他各種の配管の内面
形状、特に小径管の内面形状を光学的に検出する管内検
査装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来におけるこの種の小径管の内面検査装置は種々提案
されているが、いずれも超音波又は光を用いる構成が採
られており、その−例を示ずと第６図、第７図に示す如
くになっている。第６図は超音波を用いた従来の管内面
検査装置の模式的断面図であり、超音波の送、受信機能
を備えた超音波探触子４２及びこれに対向させて配設し
た反射部材４３を備えた検出ヘッド４１を被検査管Ｐ内
に挿入すると共に、被検査管Ｐ内に超音波の伝送媒体と
しての水を注入し、反射部材４３をその軸心線回りに回
転させつつこれに向けて超音波探触子４２から超音波を
投射し、反射部材４３にて超音波を直角に屈折させ、被
検査管Ｐの内周面に入射させ、被検査管Ｐの内、外面か
らの反射エコーを超音波探触子４２にて受信し、被検査
管Ｐの内、外径、表面の凹凸変形等を検出するようにな
っている。

また第７図に示す管内面検査装置は筒状ケーシング５Ｉ
ａ　　内に、その周壁に形成した窓５１ｂ　　に面して
投光部５２、受光部５３をその光軸が被検査管Ｐの内周
面にて相互に交叉するよう傾けた状態に配置してなる検
出ヘッド５１を操作軸５４の先端に固定して構成されて
おり、操作軸５４にて検出ヘッド５１を被検套管Ｐ内で
回転させつつ移動させて内周面を光学的に検査するよう
になっている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで上述した如き超音波を利用する検出装置にあっ
ては超音波自体の特性として収束性が悪いために分解能
が低く、被検套管Ｐ内に超音波の伝送媒体たる水を充填
しておく必要があって、水の給、排設備、更には被検査
管両端の水密封止手段等を必要とし、設備コストが高く
、また被検査管Ｐの両端の封止、被検套管Ｐ内への給水
、排水作業が必要となって作業が煩わしく、作業能率も
低い等の問題がある。一方光学的検出装置は水を用いな
い利点がある反面作業能率が悪く、また被検査管の内周
面に対する走査がら旋状となるため検出精度の信頼性が
低いなどの間頚があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは設備が簡単で作業能率が高く、測定
精度も高い小形の管内検査装置を提供するにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明装置にあっては被検査管内に挿入される検出ヘッ
ド内に光源及びこれからの光を被検査管の内周面にその
周方向の全面にわたって分配投射する手段並びに被検査
管内周面からの反射光像を捉える受光手段及び二次元受
光部とを具備する。

［作用］ 本発明はこれによって被検査管の内周面に対しその周方
向の全面にわたって同時に光を投射し、且つこれからの
反射光像を同時的に捉え得ることとなる。

［実施例］ 以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る管内検査装置の使用態様
を示す模式図であり、図中１は検出ヘッド、２は検出装
置、Ｐは被検査管を示している。検出ヘッド１は金属等
の耐腐食性材ｆ−’ｌを用いて両端を閉じた中空の円筒
形に形成されたゲージング２１内に光源２２、投光光学
系を構成する第１、第２の投光レンズ２３．２４、光分
配手段を構成する円錐体２５、集光光学系を構成するレ
ンズ２６二次元受光部２７、第１の受光ミラー３０ａ、
第２の受光ミラー３０ｂ　　等を配設して構成されてい
る。

ケーシング２１はその軸方向の中間部周壁に軸方向の所
要寸法にわたって周方向の全周にわたり透明体をうめ込
んだ環状窓２１ａ　　を備え、また前、後端板の外側に
は取り付は部２１ｂ、２１ｃ　　を備え、この各取り付
は部２１ｂ、　２１ｃ　　に一端に車輪３を取り付けた
支持かん３ａの各他端が相互に約１２０゛度の間隔を隔
てて３本づつ固定されており、検出ヘッドを被検套管Ｐ
内に挿入したときケーシング２１の軸心線を被検査管Ｐ
の軸心線と約一致するよう支持し、且つこの状態を維持
しつつ被検套管Ｐ内を移動せしめるようになっている。

またこのケーシング２１の後端板に設けた取り付は部２
１ｃ　の中央にはこれを貫通させて検出ヘッド１の前、
後務動用の作動体を兼ねる可ねん性チューブ４の一端が
ケーシング２１内と連通させた状態で連結され、その他
端部は検出装置２に連結されており、内部には各駆動動
力用電源を供給するためのケーブル２２ａ　　及び受信
用のケーブル２９ａ等が配設されている。

ニガ、ケーシング２１内にはその環状窓２１ａ　の内側
に対向させて中心部には光分配手段たる円錐体２５がそ
の頂点をケーシング２１の先端側に向け、且つ軸心線を
ケーシング２１の軸心線と一致させた状態で、またその
外周には円環状の第２の投光レンズ２４が同心状に配設
され、更に円錐体２５の頂点に対向させてその前方に第
一の投光レンズ２３、光源２２が配設され、一方円錐体
２５の頂点と反対側にはその軸心線上に光軸を一致させ
て頂点をケーシング２１の後端側に向けた中空状のドー
ナツ形状を有する第１のミラー３０ａ　　と、円板状の
第２のミラー３０ｂ　　と、レンズ２６、二次元受光部
２７が配設されている。

光源２２としてはレーザ装置又は白熱光源等が用いられ
る。光源２２は発光駆動回路２８を経てケープル２２ａ
　　により検出装置２と電気的に接続され検出装置２か
ら入力される連続的又は間欠的に発光指令信号に基づき
発光駆動回路２８を介して発光せしめられるようになっ
ており、発せられた光は第１の投光レンズ２３にて平行
光束に変換された後、円錐体２５にその頂点側から軸心
線に平行に投射される０円錐体２５はその周面を鏡面と
してあり、これに入射された光はその周面から軸心線と
直交する向きの全方向に分配放射され、第２の投光レン
ズ２４を介して被検査管Ｐの内周面に向けて投射される
。

第２の投光レンズ２４は円環状であって、且つその断面
は内、外周面共に所要の円弧をなす凸レンズ形をなし、
その焦点は被検査管Ｐの内周面上に約一致するよう設定
されており、円錐体２５で分配された光を管軸方向に集
光した状態で被検査管Ｐの内周面に細いリング状に投射
せしめるようになっている。被検査管Ｐの内周面からの
主たる反射光はまず第１のミラー３０ａ　　に入射後、
反射して第２のミラー３０ｂ　　に入射し、再び反射し
た後、レンズ２６にて集光せしめられ、二次元受光部２
７に投射せしめられ、これによって捉えられた各部の受
光部に関するデータは出力回路２９、ケーブル２９ａ　
　を介して検出装置２に読み込まれ、形状検出などが行
なわれるようになっている。なお、第１のミラー３０ａ
　　、第２のミラー３０ｂ　、レンズ２６と二次元受光
部２７とはレンズ２６で捉えられた被検査管Ｐの内周面
からの反射光像が所要の比率に縮尺された状態で二次元
受光部２７に投影されるよう相互の配置位置を定めであ
る。

二次元受光部２７としては電荷結合素子等を用いる。電
荷結合素子による場合はこれを光軸中心に円形に配した
もの、正方形に配したもの等、適宜の形状とすればよい
、第２図は被検査管Ｐの軸心線と管内周面までの寸法と
二次元受光部２７へ投影された反射光像との関係を示す
説明図であり、いま被検査管Ｐの軸心線と検出ヘッド内
のレンズ２６の光軸が一致した状態にあるものとして軸
心線から被検査管Ｐの内周面の各光反射位置Ｐａ、　Ｐ
ｂ、　Ｐｃまでの寸法をそれぞれＬａ、　Ｌｂ、　Ｌｃ
とすると、ここから反射された光が第１、第２のミラー
３０ａ、３０ｂとレンズ２６を経て二次元受光部２７上
に達したときの二次元受光部２７上の位置はレンズ２６
の光軸からそれぞれＩａ、　ｌｂ、ｌｃだけ離れた２７
ａ、　２７ｂ、２７ｃ　点上となる。これらＬａ、　Ｌ
ｂ、　Ｌｃ等の距１ｔｉｌとｌａ、１ｂ、ｌｃ等の距離
ｌとの間には一般的に次の関係が成立する。

（Ｄ＋２Ｘ） Ｌ＝□・ｌ　　　　−・・−−−＝　（１）但し、Ｄ：
レンズ２６から検出面までの水平距離Ｆ：レンズ２６か
ら二次元受光部表面までの距離 Ｘ：第１、第２のミラー３０ａ、　３Ｏｂ　間の距離以
上の関係は、被検査管Ｐの内面全体について成立するの
で二次元受光部２７上に投射される被検盲管Ｐ内面から
の反射光は内周面が凹凸のない−様な円周面の場合には
第３図（イ）に示す如くに乱れのない円形像が得られる
が、被検査管Ｐの内周面に腐食部分が存在して凹状とな
っている部分では第３図（ロ）に示すａの如く外方に膨
出した像となり、また錆等が発生して凸状となっている
部分では第３図（ロ）に示すｂの如く内方に凹んだ像が
表れる。この凹、凸の程度を測定することによって凹部
、凸部の深さ、高さを検出し得ることとなる。勿論二次
元受光部２７への投影像からその各部の光量に基づき被
検査管Ｐの各種内周面性状を推測することも可能である
。この検出態様については特に限定するものではなく、
従来知られたものを適宜採択すればよい。

このように被検査管Ｐの内周面からの反射光は第１、第
２のミラー３０ａ、３０ｂ　　とレンズ２６を介して二
次元受光部２７に縮小投影され、二次元受光部２７にて
光電変換され、出力回路２９を通じて検出装置２に取り
出され、被検査管Ｐの形状が検出されるので、第１、第
２のミラー３０ａ、３０ｂ　の間隔Ｘに応じて集光レン
ズ２６から検出面Ｐまでの水平圧ＮＤを短くできるよう
になり、結果的に検出ヘッド１の小形化が計れることに
なる。

なお、上述の実施例では被検査管Ｐ、検出ヘッド１のケ
ーシング２１がいずれも円形の場合につき説明したが何
ら円形に限らず、各種の各形管についても適用し得る。

また上述の各実施例では被検査管Ｐ内における検出ヘッ
ド１の推進はチューブ４の挿入、又は引き出しによって
行なう構成につき説明したが車輪３の駆動源を検出ヘッ
ド１に設けて自走式としてもよいことは言うまでもない
。

また、上述の実施例では第１、第２の投光レンズ２３．
２４を用いて説明したが、これは第１の投光レンズ２３
により光源２２より発した光束を被検査管Ｐの内周面上
で集光するよう構成すれば第２の投光レンズ２４は不要
となる。

更に上記実施例においては、円錐体２５および第１、第
２のミラー３０ａ、　３０ｂ　　を単独に構成した例を
示したが、これは第４図に示すミラー３０のように一体
化しても良く、また第５図に示すように第２のミラー３
０ｂ　　は円錐体２５の底面部３１を鏡面としても同一
の効果を得る。

［発明の効果］ 以上の如く本発明に依れば光分配投射手段によって被検
査管の内周面にその周方向の全面にわたるよう同時に光
を投射し、且つこれからの反射光を同時に捉えるから未
検出部分が発生する恐れがなく・、形状検出精度の信頼
性も高く、更に設備も簡略化され、設備コストも安価と
なる上、受光手段により検出ヘッドの小形化が計れるな
ど本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す模式図、第２図は
管内面形状の検出原理を示す説明図、第３図（イ）、（
ロ）は受光素子で捉えた被検査管の内周面からの反射光
像を説明するための説明図、第４図、第５図はこの発明
の他の実施例を説明する構成図、第６図、第７図は従来
装置を説明するための模式的断面図である。 図中、 １−一検出ヘッド　　２−一一一検出装置３□車輪　　
２１□ケーシング ｎ−一光源　　ｂ□投光レンズ ２５−＝−−・円錐体　　易−一−−−−−レンズＩ・
・−・・−二次元受光部　　２８　・−・・−・−・・
−発光駆動回路画一・−−−−−−・−出力回路　　３
０ａ　−・−・−・・−・第１のミラー３０ｂ−・−第
２のミラー　　Ｐ・−−−−−−・・−被検査管なお、
図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査管内にその軸方向に移動可能な検出ヘッド
   を挿入して被検査管の内面形状を検出する装置において
   、前記検出ヘッドは光源と、該光源から発せられた光を
   被検査管の内周面に向けて周方向の全面にわたって分配
   投射する投光レンズ円錐体とからなる投光手段と、被検
   査管内周面からの反射光像を捉える第１、第２のミラー
   およびレンズからなる受光手段と、上記反射光像に対応
   した電気信号を発生する二次元受光部とを具備すること
   を特徴とする管内検査装置。
2. （２）第２のミラーは円錐体の一部からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の管内検査装置。