JPH03120406A - 光学式管内径測定装置 - Google Patents
光学式管内径測定装置Info
- Publication number
- JPH03120406A JPH03120406A JP25859789A JP25859789A JPH03120406A JP H03120406 A JPH03120406 A JP H03120406A JP 25859789 A JP25859789 A JP 25859789A JP 25859789 A JP25859789 A JP 25859789A JP H03120406 A JPH03120406 A JP H03120406A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inner diameter
- tube
- light
- light beam
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
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
査に用いる光学式管内径測定装置に関する。
パイプあるいは鋼管の内径を測定し、その内壁状態の検
査に用いる光学式管内径測定装置に関する。
都市の地下あるいは建築物の内部に敷設された配管は、
何らかの障害がない限りその内部状況の検査を行わない
のが通例であった。これは、検査方法がなかったこと、
また検査自体がコスト的に引き合わないことがその理由
であり、障害が発生した場合に限りその原因の究明や修
理の可否判断のために管内検査が実施されていた。
何らかの障害がない限りその内部状況の検査を行わない
のが通例であった。これは、検査方法がなかったこと、
また検査自体がコスト的に引き合わないことがその理由
であり、障害が発生した場合に限りその原因の究明や修
理の可否判断のために管内検査が実施されていた。
本発明の光学式管内径測定装置は、例えば敷設管の寿命
データベース構築などの用途に利用されるものである。
データベース構築などの用途に利用されるものである。
従来の管内検査装置は小型テレビカメラを用いた構成で
あり、それを管内に挿入し、画像として捉えた管内壁面
の状態を検査員が観察する方法をとっていた。これは、
得られる画像データがイメージ情報であり、その情報量
が膨大になるためであった。すなわち、そのデータ処理
により障害の有無を見つけるには、処理装置が大掛かり
になるとともに処理時間も長くなることから、検査員が
直接モニタ画面を監視しつつ、その都度欠陥の種別、修
理の必要度および可能性などを判断して適切な処置をと
る方が容易なためであった。
あり、それを管内に挿入し、画像として捉えた管内壁面
の状態を検査員が観察する方法をとっていた。これは、
得られる画像データがイメージ情報であり、その情報量
が膨大になるためであった。すなわち、そのデータ処理
により障害の有無を見つけるには、処理装置が大掛かり
になるとともに処理時間も長くなることから、検査員が
直接モニタ画面を監視しつつ、その都度欠陥の種別、修
理の必要度および可能性などを判断して適切な処置をと
る方が容易なためであった。
一方、平面物体を対象としてレーザ光を照射し、その反
射光を用いて距離を計測する方法は従来よりあったが、
光源およびその検出系は配線上の理由により固定せざる
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。
射光を用いて距離を計測する方法は従来よりあったが、
光源およびその検出系は配線上の理由により固定せざる
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光学式管内径測定装
置を提供することを目的とする。
に管内径の測定を行うことができる光学式管内径測定装
置を提供することを目的とする。
本発明は、半導体レーザから出力されるレーザ光をビー
ム整形し、さらに平行光ビームとして出射する光源部と
、平行光ビームを対物レンズを介して集光し、さらに回
転する反射ミラーで反射させ、集光された光ビームを管
の内壁に所定角度で照射する光ビーム照射部と、集光さ
れた光ビームの照射に応じて管の内壁で散乱した光を移
動可能な集光レンズを介して複数の光検出素子を有する
光検出器に取り込み、各光検出素子に検出される光強度
に応じて所定の位置に集光レンズを移動させ、この移動
量を前記管の内径の変動量に応じた値として検出する内
径変動量検出部とを備えて構成する。
ム整形し、さらに平行光ビームとして出射する光源部と
、平行光ビームを対物レンズを介して集光し、さらに回
転する反射ミラーで反射させ、集光された光ビームを管
の内壁に所定角度で照射する光ビーム照射部と、集光さ
れた光ビームの照射に応じて管の内壁で散乱した光を移
動可能な集光レンズを介して複数の光検出素子を有する
光検出器に取り込み、各光検出素子に検出される光強度
に応じて所定の位置に集光レンズを移動させ、この移動
量を前記管の内径の変動量に応じた値として検出する内
径変動量検出部とを備えて構成する。
本発明は、管の内壁に所定角度で集光した光ビームを照
射し、その内壁で散乱した光を集光レンズを介して複数
の光検出素子を有する光検出器に取り込む。この光検出
器を含む内径変動量検出部では、各光検出素子に検出さ
れる光強度に応じて散乱光の発注位置を特定する。
射し、その内壁で散乱した光を集光レンズを介して複数
の光検出素子を有する光検出器に取り込む。この光検出
器を含む内径変動量検出部では、各光検出素子に検出さ
れる光強度に応じて散乱光の発注位置を特定する。
すなわち、管の内径の変動に応じて散乱光の発生位置が
変動するが、それに伴って光検出器の各光検出素子に検
出される光強度も変化する。本発明では、各光検出素子
に検出される光強度が所定の分布になるように散乱光を
集光する集光レンズの移動量を制御する。したがって、
集光レンズの移動量が散乱光の発生位置に対応し、集光
レンズの移動量を用いて管の内径の測定を行うことがで
きる。
変動するが、それに伴って光検出器の各光検出素子に検
出される光強度も変化する。本発明では、各光検出素子
に検出される光強度が所定の分布になるように散乱光を
集光する集光レンズの移動量を制御する。したがって、
集光レンズの移動量が散乱光の発生位置に対応し、集光
レンズの移動量を用いて管の内径の測定を行うことがで
きる。
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。
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。
である。
図において、参照番号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、ミラー回転用モータ１９に取り付けられた
反射ミラー２１で９０度方向に曲げられ、管１０内の壁
面にほぼ垂直に照射される。
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、ミラー回転用モータ１９に取り付けられた
反射ミラー２１で９０度方向に曲げられ、管１０内の壁
面にほぼ垂直に照射される。
管１０内に照射されたレーザ光はその壁面で反射し、そ
の大部分の光は反射ミラー２１から逆の。
の大部分の光は反射ミラー２１から逆の。
−経路で戻るが、一部の散乱光は、ミラー回転用モータ
１９に取り付けられて反射ミラー２１と同期して回転す
る反射ミラー２３で反射され、集光レンズ２５を介して
２分割同心円杖光検出素子２７に達する。
１９に取り付けられて反射ミラー２１と同期して回転す
る反射ミラー２３で反射され、集光レンズ２５を介して
２分割同心円杖光検出素子２７に達する。
２分割同心円状光検出素子２７の各検出素子の出力は、
集光レンズ移動量検出部２９に送出される。集光レンズ
移動量検出部２９は、二つの各光強度の差がゼロとなる
集光レンズ２５の上下方向の移動量を検出し、対応する
制御信号をその駆動部３１にフィードバックする。駆動
部３１は、集光レンズ２５を制御信号に応じた位置に移
動させる。
集光レンズ移動量検出部２９に送出される。集光レンズ
移動量検出部２９は、二つの各光強度の差がゼロとなる
集光レンズ２５の上下方向の移動量を検出し、対応する
制御信号をその駆動部３１にフィードバックする。駆動
部３１は、集光レンズ２５を制御信号に応じた位置に移
動させる。
ここで、２分割同心円状光検出素子２７は、同心円状の
各光検出素子により構成されているので、その分割点（
境目）は集光レンズ２５の移動方向に対して２箇所存在
し、各分割点の両光検出素子における検出結果と集光レ
ンズ２５の移動方向とは逆になる。
各光検出素子により構成されているので、その分割点（
境目）は集光レンズ２５の移動方向に対して２箇所存在
し、各分割点の両光検出素子における検出結果と集光レ
ンズ２５の移動方向とは逆になる。
したがって、集光レンズ２５を介して２２分割同心円状
光検出素子２７に入射される散乱光が、各分割点の一方
のみで検出され集光レンズ２５の移動制御方向に混乱が
生じないように、反射ミラー２３と集光レンズ２５との
間に反射ミラー２３に同期して回転する遮蔽板３３を設
ける。なお、本実施例では、散乱光の検出位置が反射ミ
ラー２３の回転軸に対して光ビームを照射している壁面
と反対側になるように遮蔽板３３が設けられる。
光検出素子２７に入射される散乱光が、各分割点の一方
のみで検出され集光レンズ２５の移動制御方向に混乱が
生じないように、反射ミラー２３と集光レンズ２５との
間に反射ミラー２３に同期して回転する遮蔽板３３を設
ける。なお、本実施例では、散乱光の検出位置が反射ミ
ラー２３の回転軸に対して光ビームを照射している壁面
と反対側になるように遮蔽板３３が設けられる。
また、対物レンズ１７の開口数Ｎ Ａ （Ｎｕｍｅｒｉ
ｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ、 １ ／ Ｆ ）は、０．
１〜０．３程度の低いものとし、焦点深度をできるだけ
広くすることにより内径変動の検出範囲を拡大すること
ができる。
ｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ、 １ ／ Ｆ ）は、０．
１〜０．３程度の低いものとし、焦点深度をできるだけ
広くすることにより内径変動の検出範囲を拡大すること
ができる。
なお、測定する管の内径に応じて、対物レンズ１７の径
およびＮＡを選択する。
およびＮＡを選択する。
一般に管１０の内径は、本来の内径より狭くなっている
のが普通であり、本来の管ｌＯの内径に合わせて集光レ
ンズ２５の位置を設定しておくと、本実施例の構成では
、内径が狭くなっているところで散乱光は２分割同心円
状光検出素子２７の外側の光検出素子に多く検出され、
集光レンズ移動量検出部２９では各検出信号に応じて散
乱光が下方にずれていることが確定できる。したがって
、集光レンズ移動量検出部２９では、駆動部３１に対し
て集光レンズ２５の位置を上方に移動させ、各光検出素
子に検出される各光強度の差がゼロとなるように制御す
る。
のが普通であり、本来の管ｌＯの内径に合わせて集光レ
ンズ２５の位置を設定しておくと、本実施例の構成では
、内径が狭くなっているところで散乱光は２分割同心円
状光検出素子２７の外側の光検出素子に多く検出され、
集光レンズ移動量検出部２９では各検出信号に応じて散
乱光が下方にずれていることが確定できる。したがって
、集光レンズ移動量検出部２９では、駆動部３１に対し
て集光レンズ２５の位置を上方に移動させ、各光検出素
子に検出される各光強度の差がゼロとなるように制御す
る。
集光レンズ２５の移動量は、散乱光の発生位置すなわち
管ｌＯの内径の変動量に対応し、また集光レンズ２５の
移動量と管内径の変動量とは所定の線形関係があるので
、集光レンズ移動量検出部２９から駆動部３１に送出さ
れる制御信号（集光レンズ２５の移動量）から管１０の
内径を求めることができる。
管ｌＯの内径の変動量に対応し、また集光レンズ２５の
移動量と管内径の変動量とは所定の線形関係があるので
、集光レンズ移動量検出部２９から駆動部３１に送出さ
れる制御信号（集光レンズ２５の移動量）から管１０の
内径を求めることができる。
なお、管１０の内径の測定は、本測定装置を管内に挿入
し、モータ１９を駆動して反射ミラー２１．２３を回転
させ、出射される光ビームを管１０の内壁に沿ってスキ
ャンし、管１０の内径の変動に応じて制御される集光レ
ンズ２５の移動量から管ＩＯの内径が求められる。
し、モータ１９を駆動して反射ミラー２１．２３を回転
させ、出射される光ビームを管１０の内壁に沿ってスキ
ャンし、管１０の内径の変動に応じて制御される集光レ
ンズ２５の移動量から管ＩＯの内径が求められる。
第２図は、本発明装置により管ＩＯの内径を実測した結
果を示す図である。
果を示す図である。
細線は管１０の本来の内径を示し、太線は管ｌＯの測定
された内径を示す。
された内径を示す。
また、本発明装置は、管内を自走可能なロボットその他
に搭載されるか、その挿入動作によって、管の長手方向
の内径変化を順次（螺旋状に）検出することができ、さ
らにその長手方向の移動と管内のスキャン周期との同期
をとることにより、腐食その他によって変形を起こした
壁面の位置を容易に得ることができる。
に搭載されるか、その挿入動作によって、管の長手方向
の内径変化を順次（螺旋状に）検出することができ、さ
らにその長手方向の移動と管内のスキャン周期との同期
をとることにより、腐食その他によって変形を起こした
壁面の位置を容易に得ることができる。
また、本発明装置は小電力で動作可能であるので電池な
どの電力で十分である。
どの電力で十分である。
なお、管内径に関する情報は、電波あるいは光を用いた
空間伝搬を利用して送信し、管の所定位置（例えばマン
ホール）に設置された受信機に受信し、受信機に接続さ
れたマイクロコンピュータその他を用いてその情報処理
を行うことにより、可視情報としてデイスプレィ上に表
示させることもできる。
空間伝搬を利用して送信し、管の所定位置（例えばマン
ホール）に設置された受信機に受信し、受信機に接続さ
れたマイクロコンピュータその他を用いてその情報処理
を行うことにより、可視情報としてデイスプレィ上に表
示させることもできる。
上述したように、本発明は、管の内壁に照射された光ビ
ームの散乱光を集光レンズを介して複数の光検出素子を
有する光検出器で検出し、各光検出素子の検出結果を用
い集光レンズの移動量に対応させて散乱光の発生位置、
すなわち管の内壁の変動量を特定することができるので
、管の内径データを効率よく収集することができる。
ームの散乱光を集光レンズを介して複数の光検出素子を
有する光検出器で検出し、各光検出素子の検出結果を用
い集光レンズの移動量に対応させて散乱光の発生位置、
すなわち管の内壁の変動量を特定することができるので
、管の内径データを効率よく収集することができる。
また、本発明装置は、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繰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。
、さらに電力消費量が少なく繰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。
第１図は本発明一実施例の要部構成を示すブロック図。
第２図は本発明装置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・・・モータ、２１．２３・
・・反射ミラー、２５・・・集光レンズ、２７・・・２
分割同心円状光検出素子、２９・・・集光レンズ移動量
検出部、３１・・・駆動部、３３・・・遮蔽板。 −〜
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・・・モータ、２１．２３・
・・反射ミラー、２５・・・集光レンズ、２７・・・２
分割同心円状光検出素子、２９・・・集光レンズ移動量
検出部、３１・・・駆動部、３３・・・遮蔽板。 −〜
Claims (1)
- （１）半導体レーザから出力されるレーザ光をビーム整
形し、さらに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対物レンズを介して集光し、さらに
回転する反射ミラーで反射させ、集光された光ビームを
管の内壁に所定角度で照射する光ビーム照射部と、 前記集光された光ビームの照射に応じて管の内壁で散乱
した光を移動可能な集光レンズを介して複数の光検出素
子を有する光検出器に取り込み、各光検出素子に検出さ
れる光強度に応じて所定の位置に前記集光レンズを移動
させ、この移動量を前記管の内径の変動量に応じた値と
して検出する内径変動量検出部とを備えたことを特徴と
する光学式管内径測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25859789A JPH03120406A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光学式管内径測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25859789A JPH03120406A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光学式管内径測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120406A true JPH03120406A (ja) | 1991-05-22 |
Family
ID=17322481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25859789A Pending JPH03120406A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 光学式管内径測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03120406A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004020277A (ja) * | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Hikari:Kk | 光学変位センサー、光学変位測定装置および光学素子 |
| CN111721217A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-29 | 南京航空航天大学 | 基于光电传感的管壳件内径测量方法及装置 |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP25859789A patent/JPH03120406A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004020277A (ja) * | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Hikari:Kk | 光学変位センサー、光学変位測定装置および光学素子 |
| CN111721217A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-29 | 南京航空航天大学 | 基于光电传感的管壳件内径测量方法及装置 |
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