JPH03128440A - 配管用光学検査装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、配管内に生じた傷などの欠陥や配管内に付着
したスケールの剥離状況などを検出し管内の位置情報と
ともに検出結果を表示することのできる配管用光学検査
装置に関する。

Ｂ、従来の技術 配管用光学検査装置として、例えば第９図に示すものが
従来から知られている。第９図において。

車軸１ａが回転することにより走行可能なロボット１が
配管２内に移動可能に設けられている。このロボット１
には、配管の前方あるいは側方を撮影するＴＶカメラ３
と、配管の前方あるいは側方を照明する照明装置４とが
設けられている。また、ＴＶカメラ３による前方Ｆまた
は側方りの撮影のに切り換えは不図示の光学系でＴＶカ
メラ３の撮影光軸を前方または側方に切り替えることに
より行われる。そして、ＴＶカメラ３からの映像をモニ
タＴＶ５により操作者が監視し、ロボット１の位置や監
視の方向などを制御装置６で遠隔操作しながら、モニタ
ＴＶ５で配管内周面の大まかな状況を把握している。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の光学検査装置では、モニタＴＶ５
の映像を単に操作者が目視で監視しているにすぎず、配
管内面の欠陥やスケール剥離部分の大きさについて定量
的に把握できなかった。また、モニタＴＶ５には管内の
局所的映像が表示されるにすぎず、配管内のどの部分の
映像であるかも非常にわかりづらいうえ、配管全体の総
合的な状況が把握しずらかった。

本発明の技術的課題は、管内の欠陥やスケール剥離量な
どを定量的なデータとして検査位置データとともに表示
することにある。

００課題を解決するための手段 本発明に係る光学検査装置は、配管２内を走行し所定位
置で停止可能な走行体１０と、この走行体１ｏの配管内
の位置を検出する位置検出手段１７．２３と、走行体１
０に搭載され、配管内の所定位置において撮影光軸を配
管内周面の複数の視野領域ＡＲに順次に向けてそれぞれ
の視野領域を撮影可能な２次元カメラ１３と、この２次
元カメラ１３により撮影された視野領域ＡＲの画像デー
タに対して特徴抽出処理を施し少なくとも抽出された部
分の面積を算出する特徴量抽出手段３３２と、この特徴
量抽出手段３３２の算出結果に基づいて配管内の状況を
定量的に示すデータを演算する演算手段３６と、位置検
出手段２３で検出された走行体位置とともに、演算手段
３６で演算された定量的なデータを出力する出力手段３
４゜４１とを具備することにより、上述の技術的課題を
解決する。

Ｅ０作用 配管内の所定位置に走行体１０を停止させ、配管２の内
周面の視野領域を２次元カメラ１３で撮影する。２次元
カメラ１３からの映像信号を特徴量抽出手段３３２で画
像処理し、抽出部分の面積を算出する。演算手段３６は
、この算出面積の結果から視野領域における配管の状況
を定量的に示すデータ、例えば全視野領域の面積に対す
る算出面積の割合などを演算する。一方、位置検出手段
により走行体１０の位置を検出し、出力手段４１にその
検査位置とともに上記定量的なデータを出力する。

Ｆ、実施例 第１図から第８図に基づいて本発明の一実施例について
説明する。

第１図は、例えば円筒状の配管２内を走行しながら管内
を検査するロボット１０、その制御装置２０、および検
出結果の解析装置３０を示す概略構成図である。ロボッ
ト１０は、その車輪１１を駆動モータ１２で回転するこ
とにより配管２内を走行可能に設けられ、所定位置で停
止可能である。

ロボット１０の先端部には、ＴＶカメラ１３と、管内を
照明する照明装置１４とが搭載されている。

この照明装置１４は光源１４ａを有し、ミラー１４ｂと
ともに配管２の中心軸回りにモータ１５で回転可能にさ
れている。ミラー１４ｂは、ロボット側方の配管内周面
をＴＶカメラ１３で撮影するときは図示の位置をとりＴ
Ｖカメラ１３の撮影光軸を側方に向けるとともに、ロボ
ット前方の配管内をＴＶカメラ１３で撮影するときには
図示の位置から反時計回り方向に揺動されＴＶカメラ１
３の撮影光軸を管軸方向に向けてロボット前方の映像を
ＴＶカメラ１３に取り込むものである。

したがって、撮影光軸を管側力に向けた状態で光源１４
ａとミラー１４ｂとを回転することにより。

撮影光軸は管内周面の複数の視野領域を向き各視野領域
が撮影可能となる。また、ロボット１０には、照明装置
１４の回転角、すなわち撮影方向を検出するセンサ１６
と、走行用モータ１２の回転量を検出するセンサ１７も
設けられている。

ロボット１０は配管外に設置されたロボット制御装置２
０により制御される。

この制御装置２０は、ロボット１０を所定ピッチ毎に移
動せしめるように走行用モータ１２を遠隔操作する走行
用モータ駆動回路２１と、照明装置１４による照明方向
と撮影方向を変更するように照明装置用モータ１５を遠
隔操作する照明装置用モータ駆動回路２２と、走行用モ
ータ１２のセンサ１７からの信号に基づいてロボット１
０の位置を演算するロボット位置演算回路２３と、照明
装置用モータ１５のセンサ１６からの信号にルづいて照
明装置１４の照明方向、すなわちＴＶカメラ１３の撮影
方向を演算する撮影方向演算回路２４とを有する。

解析装置３０には、ＴＶカメラ１３から送出される映像
信号、ロボット位置演算回路２３からの位置情報および
撮影方向演算回路２４からの撮影方向情報が入力され、
所定の演算を行ってモニタＴＶ５や表示装置４１に各種
の情報を表示する。

この解析装置３０は、ＴＶカメラ１３から送出されるア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
３１と、Ａ／Ｄコンバータ３１でデジタル化され入力イ
ンタフェースを介して入力される画像データを記憶する
画像メモリ３２と、この画像メモリ３２に格納された画
像データに対して２値化、ノイズ除去を行うとともに欠
陥部やスケールが剥離された部分などの抽出領域の面積
を算出する特徴量抽出装置３３と、算出された面積を上
記位置情報と撮影方向の情報とともに記憶装置３５に格
納処理を行うＣＰＵ３４と、記憶装置３５に格納された
特徴抽出部分の面積との位置情報などのデータに基づき
管内の状況を定量的に示すデータを演算する演算装置３
６とを有する。

さらに解析装置３０には、欠陥部やスケールが剥離され
た部分などの抽出領域の面積、面積比、検査位置などの
情報をプリンタ４１に出力するためのプリンタ駆動回路
３７が設けられている。

特徴量抽出装置３３は、第２図に示すように、画像メモ
リ３２内の画像データをＴＶカメラ１３の１視野ＡＲご
とに所定の閾値で２値化する２値化回路３３１と、２値
化画像に対して第２図（ｂ）に示すような画像を得る特
徴量抽出演算を行い、白もしくは黒塊（以下、山塊とす
る）の面積Ａｉと１視野内でのＸ、Ｙ座標系の座標値で
示す山塊の重心位置（Ｘｉ、Ｙｉ）とを演算する特徴量
抽出回路３３２と、演算された山塊の面積の大きさを判
定し所定値以下のデータを除外する判定回路３３３とか
ら成り、ＴＶカメラ１３で捕らえた入力視野ＡＲ内の画
像ごとにデータ（Ｘｉ、Ｙｉ。

Ａｉ）を求める。

次に、第３図〜第７図によりこのように構成された光学
検査装置による配管内の検査手順について説明する。

ロボット１０に搭載したＴＶカメラ１３による画像の取
り込みとＴＶカメラ１３の１視野ごとの画像処理演算は
第３図の手順により行われる。まず、ステップＳ１にお
いて、管長手方向のロボット１０の単位移動ステップ量
Ｘ５ｔｅρと、配管中心軸回りの照明装置１４、すなわ
ち撮影方向の単位回転ステップ量θ５ｔｅｐとを設定す
る。これらのステップ量は配管２の内径寸法とＴＶカメ
ラ１３の入力視野により定められる。次にステップｓ２
において、ロボット１０の管長手方向の初期位置ＸＩＮ
Ｉと、撮影光軸の回転角度の初期値θＩＮ＋とをそれぞ
れ取り込んで記憶する。その後、ステップＳ３において
、それぞれの初期位置にステップ量を加算してロボット
１ｏの目標位ｔｌＸａおよび目標撮影方向θａを設定し
、ステップｓ４において、走行用モータ１２を駆動する
ロボット移動信号をオンする。これによりロボット１０
が前進する。

ステップＳ５では、センサ１７がらの信号に基づいて演
算回路２３で演算されたロボット１０の位置信号Ｘを取
り込み、ステップｓ６で目標位置Ｘａと現在位置Ｘとの
偏差が１ΔＸ１以下が否かを判定する。１Δｘ１以下に
なるまでステップＳ５．Ｓ６を繰り返し実行し、１ΔＸ
１以下になるとステップＳ７に進み、走行用モータ１２
へ送出していたロボット移動信号をオフしてロボット１
０を停止させる。

その後ステップＳ８において、照明装置１４を回転する
ための回転信号をオンして照明装置用モータ１５を回転
させる。ステップＳ９では、センサ１６からの信号に基
づいて演算回路２４で演算されたＴＶカメラ１３による
撮影方向θを取り込み、ステップＳＩＯで目標撮影方向
θａと現在の撮影方向θとの偏差が１Δ０１以下か否か
を判定する。１Δθ１以下になるまでステップＳ９．Ｓ
１ｏを繰り返し実行し、１Δ０１以下になるとステップ
Ｓｌｌに進み、回転信号をオフして照明装置１４と撮影
光軸の回転を停止させる。

このようにして検査部位である視野領域が照明装置１４
で照明されるとともにＴＶカメラ１３によりその視野領
域が撮影される。そこで、ステップＳ１２において、Ｔ
Ｖカメラ１３からのアナログ画像信号をＡ／Ｄコンバー
タ３１でデジタル変換し画像メモリ３２に格納する。

ステップ８１３では、画像メモリ３２に格納された画像
データを特徴量抽出装置３３に送り、上述したように、
所定値以上の面積を有する山塊のデータ（Ｘｉ、Ｙｉ、
Ａｉ）を求めるとともに。

ある大きさ以上の山塊の個数を求めてそれらを記憶装置
３５に記憶する。その後、ステップＳ１４に進み、現在
の目標撮影方向θａにＯ５ｔｅｐを加算して新たな目標
回転方向Ｏａとし、ステップＳ１５において、任意の目
標位置Ｘａで配管の周方向に沿って所定回数だけ照明装
置１４とＴＶカメラ１３の撮影光軸とを回転してそれぞ
れの回転位置で管内壁を撮影したか否かを判定する。こ
のステップＳ１５が否定されるとステップＳ８で照明装
置用モータ１５をオンし、ステップ８９〜Ｓ１１で新た
な目標撮影方向Ｏａを定め、ステップＳＬ２において、
ＴＶカメラ１３で捉えた新たな視野領域の画像を画像メ
モリ３２に格納する。

このようなＴＶカメラ１３の光軸の回転動作をロボット
１０の任意の位置ごとに行い、配管２の内周面を複数の
視野領域にわけて撮影する。そして、ステップＳ１５で
回転動作の終了が判定されると、ステップＳ１６に進む
、ステップ３１６では、ロボット１０の現在の位置Ｘａ
に単位移動ステップ量Ｘ　５ｔｅｐを加算して新たな目
標位置Ｘａとし、ステップ８１７でロボット１０の移動
動作が終了か否かを判定し、動作終了でなければステッ
プＳ４に戻り、ステップ８５〜Ｓ１７を繰り返すことに
より、各ロボット位置において配管内周面の画像を順次
に取り込む。ロボット１０の移動動作が終了するとステ
ップＳ１７が肯定されてこの手順を終了する。

このような動作により、ＴＶカメラ１３の光軸は、配管
２内の複数のロボット位置Ｘ、〜Ｘｉでそれぞれ回転さ
れ、第４図のように視野領域Ｒｉ、〜Ｒ□ｎ、　Ｒ，□
〜Ｒ，ｎ・・・Ｒ１０〜Ｒｉｎのそれぞれを撮影する。

各領域ごとに上述した特徴量抽出演算を行うことにより
、山塊の位置と大きさを示す複数のデータ（Ｘｉ、Ｙｉ
、Ａｉ）が第５図のように各視野領域ごとに得られる。

第５図において、データの前に示される例えばＸ、、Ｒ
１，は、各領域Ｒ１□〜Ｒｉｎの配管全体の座標を示し
ている。

ここで、１視野領域ごとの局所的な検査結果を見たいと
きには、不図示のキーボードからそれを指示すると、Ｃ
ＰＵ３４は指令された１視野領域内の複数個のデータ（
Ｘｉ、Ｙｉ、Ａｉ）を記憶装置３５から読み出して演算
装置３６に送る。演算装置３６は、これらのデータに基
づき１視野領域ごとに、複数の山塊をある大きさごとに
グループ化するとともに山塊の合計面積を演算し、１視
野領域の面積に対する山塊面積の割合を算出する。

また、指示された１視野領域が配管２内のどの位置であ
るかを配管座標Ｘｉ、θｉｊから求める。これらの算出
結果は１例えば第６図の出力例ＰＯに示すように山塊の
大きさをグループ化した結果はヒストグラフ４１ａで、
山塊の示す面積比はバーグラフ４１ｂでそれぞれ表示装
置４１に表示し、かつ視野領域の位置は配管２の入口か
らの距離４１ｃとして表示される。

あるいは、配管２のある区間、例えば第４図のロボット
目標位置Ｘ□〜Ｘｉの区間の全視野領域の総合的な検査
結果を見たいときには、同様に不図示のキーボードから
それを指示する。これによりＣＰＵ３４は、対象となる
視野領域における特徴抽出された全データを記憶装置３
５から読み出して演算装置３６に送る。演算装置３６は
これらのデータに基づいて、全領域について山塊をある
大きさごとにグループ化するとともに、山塊の示す面積
の割合を算出する。そして、それら領域が配管２内のど
のあたりにあるかを演算し、上述したと同様に、ヒスト
グラフ４１ａ、バーグラフ４１ｂの形態でプリンタ４１
に出力するとともに、配管入口からの距離４１ｃも併せ
て表示する。

この場合、各視野領域ごとに上記ヒストグラフ、バーグ
ラフを求め、それらを配管座標系と合致させ第７図に示
すごとく、検査結果をＰｏ工、〜ｐｏ２．のように並べ
て表示してもよい。このときも検査部位を配管入口から
の距離４１ｃとして示す。なお、第７図では配管展開図
上に検査結果を並べるようにしたが、第８図に示すよう
に各領域のデータを三次元で表した配管の周面上に並設
すると立体的に検査結果を把握できる。

また、配管の状況を示す定量的なデータは実施例に限ら
れることなく、検査対象物に応じた種々のものを演算す
るようにしてもよい。さらに、検査位置を配管入口から
の距離として出方したが。

配管全体のレイアウトを図示してその中に検査位置を示
すようにしてもよい。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、配管内の欠陥やスケール剥離などの状
況がその検査位置とともに定量的なデータとして表され
るので、検査結果に基づいて配管の評価を簡単に行うこ
とができる。また、局所的な検査結果を検査位置ごとに
並べて出方することにより、配管の状況を全体的に把握
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例を説明するもので、
第１図は本発明に係る光学検査装置を示すブロック図、
第２図（ａ）は特徴量抽出装置のブロック図、（ｂ）は
特徴抽出画像例を示す図。 第３図は検査処理の手順例を示すフローチャート、第４
図は検査される視野領域の説明図、第５図は特徴量抽出
装置で得られたデータを説明する図、第６図は定量的デ
ータの出力例を示す図、第７図は各視野領域の検査結果
を検査位置と対応させて示す図、第８図は同じく３次元
的に示す図である。 第９図は従来例を示す図である。 ２：配管　　　　　１０：ロボット １１：車輪　　　　　１２：走行用モータ１３：ＴＶカ
メ５　　１４：ｆｆｌ明装置１５：照明用モータ　１６
：撮影方向センサ１７：走行用センサ　２０：ロボット
制御装置２３：ロボット位置演算回路 ２４：撮影方向演算回路 ３０：解析装置　　　３２：画像メモリ３３：特徴量抽
出装置　　３４：ＣＰＵ３５：記憶装置　　　３６：演
算装置 ４１：プリンタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）配管内を走行し所定位置で停止可能な走行体と、 この走行体の配管内の位置を検出する位置検出手段と、 前記走行体に搭載され、配管内の所定位置において撮影
   光軸を配管内周面の複数の視野領域に順次に向けてそれ
   ぞれの視野領域を撮影可能な２次元カメラと、 この２次元カメラにより撮影された前記視野領域の画像
   データに対して特徴抽出処理を施し少なくとも抽出され
   た部分の面積を算出する特徴量抽出手段と、 この特徴量抽出手段の算出結果に基づいて配管内の状況
   を定量的に示すデータを演算する演算手段と、 前記位置検出手段で検出された走行体位置とともに、前
   記演算手段で演算された定量的なデータを出力する出力
   手段とを具備することを特徴とする配管用光学検査装置
   。 ２）前記演算手段は、前記複数の出力領域についての定
   量的なデータをそれぞれ演算し、前記出力手段は、各視
   野領域のそれぞれの定量的なデータを配管内における各
   視野領域の位置に対応して並べて出力することを特徴と
   する請求項１に記載の配管内光学検査装置。