JPH04132907A - 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の検出に用いられる配管用
光学検査装置に関する。

Ｂ、従来の技術 この種の配管用光学検査装置として、例えば第７図に示
すものが従来から知られている。同図において、車輪１
ａ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。ＴＶカメラ３による前方Ｆまたは側方りの撮
影の切り換えは、図示しない光学系を用いて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Ｔ
Ｖ５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 上述した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。

そこで１本出願人等は先に画像処理機能を付加した検査
装置を提案した。その装置によれば、ＴＶカメラで得ら
れた画像データを所定の閾値で２値化し、特徴量抽出演
算を行なって例えば第３図に示すような画像を得、その
山塊の面積によりスケールの剥離程度を定量的に評価で
きる。

しかしながらその場合、スケールの剥離などを精度よく
検出可能にするためには、特徴量抽出画像が実際の配管
内周面の状態を忠実に反映する必要があり、ＴＶカメラ
による画像の明るさが適度でなくてはならない。そこで
、配管内の任意の位置でＴＶカメラにより画像を取り込
み、モニタＴＶを見ながら輝度が最適値になるようにＴ
Ｖカメラの絞りあるいは照明用光源の光量を調節してい
る。しかしながら、走行中の光学系の汚れや光源の劣化
などにより、ＴＶカメラの受光量が変化すると精度が低
下するおそれがある。また、この輝度の調整に際し客観
的な基準がなく作業者の勘に頼っているので、測定結果
の信頼性が低い。

本発明の目的は、管内の傷やスケールの剥離程度などを
定量的に評価するため、その基礎となる画像データを得
て２次元カメラの受光量を常に適正な値に設定すること
のできる配管用光学検査装置を提供することにある。

００課題を解決するための手段 本発明は、走行体に基準用の反射体を搭載するとともに
、この反射体を任意の光量で照明したときに２次元カメ
ラにより得られる画像に基づいて適正輝度の基準値を設
定する基準値設定手段と。

この基準値と照明装置により照明された上記反射体の２
次元カメラによる画像の輝度との比較結果に基づいて２
次元カメラの受光量を調節して適正輝度を得る調節手段
とを具備することにより、上述の問題点を解決する。

Ｅ１作用 予め、例えばスケールの剥離状態のわかっている部分に
おいて撮影を行ない、特徴量抽出画像により得られる剥
離割合が実際の剥離割合と一致するように受光量を調節
する。受光量を調節するには、照明装置の電源電圧など
により発光量そのものを調節してもよいし、光源と被写
体との間、もしくは被写体とカメラとの間に挿入した絞
りを調節してもよい。

この状態で反射体を照明し、そのとき得られる反射体の
画像の輝度の値、あるいはそれを中心とする許容範囲が
基準値として設定される。

実際の検査に当り、各停止位置での配管内周面の撮影に
先立って、あるいは随時、反射体を撮影してその輝度を
上記基準値と比較する。基準値にあれば引続き配管内周
面の撮影が行われる。基準値になければ調節機能が働き
、受光量をもとの値に設定し直す。

Ｆ、実施例 第１図〜第６図を用いて本発明の一実施例を説明する。

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、その車軸１１を走行用モータ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１ｏの先端部には、Ｔ
Ｖ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
位置をとってＴＶ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
れてＴＶカメラ１３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、撮影光軸を管側方に向けた状態で光源１
４ａ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。

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
およびＴＶカメラ１３による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、ＴＶカメラ１３の絞りを調節するため
の絞り調節用モータ１６を遠隔操作する絞り調節用モー
タ駆動回路２３とを有する。

ロボット１０にはまた、ＴＶカメラ１３と一定の距離に
反射体としてのターゲット１７が配置されている。

解析装置３０は、ＴＶカメラ１３から送出される映像信
号を受け、所定の演算を行なってモニタＴＶ５やプリン
タ４１に各種の情報を出力する。

この解析装置３ｏ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値化や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、算出された面積な
どを格納する記憶装置３４と、管内の状況を定量的に示
すデータの演算などを行なう演算装置３５と、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３６と、これらを制御するＣＰＵ３
７を有する。

特徴量抽出回路３３は、第２図に示すように、ＴＶカメ
ラ１３の１視野ごとに画像メモリ３２内の画像データを
取込み（ステップ５ｌｌ）、所定の閾値で２値化しくス
テップ５１２）、さらにその２値化画像に対して第３図
に示すような画像を得る特徴量抽出演算を行ない、山塊
もしくは異境（以下、山塊とする）のうち面積が所定値
以上の面積Ａｉと、１視野内でのＸ、Ｙ座標系の座標値
で示すその山塊の重心位置（Ｘｉ、Ｙｉ）とを記憶装置
３４に格納する（ステップ５１３）。

一方、演算装置３５は、第４図に示すように、記憶装置
３４内の特徴量データを取込み（ステップ５２１）、そ
の視野領域内の山塊の総面積を算出する（ステップ５２
２）、さらにその視野領域における配管の状況を定量的
に示すデータとして全視野領域の面積に対する山塊の面
積の割合などを演算しくステップ５２３）その割合が所
定値を超えているかいないかなどにより、配管の状況を
判定する（ステップ５２４）。

このような配管内周面の画像に対する処理が常に一定の
条件で適切に行なわれ、その状況を正確に把握すること
が可能となるように１本実施例では検査の間、画像の輝
度を監視し、必要に応じてＴＶカメラ１３の受光量の調
節を行なう。

次に、実際の検査手順に即してその動作を説明する。

第５図において、まず前処理として、所定の位置で全視
野中に占めるスケール剥離部の面積割合などの状況が知
られている配管内周面を何点か撮影する（ステップ５３
１）、モニタＴＶ５により。

そのときの画像が管内の状況を忠実に表わす適切なもの
となっているかを判断しくステップ５３２）適正でない
場合は、絞り調節用モータ１６によりＴＶカメラ１３の
絞りを変更する（ステップ５３３）、適正な画像が得ら
れたら、ＴＶカメラ１３をターゲット１７に向けて撮影
しくステップ５３４）、第６図（Ａ）に示すような入力
像に対応して得られる図面（Ｂ）に示すような輝度分布
より、そのピーク値を中心とする一定範囲δ　（ｄｉ〜
ｄ２）を示す値（例えばｄｌとδ）を基準値として決め
（ステップ５３５）、そのときの照明装置の発光量（電
源電圧）や絞りの開度などのデー夕とともに記憶装置３
４に格納する（ステップ８３６）。

実際の検査に当っては、ロボット１０を走行させ、所定
の検査部分ごとに停止させて撮影を行なう。ロボット１
０が走行中はＴＶカメラ１３は直視状態とし、照明装置
１４の光量は最大限にかつ焦点位置や絞りを直視状態に
適したものとなるように遠隔制御により設定しである。

検査部位に到達するとＴＶカメラ１３を側視状態に切換
え、光量や絞りを検査用として先に設定した値に調節し
、まずターゲット１７の撮影を行なう（ステップ５３７
）。この時、その画像輝度分布のピーク値が、先に記憶
した基準範囲内にあれば（ステップ８３８）、配管内周
面の撮影を行なう（ステップ５３９）、基準範囲内にな
ければ、ミラー１４ｂの汚れなどによりＴＶカメラ１３
の受光量が変化していることがあるから、ターゲット１
７の画像の輝度が基準範囲に収まるように、絞り調整用
モータ１６により絞りを変更しくステップ５４０）、ス
テップＳ４１で再度、ターゲットを撮影してステップＳ
３８を実行する。

以上の動作を検査終了まで（ステップ５４２）、各検査
部位ごとに繰り返す。これにより、配管内周面の画像に
対する処理条件をほぼ一定に保つことでき、検査精度が
向上する。

上述した例では、前処理段階で基準範囲を決める際の受
光量の調節および検査段階で輝度を基準範囲に合わせる
ための受光量の調節ともに絞りを変更することにより行
ったが（ステップＳ３３．４０）、いずれか一方もしく
は双方の調節に際して、照明装置１４の電源電圧を変え
て発光量を変え、これにより輝度調整してもよい。

また、何らかの原因により電源電圧の変動が予想される
場合などは、上述した例のように各検査部位ごとに受光
量を確認するのが望ましいが、電圧の変動がなく、また
ミラーの汚れなどもそう極端ではない場合などは、数回
の検査ごと、あるいは随時、受光量の確認を行うように
してもよい。

さらに検査中における変動がほとんどない場合は、開始
時に、その配管について前回の検査などに基いて予め規
定されている条件でターゲットの撮影を行ない、必要が
あれば受光量の調整を行なった後、その状態で最後まで
検査を行なってもよい。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、画像処理機能を備えて配管の状態を定
量的に評価できるようにした配管用光学検査装置におい
て、取り込まれる画像の輝度を正しく設定できるように
したので、配管内の剥離状況などを画像処理で判定する
際にその処理条件を常に適正な状態に保つことができ、
検査精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は配
管用光学検査装置のブロック図、第２図は特徴量抽出処
理動作を示すフロチャート、第３図は特徴量抽出画像の
例を示す図、第４図は配管状況の評価処理動作を示すフ
ロチャート、第５図は受光量調節処理動作を示すフロチ
ャート、第６図はターゲットの画像およびその輝度分布
を示す図である。 第７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　：　Ｔ
Ｖカメラ　　１４：照明装置１５：照明装置用モータ １６二絞り調節用モータ １７：ターゲット　　２０：ロボット制御装置３０：解
析装置　　　４１：プリンタ 代理人弁理士　　　永　井　冬　紀 第２図 第４図 第５図 第６図 入力像 水平方向画素

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 配管内を走行する走行体と、 この走行体に搭載され、配管内周面の照明を行なう照明
   装置と、 前記走行体に搭載され、照明装置により照明された視野
   領域の撮影を行なう２次元カメラと、この２次元カメラ
   が撮影した視野領域の画像データに対して特徴量抽出処
   理を施す特徴量抽出手段とを備えた配管用光学検査装置
   において、走行体に搭載された基準用の反射体と、 この反射体を任意の光量で照明したときに２次元カメラ
   により得られる画像に基づいて適正輝度の基準値を設定
   する基準値設定手段と、 この基準値と照明装置により照明された反射体の２次元
   カメラによる画像の輝度との比較結果に基づいて２次元
   カメラの受光量を調節して前記適正輝度を得る調節手段
   とを備えたことを特徴とする配管用光学検査装置。