JPH0512642B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は地中に埋設された管路の敷設状態を計
測するための管路の検査装置に関するものであ
る。

＜従来の技術＞ 今日、都市生活の発展に伴い、地中には上水道
管、下水道管、ガス管或いは電線配管等の各種の
管路が敷設され、或いは敷設されつつある。これ
等の管路は、単位長さのヒユーム管或いは鉄管等
を予定敷設線に沿つて連続して埋設することによ
り構成されている。

前記管路は、敷設後の時間経過に伴い管路内を
流れる流体の影響により管壁が劣化し、或いは管
路周囲の土圧の影響により管路の一部が陥没して
流体が漏洩したり、または地盤に含まれた水分が
管路内に浸入したりすることがある。

このため前記管路が敷設された後、定期的に内
部検査を実施して管路の状態を調査し、該調査結
果に応じて管路内部の補修、或いは再敷設等適切
な処置を採ることが必要とされている。

また前記管路内の流体を分配するために、或い
は下水道にあつては下水を管路内に集中するため
に、該管路の管壁には任意の位置から複数の枝管
が分岐している。このため例えば管路の内部にプ
ラスチツクライニング等による補修を施す際に
は、予めこれ等の枝管の位置を検出し、管路の補
修終了後前記枝管を管路と連通することが必要で
ある。

また管路の敷設工事中或いは敷設後、該管路が
予定敷設線と一致して敷設されているか否かにつ
いて検査するために、該管路の敷設状態、即ち管
路の敷設方向及び俯角等を検査することが行われ
ている。

前述した管路の検査は、管路の内径が充分大き
い場合には検査員が管路内部に入つて行うことが
可能であるが、管路の内径が小さい場合には検査
員が内部に入ることが出来ない。このため遠隔操
作のもとに管路内部を検査することが出来る検査
装置を開発することが要求されている。また管路
の内径が大きく、検査員が内部に入つて検査を行
うことが可能であつても該検査に要する時間が大
きく、このためにも前記検査装置の開発が急がれ
ている。

本件出願人は上記要求を満たすための管路の検
査方法と、検査装置とを開発し既に特許出願して
いる（特願昭62−65843号等）。

また管路に形成した枝管の位置を検出するため
の検出装置としては、例えば実公昭61−35370号
公報に示される技術が開発されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 前記特願昭62−65843号に示す技術は、敷設工
事中の管路や敷設直後の管路を検査する場合、或
いは直線性が保持されている管路を検査する場合
には非常に有効である。然し、管路の一部に極端
な陥没箇所が発生し、該位置に於いてスクリーン
に基準となるレーザービームを照射し得ないよう
な場合、或いは前記陥没位置に水が溜まり検査装
置が水没する場合には該位置の検査を行うことが
出来ない。

また前記実公昭61−35370号公報に示す技術は、
管路内の枝管位置を検出する際に有効であるが管
路の敷設装置、即ち管路の敷設方向及び俯角等を
検査することが出来ない。

本発明の目的は、管路の敷設方向及び俯角更に
枝管位置の検査を行うことが出来る管路の検査装
置を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決するために、本発明の管路の検
査装置は、管路内に配置される台車と、前記台車
を管路の長手方向に移動させるための駆動手段
と、前記台車の移動距離を検出するための距離検
出手段と、前記台車の進行方向に対する水平方向
の変位を検出するための水平変位検出手段と、前
記台車の進行方向に対する垂直方向の変位を検出
するための垂直変位検出手段と、前記台車の鉛直
方向に対する傾斜を検出するための傾斜検出手段
とにより構成されるものである。

また他の管路の検査装置は、前記検査装置に於
いて、台車に、管路の内面を撮影するための撮影
手段と、前記撮影手段を管路の円周方向に回転さ
せるための第１駆動手段と、前記撮影手段を管路
の長手方向に旋回させるための第２駆動手段とを
設けて構成されるものである。

＜作用＞ 上記手段によれば、駆動手段により駆動されて
管路内を長手方向に移動する台車の移動距離を検
出し、且つ進行方向に対する台車の水平方向の変
位と、垂直方向の変位と、鉛直方向に対する傾斜
とを夫々独自に検出することが出来る検出手段を
設けたので、前記台車を管路の長手方向に移動す
ることによつて、管路内の任意の位置に於ける台
車の鉛直方向に対する傾斜を計測することが出
来、また該位置に於ける台車の進行方向に対する
水平方向の変位と垂直方向の変位とを計測するこ
とが出来る。そして前記管路内の任意の位置に於
いて計測した台車の水平方向の変位データと垂直
方向の変位データと鉛直方向に対する傾斜データ
により台車の該位置に於ける三次元的姿勢を知る
ことが出来、これ等のデータを管路の長手方向に
所定のピツチで、或いは任意のピツチで採取して
データ処理することにより管路の三次元的姿勢を
知ることが出来る。

即ち、管路内の任意位置にある台車の長手方向
の軸は、該管路の軸心と平行であるとして差支え
なく、従つて該位置に於ける台車の三次元姿勢を
検出すると、この検出データによつて導かれる台
車の姿勢は、そのまま該位置に於ける管路の姿勢
として認識することが出来る。

また台車に管路内面を撮影するための撮影手段
を搭載すると共に、該撮影手段を第１、第２駆動
手段によつて管路の円周方向及び長手方向に旋回
可能に設けたので、管路の長手方向に台車を移動
しつつ管路内面を撮影することが出来る。そして
台車の距離検出手段からの距離データ及び傾斜デ
ータと撮影手段からの画像とを比較することによ
り、枝管或いは管路内にある障害物の位置及び方
向等を知ることが出来る。

＜実施例＞ 以下上記手段を適用した管路の検査装置の一実
施例について図を用いて説明する。

第１図は検査装置の断面説明図、第２図はその
平面図、第３図は第１図の左側面図である。

図に於いて、台車Ａは複数の筺体を水密状態に
締結することにより構成されている。

前記台車Ａの端部には、駆動手段となる駆動モ
ーター１が固着され、また台車Ａの側面には複数
の車輪２が回転可能に設けられている。そして前
記駆動モーター１の回転をギヤ１ａ，１ｂ及びベ
ベルギヤ１ｃ，１ｄを介して車輪２に伝達するこ
とにより、台車Ａを管路の長手方向に移動し得る
ように構成されている。

前記車輪２は管路内径の大小に関わらず管路の
内面を確実に捉えることが出来るように半球状に
形成されている。本実施例では、台車Ａに前記し
た半球状の車輪２を８個設け、これ等の車輪２と
前記駆動モーター１との間をギヤ１ａ〜１ｄ及び
チエン１ｅを介して連結することにより、全部の
車輪２を駆動モーター１によつて駆動し得るよう
に構成されている。

また台車Ａの端部には、ワイヤ３が固着されて
いる。このワイヤ３は第４図に示すように、台車
Ａと巻取ドラム４との間に設けた距離検出手段と
なるエンコーダ５を駆動するためのものであり、
該エンコーダ５により台車Ａの移動距離を検出す
るものである。

このためワイヤ３は巻取ドラム４に巻き付けら
れると共に、ローラ３ａ，３ｂ及びエンコーダ５
の軸に固着したプーリ５ａに巻回されている。ま
たこのワイヤ３には巻取ドラム４により張力が付
与されている。このようにワイヤ３に張力を付与
することにより、ワイヤ３は台車Ａと巻取ドラム
４との間で弛みを発生することが無く、また台車
Ａの移動に応じて巻取ドラム４から繰り出され、
或いは巻取ドラム４に巻き取られるように構成さ
れている。

前記エンコーダ５は、台車Ａが移動し該移動に
伴つてワイヤ３の繰り出し、或いは巻き取りが行
われると、該ワイヤ３の移動に伴つてプーリ５ａ
が回転してパルス信号を発生するものである。そ
してこのパルス信号を電線５ｂを介して制御盤６
に伝達して積算することによつて、台車Ａの移動
距離を計測するものである。

また台車Ａの移動距離を計測する場合、駆動モ
ーター１の回転を検出して行うことも可能であ
る。この場合には、駆動モーター１の回転をエン
コーダにより検出すると共に、ギヤ１ａ，１ｂの
ギヤ比及び車輪２が管路と接触する部分の径とを
加味して演算すれば良い。

然し、車輪２と管路との間に滑りが発生する虞
の有る場合には、駆動モーター１の回転を検出し
て台車Ａの移動距離を計測した場合、その計測値
に対する信頼性が低く、前述の如く台車Ａの移動
距離をワイヤ３を介して計測する場合の方が計測
値に対する信頼性が高い、このため台車Ａの移動
距離を計測する場合には、台車Ａの実際の移動を
ワイヤ３の移動に置き換えて検出することが好ま
しい。

前記台車Ａの所定位置には、該台車Ａの進行方
向に対する台車Ａの水平方向の変位を検出するた
めの水平変位検出手段となるジヤイロスコープ７
が、台車Ａの長手方向軸であるｘ軸、及び台車Ａ
の水平方向軸であるｙ軸に平行に固着されてい
る。

このジヤイロスコープ７による台車Ａの水平方
向の変位、即ちｘ−ｙ座標上での変位を検出する
検出原理は良く知られているものである。

即ち、ジヤイロスコープ７の軸を基準軸とし、
管路内を長手方向に移動する台車Ａの任意位置に
於ける前記基準軸に対する水平方向の変位を検出
することにより、該位置に於ける台車Ａの水平方
向の向きを知ることが出来る。従つてジヤイロス
コープ７の軸を管路の中心線と平行に設定するこ
とにより、管路内の任意位置に於ける台車Ａの水
平方向の向き、即ち管路の水平方向の蛇行を検出
することが出来る。

前記台車Ａの所定位置には、該台車Ａの進行方
向に対する台車Ａの垂直方向の変位を検出するた
めの垂直変位手段となる傾斜センサー８が台車Ａ
の垂直方向軸であるｚ軸、及びｘ軸に平行に固着
されている。

前記傾斜センサー８としては、例えば公知の傾
斜計、或いは加速度計等のセンサーを使用するこ
とが可能である。このため例えば傾斜センサー８
として傾斜計を用いる場合には、傾斜計の内部に
設けた振子の回動方向を台車Ａのｘ軸と平行にし
て設けられている。

前記傾斜センサー８は、台車Ａの垂直方向の変
位、即ちｘ−ｚ座標上での変位を検出するための
ものである。従つて管路内の任意位置に於いて、
傾斜センサー８によつて台車Ａの垂直方向の変位
を検出することにより、該位置に於ける台車Ａの
ｘ軸に対する倒れを検出することが出来る。これ
により管路の俯角を知ることが出来る。

前記台車Ａの所定位置には、該台車Ａの鉛直方
向に対する傾斜を検出するための傾斜検出手段と
なる傾斜センサー９が台車Ａのｚ軸、及びｙ軸に
平行に固着されている。

前記傾斜センサー９としては、例えば公知の傾
斜計、或いは加速度計等のセンサーを使用するこ
とが可能である。

前記傾斜センサー９は、台車Ａのｙ−ｚ座標上
での変位、即ち台車Ａの管路の円周方向に対する
傾斜を検出するためのものである。このため傾斜
センサー９として傾斜計を用いる場合には、傾斜
計の内部に設けた振子の回動方向を台車Ａのｙ軸
と平行にして設けられている。

上述のジヤイロスコープ７及び傾斜センサー
８，９からの信号は、図示しない電線により台車
Ａの端部に固着したコネクタ１０と接続され、該
コネクタ１０と制御盤６との間に設けられた多芯
ケーブル１１により制御盤６に伝達されている。

前記多芯ケーブル１１はケーブルドラム１２に
巻き付けられており、台車Ａの移動に伴つて適宜
操り出し、或いは巻き取られるように構成されて
いる。

また前記制御盤６には、エンコーダ５、ジヤイ
ロスコープ７、傾斜センサー８，９からの信号を
表示するための表示器が設けられている。即ち、
エンコーダ５からのパルス信号を積算して台車Ａ
の移動距離を表示するための表示器５ｃ、ジヤイ
ロスコープ７により検出した台車Ａの水平方向の
変位を表示するための表示器７ａ、傾斜センサー
８により検出した台車Ａの垂直方向の変位を表示
するための表示器８ａ、及び傾斜センサー９によ
り検出した台車Ａの鉛直方向に対する傾斜を表示
するための表示器９ａが夫々設けられている。

また前記制御盤６には、後述する撮影手段によ
り撮影した管路内の画像を映写するモニタ１３
ｂ、及び撮影手段の方向を表示するための表示器
１７ａ，１９ａが設けられている。

また前記台車Ａの端部には、管路の内面を撮影
するための撮影手段となるカメラ１３が突出して
設けられると共に、該カメラ１３を管路の円周方
向に回転させるための第１駆動手段となる駆動モ
ーター１４、及びカメラ１３を管路の長手方向に
旋回させるための第２駆動手段となる駆動モータ
ー１５が設けられている。

前記カメラ１３は、駆動モーター１４によつて
駆動されるシリンダー１６の先端に設けられ、且
つ該シリンダー１６の内部に設けた駆動モーター
１５により旋回し得るように構成されている。

前記駆動モーター１４はカメラ１３を管路の円
周方向に所定角度範囲内（本実施例では180度）
に往復回転させるものである。このため前記駆動
モーター１４として可逆モーターが用いられてい
る。

また前記駆動モーター１４は台車Ａに固着され
ると共に、該駆動モーター１４の回転を減速機構
１４ａにより減速して出力ギヤ１４ｂを所定回転
数で回転し得るように構成されている。またこの
駆動モーター１４にはエンコーダ１７が接続され
ており、該エンコーダ１７により駆動モーター１
４の回転を検出し得るように構成されている。そ
して該エンコーダ１７によつて駆動モーター１４
の回転を検出し、この回転に応じたカメラ１３の
管路の円周方向に対する回転角度を検出するもの
である。

前記シリンダー１６は、軸受１６ａを介して台
車Ａに回転可能に支承されている。このシリンダ
ー１６の端部にはギヤ１６ｂが固着され、該ギヤ
１６ｂを前記出力ギヤ１４ｂに歯合することによ
り駆動モーター１４の回転が伝達されている。

またシリンダー１６に固着したブラケツト１６
ｃには、駆動モーター１５が固着されている。こ
の駆動モーター１５はカメラ１３を管路の長手方
向に所定角度範囲内（本実施例では270度）に往
復旋回させるためのものである。このため前記駆
動モーター１５して可逆モーターを用いている。

前記駆動モーター１５の回転は減速機構１５ａ
により減速され、ベベルギヤ１５ｂを介してプー
リ１５ｃに伝達され、該プーリ１５ｃに装着した
タイミングベルト１５ｄを介して軸１５ｅを旋回
し得るように構成されている。この軸１５ｅはシ
リンダー１６の先端に設けたフオーク状のアーム
１８に旋回可能に支承されている。そしてこの軸
１５ｅにカメラ１３を固着することにより、カメ
ラ１３を駆動モーター１５により管路の長手方向
に旋回するものである。

前記駆動モーター１５にはエンコーダ１９が接
続されており、該エンコーダ１９により駆動モー
ター１５の回転を検出し得るように構成されてい
る。そしてエンコーダ１９によつて駆動モーター
１５の回転を検出し、この回転に応じたカメラ１
３の管路の長手方向に対する旋回角度を検出する
ものである。

前記カメラ１３は、複数の光電変換素子例えば
CCDを整列させて構成したCCDカメラを用いて
いる。またカメラ１３を挟んで管路内面を照射す
るためのライト１３ａが設けられている。

前記エンコーダ１７，１９の信号は、多芯ケー
ブル１１により制御盤６に伝達され、該制御盤６
に設けた表示器１７ａ，１９ａに表示される。即
ち、駆動モーター１４によるカメラ１３の円周方
向の回転角度は表示器１７ａに表示され、駆動モ
ーター１５によるカメラ１３の管路の長手方向に
対する旋回角度は表示器１９ａに表示される。

また前記カメラ１３によつて撮影された管路内
面の画像は多芯ケーブル１１により制御盤６に伝
達され、該制御盤６に設けたモニタ１３ｂに映写
される。

次に上記の如く構成した検査装置により管路を
検査する場合について説明する。

第４図は地中に埋設された管路に台車Ａを配置
して検査する際の側断面の説明図、第５図はその
平断面の説明図である。

図に於いて、管路の途中に設けた開口部として
のマンホール２０から台車Ａを管路内に挿入配置
し、この台車Ａと制御盤６とを多芯ケーブル１１
により電気的に接続する。また台車Ａの管路内の
移動距離を検出するために、該台車Ａに固着した
ワイヤ３をエンコーダ５を介して巻取ドラム４と
接続する。そして制御盤６に設けた操作スイツチ
２１ａをONすると、エンコーダ５、ジヤイロス
コープ７、傾斜センサー８，９が夫々独自に所定
の検出を開始し、その検出データを表示器５ｃ，
７ａ，８ａ，９ａに表示する。

次に操作スイツチ２１ｂをONすると、駆動モ
ーター１が回転を開始して台車Ａは管路内を長手
方向に移動する。この台車Ａの管路内の移動に伴
い、エンコーダ５は台車Ａの移動距離を検出して
その距離データを表示器５ｃに表示する。またジ
ヤイロスコープ７は台車Ａの水平方向の変位を検
出してその変位データを表示器７ａに表示し、傾
斜センサー８は台車Ａの垂直方向の変位を検出し
てその変位データを表示器８ａに表示し、更に傾
斜センサー９は台車Ａの鉛直方向に対する傾斜を
検出してその傾斜データを表示器９ａに表示す
る。上記した各センサーによる検出データの表示
は夫々のセンサーが独自に行うものであり、操作
者はそのデータを読み取りつつ台車Ａの移動を操
作するものである。従つて、管路の任意の位置に
於いて操作者は操作スイツチ２１ｂをOFFして
台車Ａを停止させ、この位置に於ける前記各セン
サーの表示データを読み取ることにより、該位置
に於ける管路の姿勢を知るものである。

また操作スイツチ２１ｃをONすると、駆動モ
ーター１４が回転してカメラ１３は管路の円周方
向に回転する。同時に操作スイツチ２１ｄをON
すると、駆動モーター１５が回転してカメラ１３
は管路の長手方向に旋回する。更に操作スイツチ
２１ｅをONすると、ライト１３ａが点灯し、カ
メラ１３が撮影を開始する。

カメラ１３によつて撮影された管路内面の画像
はモニタ１３ｂに映写される。カメラ１３が管路
から分岐した枝管２２を撮影すると、カメラ１３
を該枝管２２に対向させるようにモニタ１３ｂを
監視しつつ操作スイツチ２１ｃ，２１ｄにより操
作すると共に、台車Ａを枝管２２の位置まで移動
する。そしてカメラ１３が枝管２２に対向した位
置に於けるエンコーダ５の距離データと、エンコ
ーダ１７によるカメラ１３の管路の円周方向の角
度データと、傾斜センサー９による台車Ａの鉛直
方向に対する傾斜データとを読み取り、これ等の
データによつて管路から分岐された枝管２２の位
置及び方向を知ることが出来るものである。

また管路内の一部に陥没箇所２３が発生してい
る場合、台車Ａが管路内を移動して該陥没箇所２
３に至ると、傾斜センサー８により検出される台
車Ａの垂直方向の変位データが変化することによ
り、該陥没箇所２３の位置を知ることが出来る。
即ち、傾斜センサー８による変位データとエンコ
ーダ５による台車Ａの距離データとを読み取り、
これ等のデータから管路の陥没位置、陥没長さ、
及び傾斜角度等を知ることが出来る。

また前記陥没箇所２３に水が溜まり台車Ａが水
没した状態になつても、該台車Ａは管路に沿つて
移動することが出来、このため管路の姿勢を連続
して検出することが出来る。また台車Ａが水密状
に形成されることから、内部に水が浸入すること
もない。

また第５図に示すように管路の一部に蛇行が発
生している場合、台車Ａが該蛇行部２４に至る
と、ジヤイロスコープ７により検出される台車Ａ
の水平方向の変位データを変化することにより該
蛇行部２４の位置を知ることが出来る。即ち、ジ
ヤイロスコープ７による変位データとウンエンコ
ーダ５による台車Ａの距離データを読み取り、こ
れ等のデータから管路の蛇行部２４の位置、長
さ、及び蛇行角度等を知ることが出来る。

上記の如くして台車Ａを管路の全長にわたつて
移動させ、該管路内を所定ピツチで或いは任意の
位置で計測することにより、計測位置に於ける管
路の姿勢及び枝管の分岐位置及び方向、更に管路
内面の状態を知ることが出来る。そして計測位置
に於ける計測データに基づいて作図することによ
り、管路の敷設状態を知ることが出来る。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明の検査装置
は、管路内に配置される台車の移動距離、及び台
車の三次元姿勢を検出することにより台車の姿勢
を管路の姿勢として認識して管路の敷設状態を計
測するものであり、台車の外部に管路を計測する
ための基準となる手段を必要としない。従つて管
路の検査を行うに際し、該管路内に台車を配置し
て該台車を移動することのみで管路の検査を行う
ことが出来る。このため管路を検査するための段
取が容易となり、且つ検査時間を短縮することが
出来る。

また管路内に陥没箇所が発生し、台車がこの陥
没箇所に於ける水溜まりに水没しても、台車に設
けた検出手段は独自に所定の検出を行うことが出
来、このため該陥没箇所の検査を行うことが出来
る。

また台車に撮影手段を設け、この撮影手段を管
路の円周方向及び長手方向に夫々回動し得るよう
に構成した場合には、管路内面の状態を画像によ
り検査することが出来、また管路から分岐した枝
管の位置及び方向を知ることが出来る等の特徴を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は検査装置の断面説明図、第２図はその
平面図、第３図は第１図の左側面図、第４図は地
中に埋設された管路に台車Ａを配置して検査する
際の側断面の説明図、第５図はその平断面の説明
図である。 Ａは台車、ｘ，ｙ，ｚは台車の軸、１，１４，
１５は駆動モーター、２は車輪、３はワイヤ、
５，１７，１９はエンコーダ、６は制御盤、７は
ジヤイロスコープ、８，９は傾斜センサー、１１
は多芯ケーブル、１３はカメラ、１３ａはライ
ト、１３ｂはモニタ、１６はシリンダー、５ｃ，
７ａ，８ａ，９ａ，１７ａ，１９ａは表示器、２
１ａ〜２１ｅは操作スイツチである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 検査すべき管路の内部に配置され且つ水密性
   を有すると共に複数の車輪を設けた台車と、前記
   台車の端部に管路の円周方向に回転可能に且つ長
   手方向に旋回可能に取り付けられ管路の内面を撮
   影する撮影手段と、前記車輪を駆動して台車を走
   行させる駆動手段と、前記撮影手段を管路の円周
   方向に回転させる回転駆動手段と、前記撮影手段
   を管路の長手方向に旋回させる旋回駆動手段と、
   前記台車の移動距離を検出する距離検出手段と、
   前記台車の進行方向に対する水平方向の変位を検
   出する水平変位検出手段と、前記台車の進行方向
   に対する垂直方向の変位を検出する垂直変位検出
   手段と、前記台車の鉛直方向に対する傾斜を検出
   する傾斜検出手段とを有することを特徴とした管
   路の検査装置。