JPH0650899A - 管内状況認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギー効率のよい光の照射及び撮影がで
き、その検査対象となる管路長でできるだけ長くするこ
とができる管内状況認識装置を得る。 【構成】 管２の内部を移動するための移動装置４を設
け、移動装置４の前方の管内部３に光を照射するための
光照射装置Ｌと、その光照射装置Ｌから照射された光が
当たる管内部３を撮影するための撮影装置Ｖとを移動装
置４に夫々設け、撮影装置Ｖで撮影した情報を受けて描
写自在な表示装置Ｔを管２外に設けた管内状況認識装置
において、光照射装置Ｌに、半導体レーザー発振器もし
くはＬＥＤからなる発光素子５と、発光素子５からの出
力光６を管内部３に一様に照射する光路調整機構７とを
設け、撮影装置ＶをＣＣＤエリアセンサー１０で構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガス管等の検査
対象物の内部を走行しながら光を照射し、その光が当て
られている壁面を撮影装置で撮影し、写し出された部分
の状況から、例えば管の変形や継手部および枝管等の確
認を行ったり、壁面を検査したりするための管内状況認
識装置に関し、更に詳しくは、管の内部を移動するため
の移動装置を設け、管内部に光を照射するための光照射
装置と、その光照射装置から照射された光が当たる前記
管内部を撮影するための撮影装置とを前記移動装置に夫
々設け、前記撮影装置で撮影した情報を受けて描写自在
な表示装置を前記管外に設けた管内状況認識装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の管内状況認識装置として
は、光源としてのキセノンランプを管外に配設し、光と
移動装置その他の装置に対する電力とを、移動装置と管
外部装置との間に備えられるケーブルで管外部より供給
する構成のものがあった。そして、撮影装置としてはＣ
ＣＤエリアセンサーが採用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の管内状
況認識装置によれば、光源としてキセノンランプを使用
しているが、キセノンランプは自然昼光に近似した連続
スペクトルを発光するもので、可視光線の波長域（概ね
４００〜８００ｎｍ）以外の波長光をも含めた広い波長
域の光を発する。従って、発光に伴うエネルギーも大量
に必要とし、消費電力（装置全体で概ね５００Ｗ程度）
が大きく且つ装置そのものも大型・大重量（装置全体で
５０ｋｇ程度）である。従って、これを管内状況認識の
対象となる管内を移動する移動装置に装備して、これを
作動させることは困難である。特に、対象となる管が小
径の場合はこの問題が顕著である。例えば、光源として
キセノンランプ等を利用する場合は、数百ワットの電力
が必要となるが、ランプを移動装置に装備して、電力を
管外部よりケーブルにて供給する方式を採用しようとす
ると、電力を供給するケーブルを１５ｍｍφ程度の太い
ものを使用する必要が生じる。結果、曲がり部を有する
管の検査をおこなおうとすると、観察できる延長が５０
ｍ程度が限界となる。さらに、このケーブルの重量の増
加は、移動装置の牽引力の増加を招来することとなり、
移動装置の負荷増加に直結し、検査距離を長くしたい場
合には、大きな問題となった。一方、撮影装置のＣＣＤ
エリアセンサーにおいて、その分光感度特性は、人間の
被視感感度に合わせて、５００ｎｍ位にピークを持ち、
近赤外光はＩＲフィルタによりカットされている（６５
０ｎｍ以上カット）ものが通常使用されている。前記キ
セノンランプからの光の波長域は４００ｎｍ〜７００ｎ
ｍ以上にわたり、ほぼフラットな放射特性を示してお
り、ＣＣＤエリアセンサーの分光感度特性に対し余分な
波長光まで照射していることになり、従来の管内状況認
識装置においては、エネルギー効率が悪いという欠点が
あった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上述の欠点に鑑
み、エネルギー効率のよい光の照射及び撮影ができると
ともに、その検査対象とすることができる管路長をでき
るだけ長くすることができる管内状況認識装置を提供す
るところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の管内状況認識装置における特徴構成は、光照
射装置に、半導体レーザー発振器もしくはＬＥＤからな
る発光素子と、発光素子からの出力光を管内部に一様に
照射する光路調整機構とを設け、撮影装置をＣＣＤエリ
アセンサー（電荷結合素子）で構成してあるところにあ
る。

【０００６】尚、光照射装置に、前記発光素子からの出
力光を管内周に沿ってリング状に照射する副光路調整機
構を設け、光路調整機構と副光路調整機構とを択一的に
作動切り換え自在な光路切換機構を設けてあったり、さ
らには、光路切換機構の切り換え操作に伴う管内部の照
射状況変化に対応して光学的ガンマ特性を切り換え自在
なガンマ特性切換機構を設けてあってもよい。

【０００７】

【作用】本発明の管内状況認識装置における特徴構成に
よれば、光照射装置に、発光素子と、その発光素子から
の出力光を管内部に一様に照射する光路調整機構とを設
け、撮影装置をＣＣＤエリアセンサーで構成してあるか
ら、いかに示す独特の作用を叶えることが可能となる。

【０００８】即ち、発光素子から照射される光は、例え
ばレーザー光の場合、その分光特性が概ね６７０〜６８
０ｎｍ（ＬＥＤの場合は５６０〜６６０ｎｍ）の波長域
にある。一方、上述したＣＣＤエリアセンサーの分光感
度特性はＣＣＤ素子と光学フィルタを組合わせた結果で
あり、この光学フィルタを除くと、近赤外域までに延ば
すことができ、上記発光素子の波長域に対し、数１０ｍ
Ｗという小パワーでも充分検出できる感度を持つことが
できるため、従来のようにいたずらに広い波長域の光を
照射せずとも、適度の感度で、且つ、エネルギー効率の
よい管内状況撮影を行うことが可能となる。

【０００９】即ちこのような要因から、発光素子を採用
する場合、装置全体の消費電力ならびに外形寸法・重量
を小さくすることができ、従来のキセノンランプを使用
した場合に比して管内状況認識装置の小型・軽量化およ
び消費電力の低減化を図れる。従って、小径管に対して
も管内状況の調査を実施できるようになると共に、低電
力の蓄電池等の小型電源を使用できるので、その電源を
光照射装置や撮影装置と共に移動装置に設けることで、
管外から管内への送電用ケーブルを設けなくてもよくな
り、管内状況認識装置の管内での機動性をよくすると同
時に、より遠くまで移動装置を進めることが可能とな
り、広範囲にわたる管内の状況調査が可能となる。

【００１０】尚、光照射装置に、発光素子からの出力光
を管内周に沿ってリング状に照射する副光路調整機構を
設け、光路調整機構と副光路調整機構とを択一的に作動
切り換え自在な光路切換機構を設けてあれば、照射光
を、管内部に一様な状態で照射する状態と、管内周に沿
ったリング状の照射光として照射する状態とを、光路切
換機構を切り換え操作することで、任意に設定すること
ができ、例えば、一様な光照射の結果映し出された状態
で、更に詳しく観察したいとか、管の内周面を特に念入
りに観察したいといった場合には、光路切換機構をリン
グ状光の照射状態に切り換えることで、管内面のみに前
記リング状光が照射されて、コントラストの大なる鮮明
な映像で、管内面の局部状況をより詳細に認識すること
が可能となる。

【００１１】また、光路切換機構の切り換え操作に伴う
管内部の照射状況変化に対応して光学的ガンマ特性を切
り換え自在なガンマ特性切換機構を設けてあれば、一様
な状態の照射光と、リング状の照射光との被照射部分の
コントラストの差を適度に補正して、表示装置の映像の
適正化を図ることが可能となり、より正確な管内状況の
認識を行うことができる。

【００１２】さらに、光照射装置、撮影装置及び移動装
置の負荷に電力を供給する蓄電池を移動装置に搭載する
とともに、移動装置と表示装置側の指令箇所との間で、
撮影装置からの撮影情報を含む制御・情報信号のみの授
受をおこなう信号伝達線を備えた構成とすると、移動装
置側に備えられる装置の電力を殆ど全てこれに備えられ
る蓄電池でまかなうことが可能であるため、信号伝達線
側は撮影情報、さらに例えば各装置に対する制御情報等
の信号の授受を賄えば良いこととなる。従って、この場
合、信号伝達線は従来よりはるかに細く、軽量の伝達線
で済むようになり、検査対象となる管路長を充分に長く
採ることが可能となる。

【００１３】

【発明の効果】よって、本発明の管内状況認識装置によ
れば、装置自体の小型軽量化を図ることができ、小さい
内空断面の対象物にも適応できるようになって、適応範
囲が広がったと共に、エネルギー効率がよく、且つ、よ
り詳細な管内状況の認識が可能となり、正確で経済的な
管内状況認識を実現させることが可能となった。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１の概念図に示すように、ここに説明する管内
状況認識装置１は、対象管の一例であるガス導管２内に
於て前方の管内部３状況を認識するためのもので、ガス
導管２内をその長手方向に沿って走行する移動装置４を
設け、発光素子としての半導体レーザー発振器５と、そ
の半導体レーザー発振器５から出力するレーザー光６を
管内部３に向けて照射する光路調整機構７および副光路
調整機構８とを移動装置４に設け、光路調整機構７と副
光路調整機構８とを択一的に作動切り替え自在な光路切
換機構９を設け、レーザー光６が照射される前方のガス
導管２内を撮影するＣＣＤエリアセンサー１０を設け、
管外の指令箇所１００に設けた駆動・制御操作装置Ｃ
と、表示装置の一例であるモニタテレビＴとに、光ファ
イバー等のケーブルＫを介して情報を送受信自在に構成
してある。

【００１５】移動装置４には、走行のための走行駆動装
置として、車輪４ａ及びその車輪４ａを回転駆動させる
回転駆動部４ｂを備えてある。そして、移動装置４には
さらに回転駆動部４ｂや後述する各装置系（光照射装置
Ｌ、撮影装置Ｖ）のエネルギー源となる蓄電池１１も搭
載してあり、管外からのケーブルＫを介した信号伝達に
よる遠隔操作によって走行自在に形成してある。ここ
で、信号伝達線としてのケーブルＫによって伝達される
ものは、撮影装置Ｖからの撮影情報を含む制御・情報信
号のみである。

【００１６】図２に示すように、半導体レーザー発振器
５は、複数のプリズムや反射鏡で形成された光路変更手
段１２を経由する光路に配置された光路調整機構７また
は副光路調整機構８の何れかを通してレーザー光６を管
内部３に向けて照射できるように形成してある。

【００１７】光路調整機構７は、球レンズで形成してあ
り、半導体レーザー発振器５からのレーザー光線束６ａ
を、管内部３に向けた一様な光（以後一様光６ｂと称す
る）となるように光路を調整することができる。また、
副光路調整機構８は、円錐レンズで形成してあり、レー
ザー光線束６ａを、管内部３に向けた円錐リング状の光
（以後リング光６ｃと称する）となるように光路を調整
することができる。

【００１８】半導体レーザー発振器５及び光路調整機構
７及び副光調整機構８によって、光照射装置Ｌを構成し
てある。

【００１９】また、レーザー光路への前記光路調整機構
７と副光調整機構８の切り換えを行う光路切換機構９
は、光路調整機構７及び副光調整機構８及び一部の光路
変更手段１２を、一体的に支持して、それらを相対姿勢
を替えずにレーザー光線束６ａに交わる方向にスライド
自在に設けてあり、管外からの遠隔操作によって光路切
換機構９のスライド切り替えを行うことで、図に見られ
るように、レーザー光６の経路を変更して光路調整機構
７又は副光調整機構８を通した光照射を可能とする。

【００２０】一方、管内状況認識装置１には、上述の各
構成の他、管外の前記駆動・制御操作装置Ｃによる各操
作によって、管内の各装置系を駆動・制御するための駆
動・制御装置１３を設け、更に、前記光路切換機構９の
切り換え操作に伴う管内部３の例えばコントラスト等の
照射状況変化に応じて光学的ガンマ特性を自動又は手動
で切り換え自在なガンマ特性切換機構１４を備えたカメ
ラ制御器１５を設けてある。

【００２１】前記ガンマ特性は、前記一様光６ｂの照射
時には、γ＝０．４５ 前記リング光６ｃ照射時には、γ＝１ とすることで、適切な状態の画像が得られる。

【００２２】上述した本実施例の管内状況認識装置１に
よれば、前記移動装置４を管内に挿入して、管外の駆動
・制御操作装置ＣによりケーブルＫを介して遠隔操作を
しながら、管内部３にレーザー光６を照射することで、
管内の状況を適宜モニタテレビＴに写し出して観察する
ことができ、且つ、管内状況によっては、照射光の照射
状態を切り換えてより詳細な観察も可能となる。

【００２３】〔別実施例〕以下に別実施例を説明する。

【００２４】〈１〉 先の実施例で説明した光路調整機
構７は、球レンズに限るものではなく、例えば、図３に
示すような半球レンズを用いれば、光路切換手段１２の
プリズムと接触させることが可能となり、半球レンズと
プリズムとの間に気層が介在しないために、光の干渉を
抑制することができる。また、光路調整機構７のさらに
別の実施例として、図４に示すようにロッドレンズ（セ
ルフォックレンズ）を用いるものや、図５に示すように
光ファイバーを用いるものや、さらには、凹レンズ又は
凸レンズを組み合わしたものでも前記一様光６ｂを照射
することが可能である。それらの構成を総称して光路調
整機構７という。

【００２５】〈２〉 前記移動装置４については、単一
構成に限るものではなく、前述の各装置系を分散して搭
載する複数の移動装置４で構成したものであってもよ
く、それらを移動装置と総称する。

【００２６】〈３〉 管内状況を認識する対象となる対
象物は、先の実施例に説明したガス導管２に限定される
ものではなく、例えば、酸欠の危険があって人が立ち入
れない管渠やタンク等を対象としてもよく、且つ、その
形状も円形に限定されるものではない。

【００２７】〈４〉 さらに、上記の実施例において
は、発光素子として半導体レーザー発振器を採用する例
を示したが、同様の目的を達成するものとして発光素子
をしてＬＥＤを採用してもよい。

【００２８】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の管内状況認識装置を表す概念図

【図２】実施例の光路切換機構の作用図

【図３】別実施例の光路調整機構を示す概念図

【図４】別実施例の光路調整機構を示す概念図

【図５】別実施例の光路調整機構を示す概念図

【符号の説明】

２ 管 ３ 管内部 ４ 移動装置 ５ 発光素子 ６ 光 ７ 光路調整機構 ８ 副光路調整機構 ９ 光路切換機構 １０ ＣＣＤエリアセンサー １４ ガンマ特性切換機構 Ｌ 光照射装置 Ｔ 表示装置 Ｖ 撮影装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管（２）の内部を移動するための移動装
   置（４）を設け、管内部（３）に光を照射するための光
   照射装置（Ｌ）と、その光照射装置（Ｌ）から照射され
   た光が当たる前記管内部（３）を撮影するための撮影装
   置（Ｖ）とを前記移動装置（４）に夫々設け、前記撮影
   装置（Ｖ）で撮影した情報を受けて描写自在な表示装置
   （Ｔ）を前記管（２）外に設けた管内状況認識装置であ
   って、前記光照射装置（Ｌ）に、半導体レーザー発振器
   もしくはＬＥＤからなる発光素子（５）と、前記発光素
   子（５）からの出力光（６）を前記管内部（３）に一様
   に照射する光路調整機構（７）とを設け、前記撮影装置
   （Ｖ）をＣＣＤエリアセンサー（１０）で構成してある
   管内状況認識装置。
2. 【請求項２】 前記光照射装置（Ｌ）に、前記発光素子
   （５）からの出力光（６）を前記管（２）内周に沿って
   リング状に照射する副光路調整機構（８）を設け、前記
   光路調整機構（７）と前記副光路調整機構（８）とを択
   一的に作動切り換え自在な光路切換機構（９）を設けて
   ある請求項１に記載の管内状況認識装置。
3. 【請求項３】 前記光路切換機構（９）の切り換え操作
   に伴う前記管内部（３）の照射状況変化に対応して光学
   的ガンマ特性を切り換え自在なガンマ特性切換機構（１
   ４）を設けてある請求項２に記載の管内状況認識装置。
4. 【請求項４】 前記光照射装置（Ｌ）、前記撮影装置
   （Ｖ）及び前記移動装置（４）の負荷に電力を供給する
   蓄電池（１１）を前記移動装置（４）に搭載するととも
   に、前記移動装置（４）と前記表示装置（Ｔ）側の指令
   箇所（１００）との間で、前記撮影装置（Ｖ）からの撮
   影情報を含む制御・情報信号のみの授受をおこなう信号
   伝達線（Ｋ）を備えた請求項１に記載の管内状況認識装
   置。
5. 【請求項５】 前記光路調整機構（７）が、前記発光素
   子（５）から出力される光を、球面レンズ、半球面レン
   ズもしくはセルフォクスレンズで拡大する請求項１に記
   載の管内状況認識装置。