JPH0754803Y2 - 管内テレビ撮影機構における撮影位置検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、地中に埋設したガス管，石油管，水道管等の
管の継ぎ目溶接箇所をテレビカメラで撮影し、地上でモ
ニターする場合において、テレビカメラで撮影した位置
を正確に確認し得る管内テレビ撮影機構における撮影位
置検出装置に関する。

「従来の技術」 従来、地上に埋設されたガス管，石油管，水道管等の管
の継ぎ目溶接部分を検査する場合は、第12図に示す如
く、地面を掘削して管１の一部を切欠し、この切欠した
開口1aから管１内にテレビカメラ２が装備されたカメラ
台車３を挿入し、管１内においてカメラ台車３を走行さ
せ、管１の継ぎ目溶接部分４でカメラ台車３に対しテレ
ビカメラ２を回動させて、継ぎ目溶接部分４を全周に亘
って撮影するようになっている。テレビカメラ２で撮影
した画像は、ケーブル５で地上に設置したモニターテレ
ビ６に映し出して、モニターテレビ６の画像から管１の
継ぎ目溶接部分４の状態を検査している。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、上記従来の方式では、テレビカメラ２で
撮影した画像をケーブル５で地上のモニターテレビ６に
送って単に映し出しているに過ぎず、溶接欠陥があった
場合に、継ぎ目溶接部分４のうちの如何なる位置に欠陥
が生じているかを正確に把握できないのが現状である。
つまり、継ぎ目溶接部分４の全周のうちの一部に欠陥箇
所があると判明した場合において、該欠陥箇所を補修す
るに際し、欠陥位置を正確に把握しておくことが作業性
向上のために必要とされている。ところが、特に300mm
程度の小径管を検査しようとするとそれに見合うように
小型軽量化を図らねばならないことはもとより、管１に
は直管部分の他に曲管部分も多く存在し、該曲管部分を
走行する時に、横揺れ即ちローリングしながら進行方向
に向って移動する。従って、継ぎ目溶接部分４をテレビ
カメラ２で撮影する場合に、カメラ台車３を停止させる
が、このカメラ台車３の停止位置は、第13図に実線で示
す如く、重力方向に対して所定位置に停止することはほ
とんどなく、第13図に破線で示す如く左又は右にローリ
ングしてランダムな角度の位置で停止する。このため、
テレビカメラ２をカメラ台車３に対して正確な角度を認
識しながら回動させても、カメラ台車３のローリング角
を把握できないことから、撮影位置を正確に検出し得な
い。撮影位置を正確に把握するためには、テレビカメ
ラ２の回転角度、カメラ台車３のローリング角の両者
を正確に検出しなければならない。前者ののカメラ台
車３に対するテレビカメラ２の回転角を検出するのに高
度な技術を要せず検出が可能であるが、のローリング
角を検出するには、高度の技術を必要とする。のロー
リング角を検出する装置としてジャイロスコープやエン
コーダが利用可能であるが、極めて高価であること、又
大型のために300mm程度の小径管に挿入するものとして
は実質的に適用できないなどの問題がある。

そこで、本考案は、上記事情に鑑み、地中に埋設された
管に曲管部分が存在してカメラ台車が横揺れしても正確
に撮影位置を認識し得て、かつ小径管においても安価に
かつ簡易に撮影位置を検出し得る管内テレビ撮影機構に
おける撮影位置検出装置を提供することを目的とする。
また、カメラ台車に対するテレビカメラの回動角もモニ
タ装置で受け、両検出値によりテレビカメラによる管内
の撮影位置を常時正確に把握し、停止し、次の箇所の移
動に対しての基準位置が確実に設定できる撮影位置検出
装置を提供することを目的とするものである。

「課題を解決するための手段並びに作用」 本考案は、上記目的を達成すべくなされたもので、請求
項では、地中に埋設した管内を走行するカメラ台車を有
し、該カメラ台車には管内全周面を撮影自在に回転可能
なテレビカメラを搭載し、該テレビカメラにはケーブル
を介して地上のモニタ装置に接続してなる管内テレビ撮
影機構において、前記カメラ台車の走行部に後記ローリ
ング角検出装置を搭載し、該走行台車の前方に突設した
支持材に後記テレビカメラ回動角検出装置を備え、前記
ローリング角検出装置は、円形状に配設した磁気抵抗素
子、およびこの磁気抵抗素子の円形中心に回動軸を配置
し、この磁気抵抗素子の半円部分に対向して配設され、
錘により常時一定位置を保持する半円形状のマグネット
からなる前記カメラ台車の管内での横揺れ方向に応じて
回動する回転式無接触ポテンショメータを１対配置し、
一方の磁気抵抗素子の位置と他方の磁気抵抗素子の位置
とを回転角で90度の角度差を持たせて配置させて構成
し、前記テレビカメラ回動角検出装置は、テレビカメラ
の回動角を回転式ポテンショメータによって回動角を検
出する機能を備えるとともに２つの円板と３つのスイッ
チ機構によりテレビカメラの基準位置を確定する停止機
構を備え、これら検出装置によって検出されるローリン
グ角度とテレビカメラの回動角度の検出を前記テレビカ
メラを固定した支持材に設けた基準位置により算出する
ようにしたものである。

「実施例」 以下に、本考案に係る管内テレビ撮影機構における撮影
位置検出装置の一実施例を図面に基づき説明する。第１
図において、11はカメラ台車である。カメラ台車11は、
ローラ12を有して管13内を走行できるようになってい
る。カメラ台車11の管13内の走行は、ローラ12がモータ
により回転駆動される自走形式の他、自走する駆動車に
連結されて走行する何れの形式であっても可能である。
カメラ台車11は、特に管13の上下左右に曲折する曲管部
分を走行する時に横揺れ、つまりローリングして移動を
し、曲管部分の走行が容易に行い得るようになってい
る。カメラ台車11には、その横揺れに対するローリング
角を検出するローリング角検出装置14を有している。カ
メラ台車11の前部には、パイプ状の支持材15を突設させ
てあり、該支持材15にベアリング16を介してシャフト17
を回動自在に支承する。更に、シャフト17には回転円盤
19を固着する。回転円盤19にはテレビカメラ20を装着で
きるようになっている。回転円盤19には内歯歯車21を有
し、該内歯歯車21をモータ22により回転駆動されるギヤ
23と噛合させてある。モータ22は上記支持材15又はカメ
ラ台車11に架台24を介して取付けるようになっている。
又上記回転円盤19にはギヤ25をボルト止めし、該ギア25
を減速機26の入力軸に有するギア27と噛合させてある。
減速機26の出力軸にはテレビカメラ回動角検出装置28を
連結する。減速機26及びテレビカメラ回動角検出装置28
は、上記支持材15に据え付けるようになっている。上記
テレビカメラ20、ローリング角検出装置14及びテレビカ
メラ回動角検出装置28はケーブル29を介して地上のモニ
ターテレビを備えたモニター装置30に接続することはも
とより、上記モータ22もケーブル31を介して地上の制御
部32に接続するようになっている。

上記モータ22は制御部32からの指令で、第３図に示すよ
うに回転円盤19、即ちこの回転円盤19に固着したテレビ
カメラ20を、時計方向及び反時計方向に360度に加えて
更にオーバーラップ角を加えた角度だけ回動させるよう
になっている。つまり、第２図乃至第４図に示されるリ
ミットスイッチLS₁〜LS₃によってテレビカメラの停止位
置が設定される。この位置を基準にして次の動作が行わ
れる。これらのリミットスイッチLS₁〜LS₃から送信され
る信号が前記制御部32に入力され、回転円盤19の停止位
置が制御される。リミットスイッチLS₁は支持材15に取
付板33を介して装着されており、かつ上記ギア25に減速
機34の入力軸に有するギア35を噛合させ、適宜の減速比
の減速機34の出力軸に減速円板36を装着し、減速円板36
の周面から突設させたカム37にリミットスイッチLS₁の
アクチュエータを当接させるようになっている。第３図
ではこの減速円板36と回転円盤19とは同心円的に作図し
てあるが、第２図から明らかなよう減速用のギア35を介
して減速円板36を配置してあってもよい。上記リミット
スイッチLS₁は第５図に示す如くモータ22によるテレビ
カメラ20の制御範囲の基点にもなっているものである。
リミットスイッチLS₂,LS₃は、上記支持材15に付設され
てあって、第３図に示す如くリミットスイッチLS₁に対
してそれぞれ時計方向及び反時計方向に135度の角度を
持たせて、つまりリミットスイッチLS₂,LS₃の相互間で
は90度（45°＋45°）の角度を持たせて配設させてあ
る。上記リミットスイッチLS₂,LS₃は、各アクチュエー
タが回転円盤19の外周に突出させた係合子38と当接する
ようになっている。リミットスイッチLS₂,LS₃は、第４
図に示す如く、制御部32に対してケーブル31でモータ22
と共に接続されており、かつ正負方向（左右方向）の回
転域を切換えるべくリミットスイッチLS₁が接続されて
いる。制御部32は回転方向を指定する正逆切換器39と、
モータ22を駆動するバッテリ40とを有している。そし
て、上記テレビカメラ20と係合子38と第３図に示すカム
37の端部つまり回転領域切換え点とリミットスイッチLS
₁とは、リミットスイッチLS₂,LS₃を結ぶ仮想線を底辺に
して形成される二等辺三角形の頂点に位置し得るように
予め設定しておく。

この考案の撮影位置検出装置のカメラ台車11に配設した
ローリング角検出装置14について説明する。

このローリング角検出装置14は、第６図に示すように、
磁気抵抗素子41aを円形状に配置し、この両端末に端子T
₁,T₃を設けるとともにこの円形状の磁気抵抗素子41aの
中間点に中間タップT₂を配置してあり、この円形状の磁
気抵抗素子41aの中心位置に回動軸を設け、この円形の
大きさよりやや大きめの半円形状のマグネット42aを回
動自在に設けた回転式無接触ポテンショメータ14aと、
これと全く同一構成で、磁気抵抗素子41bだけ上記磁気
抵抗素子41aと90度の角度差でもって配置した回転式無
接触ポテンショメータ14bとの１対で構成してある。

この構成の詳細についてこの二つは同じであるから片方
のみ第７図において説明すると、カメラ台車11に固定の
ケーシング43内に、半円形状のマグネット42aを円形状
の磁気抵抗素子41aに対向して下側半分に回動自在に軸4
4に固設してある。軸44はベアリング45によりケーシン
グ43に回動自在に支承させてあり、かつ第７図及び第８
図に示す如く錘46を支持材46aを介して一体的に垂設さ
せてある。磁気抵抗素子41a,41bは、磁力の変化により
抵抗値が変化するもので、第９図に示す如く端子T₁,T₃
間に電源47からの入力電力を加えて、マグネット42a,42
bとのラップ領域に応じた値の出力を、端子T₁と中間タ
ップT₂との間から得られるようになっている。各回転式
無接触ポテンショメータ14a,14bは第10図に基づいて後
述する如く、出力特性の直線部分のみを利用するように
してある。

上記テレビカメラ回動角検出装置28は、第11図に示す如
く上記減速機26によりテレビカメラ20の回動角に対して
減速比の比率で回動する可動子48と、可動子48が接触す
る抵抗素子49とから成る回転式ポテンショメータを利用
している。

次に上記構成の管内テレビ撮影機構における撮影位置検
出装置の動作について説明すれば、第１図に示す如く管
13内にカメラ台車11を挿入して走行させる。カメラ台車
11は管13の直管部分はもとより曲管部分を走行する時
に、横揺れつまりローリングしながら走行する。そして
管13の継ぎ目溶接部分13aに位置した時に、テレビカメ
ラ20を回動させて該継ぎ目溶接部分13aの全周を撮影す
る。テレビカメラ20は、カメラ台車11に対して所定位置
に位置決めして管13内に挿入する。つまり、まず制御部
32の正逆切換器39を第４図に実線で示す如く正回転（時
計方向）にセットすると、リミットスイッチLS₂とダイ
オードRe₁との並列回路及びリミットスイッチLS₃を介し
てモータ22に通電して回転円盤19を回動させ、この時リ
ミットスイッチLS₁が負（反時計方向）から正（時計方
向）に切換わる。回転円盤19は、第５図に示す如く、＋
135度回転すると係合子38がリミットスイッチLS₂をOFF
させるがダイオードRe₁とリミットスイッチLS₁を経てバ
ッテリ40からモータ22に通電されて回転し続ける。回転
角＋225度になると、係合子38がリミットスイッチLS₃を
作動させてOFFにし、モータ22への通電が遮断され、回
転円盤19、つまりテレビカメラ20の回転が停止し、この
位置を保持して管13内に挿入するものである。この状態
で継ぎ目溶接部分13aを撮影する場合は、正逆切換器39
を時計方向にセットしてもスタートさせることはできな
いが、第４図に破線で示す如く反時計方向（負方向）に
セットすると、モータ22,ダイオードRe₂、及びリミット
スイッチLS₁とリミットスイッチLS₂との並列回路を経て
通電されて回転円盤19が反時計方向に回転する。回転円
盤19がリミットスイッチLS₁の位置を基点とする−90度
まで回転するとリミットスイッチLS₂がOFFとなるが、ま
だ第３図に示す正領域のつまりリミットスイッチLS₁の
右側の領域にあることから、リミットスイッチLS₁は正
側になっていてモータ22の通電が継続し、回転円盤19が
回転し続ける。更に回転円盤19が回転をして、カム37が
リミットスイッチLS₁と当接して第４図において負の領
域側に切換わるが、リミットスイッチLS₂がONになって
いるために回転をし続ける。回転円盤19が−360度回転
をしてリミットスイッチLS₃を係合子38がOFFにしてもバ
ッテリ40からダイオードRe₂、リミットスイッチLS₂、及
びバッテリ40に至る如く通電をして回転し続ける。回転
円盤19が、−450度回転すると、係合子38がリミットス
イッチLS₂と当接してOFFとし、モータ22の通電を遮断し
て回転を停止する。この状態でカメラ台車11が管13内を
走行して次の継ぎ目溶接部分13aに達してこの部分を撮
影する場合は、正逆切換器39が反時計方向に位置してい
て、モータ22が通電されないが、正逆切換器39を第４図
に実線で示した如く時計方向（正方向）にセットすれ
ば、バッテリ40からダイオードRe₁、リミットスイッチL
S₁とリミットスイッチLS₂の並列回路、及びモータ22を
経てバッテリ40に至る如く通電されて回転円盤19が正方
向（時計方向）に回転する。回転円盤19が時計方向に90
度回転して係合子38がリミットスイッチLS₃をOFFにして
もリミットスイッチLS₁が負側に位置しているから回転
円盤19は回転をし続ける。回転円盤19が回転をしてカム
37がリミットスイッチLS₁を正側に切換えた後に、更に
回転をして450度の位置に達すると、係合子38がリミッ
トスイッチLS₃をOFFにしてモータ22への電通を遮断して
回転を停止させる。従って、回転円盤19つまりテレビカ
メラ20は、時計方向又は反時計方向の何れの場合も90度
だけオーバーラップして450度回転をする。上記動作を
図式化すれば、第５図に示す如き通りである。上記実施
例では回転円盤19の回転中心に対してリミットスイッチ
LS₂,LS₃に90度の角度差を持たせて配設したが、これに
限ることなく適宜のオーバーラップの角度を設定でき
る。減速器34は回転円盤19が上記の如く正負の方向に45
0度回動しても一度だけ所定の位置で動作させるための
ものである。

上記の如くカメラ台車11に対して回転円盤19つまりテレ
ビ20を450度回転させるが、第11図に示す如くこれに応
動してテレビカメラ回動角検出装置28の可動子48も回動
する。可動子48は、回転円盤19の回動に対して減速器26
を介在させて回動させることから回転円盤19が正負の方
向に450度回動しても360度の範囲内、つまり抵抗素子49
の両端管の範囲内で回動する。可動子48は回転円盤19の
回動角に比例して抵抗素子49の端子間電圧を分圧する。
抵抗素子49の分圧電圧はケーブル29を介してモニター装
置30に送信されて、継ぎ目溶接部分13aを映し出してい
るモニターテレビの画像にスーパーインポーズとして重
ねてカメラ台車11に対する回動角を表示する。

一方、ローリング角検出装置14はカメラ台車11のローリ
ング角を検出してモニター装置30のモニターテレビに継
ぎ目溶接部分13aの画像に重ねてスーパーインポーズと
して表示する。つまり、カメラ台車11は管13内をローリ
ングしながら走行し、継ぎ目溶接部分13aをテレビカメ
ラ20にて撮影すべく停止した位置は、特定せずランダム
な横揺れ角を持っている。このような状態にあっても１
対の回転式無接触ポテンショメータ14a,14bの錘46,46が
常時重力方向に向いているので、それぞれのマグネット
42a,42bは定位置にある。一方磁気抵抗素子41a,41bはカ
メラ台車11のローリング角に応じてマグネット42a,42b
に対して横揺れをして角度位置が変化する。この結果磁
気抵抗素子41a,41bは、中間タップT₂を境とする領域Ra,
Rbと対面する範囲が変化し、この変化分に応じて出力値
が得られて、この出力値によりローリング角が検出でき
る。ところが、各回転式無接触ポテンショメータ14a,14
bで計数できる範囲は、第10図に示す如く、カメラ台車1
1のローリングに対して出力特性が直線領域を呈する90
度の範囲のみである。第10図に示す出力特性において、
正弦波の頂部（谷部）は出力電圧の変化分が少なく正確
なローリング角を検出するには精度上期待できず、そこ
で、１対の回転式無接触ポテンショメータ14a,14bの磁
気抵抗素子41a,41bを互いに90度の角度差を持たせて、
それぞれの出力特性（第10図の実線の出力特性と第10図
の破線の出力特性）の直線部分を利用して計測するよう
にしたものである。回転式無接触ポテンショメータ14a,
14bのうちの一方の出力特性の山の部分は、他の回転式
無接触ポテンショメータの直線部で計数するようにし
た。即ち、回転式無接触ポテンショメータ14aが第10図
のＡ状態の如くローリング角±45度の範囲を計測し、又
回転式無接触ポテンショメータ14bが第10図のＢの状態
の如くローリング角45度〜135度の範囲を検出する。更
にカメラ台車11が重力方向に対して135度以上にローリ
ングすると、回転式無接触ポテンショメータ14aがＡの
状態からＡ′の状態に反転し、この状態では135度〜225
度の90度の範囲を測定し、同様に他方の回転式無接触ポ
テンショメータ14bが225度以上ローリングするとＢから
Ｂ′の状態に反転して225度〜315度の範囲を測定する。
この結果、各回転式無接触ポテンショメータ14a,14bで3
60度のローリング角を計測できるものである。カメラ台
車11を管13内に挿入する時は、予め、軸44,44に固定し
て垂下した錘46,46とテレビカメラ20との位置関係を調
節して０度の位置を予め設定してから管13内に挿入する
ことは勿論であり、上記のローリング角はこの０度の位
置を基準にしてある。上記ローリング角検出装置14で計
測したローリング角は継ぎ目溶接部分13aを映し出して
いるモニターテレビにスーパーインポーズとして表示す
る。

従って、モニター装置30のモニターテレビには、テレビ
カメラ20で撮影した継ぎ目溶接部分13aの画像に、ロー
リング角検出装置14で検出したカメラ台車11のローリン
グ角と、テレビカメラ回動角検出装置28で検出したテレ
ビカメラ20の回動角とをスーパーインポーズとして表示
させる。例えば、ローリング角検出装置14で検出したカ
メラ台車11のローリング角が＋40度とし、又テレビカメ
ラ回動角検出装置28によるカメラ20の回動角がリミット
スイッチLS₁を基点として時計方向（正方向）に100度の
位置に溶接欠陥が発見された時は、管13の全周のうちの
最頂点より時計方向に140度周回した位置に溶接欠陥が
あることになる。この溶接欠陥を修復し、又は塗装など
をするには、テレビカメラ20に代えて更にはテレビカメ
ラ20に加えて溶接機や塗装機などを装置すれは、ローリ
ング角検出装置14及びテレビカメラ回動角検出装置28に
よる計測値に基づき修復すべき箇所を割り出して施工を
することが可能となる。

上記ローリング角検出装置14は回転式無接触ポテンショ
メータ14a,14bを２個使用し、それぞれ90度づつ計測分
担させて協働して計測するようにしたが、４個使用して
各々45度づつ分担させて計測させることも可能である。
又回転式無接触ポテンショメータ14a,14bは管13の上下
方向の傾斜角を計測するのにもそのまま利用することが
できる。

「考案の効果」 上記の如く、本考案に係る管内テレビ撮影機構における
撮影位置検出装置によれば、地中に埋設したガス管，水
道管等の管が如何に曲折して配管され、又管内をカメラ
台車が如何にローリングしながら走行しても、重力方向
を基にしてローリング角を検出して地上のモニター装置
に送り、又カメラ台車に対するテレビカメラの回動角も
モニター装置で受けて、両検出値によりテレビカメラに
よる管内の撮影位置を常時正確に把握し、次の修繕に際
し、欠陥箇所に対する作業具の位置決めができる。又小
型化を促進する上でも機構及び構造上頗る便利で小径な
管内にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る管内テレビ撮影機構における撮影
位置検出装置の一実施例を示す管内走行状態の構成図、
第２図はテレビカメラを回動させる機構を示す要部構成
図、第３図はテレビカメラの回動を制御するリミットス
イッチの配置図、第４図はテレビカメラの回動を制御す
る回路図、第５図はテレビカメラの回動を制御する説明
図、第６図はローリング角検出装置の構成図、第７図は
回転式無接触ポテンショメータの構造図、第８図は第７
図の回転式無接触ポテンショメータの側面図、第９図は
第７図の回転式無接触ポテンショメータの回路図、第10
図は第６図のローリング角検出装置の出力特性図、第11
図はテレビカメラ回動角検出装置の構成図、第12図は従
来の管内テレビ撮影機構の走行状態を示す説明図、第13
図は第12図のカメラ台車がローリングする状態を示す説
明図である。 11……カメラ台車、13……管 14……ローリング角検出装置 14a,14b……回転式無接触ポテンショメータ 19……回転円盤、20……テレビカメラ 28……テレビカメラ回動角検出装置 30……モニター装置、32……制御部 41a,41b……磁気抵抗素子 42a,41b……マグネット 46……錘、48……可動子 49……抵抗素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 渡辺 和義 神奈川県横浜市瀬谷区阿久和町4150―１ メゾン向原108号 (72)考案者 小寺 昌利 埼玉県川越市芳野台２丁目８番65号 デン ヨー株式会社埼玉工場内 (56)参考文献 特開 昭64−54234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−154603（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−237401（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−74651（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−25242（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に埋設した管内を走行するカメラ台車
   を有し、該カメラ台車には管内全周面を撮影自在に回転
   可能なテレビカメラを搭載し、該テレビカメラにはケー
   ブルを介して地上のモニタ装置に接続してなる管内テレ
   ビ撮影機構において、 前記カメラ台車の走行部に後記ローリング角検出装置を
   搭載し、該走行台車の前方に突設した支持材に後記テレ
   ビカメラ回動角検出装置を備え、 前記ローリング角検出装置は、円形状に配設した磁気抵
   抗素子、およびこの磁気抵抗素子の円形中心に回動軸を
   配置し、この磁気抵抗素子の半円部分に対向して配設さ
   れ、錘により常時一定位置を保持する半円形状のマグネ
   ットからなる前記カメラ台車の管内での横揺れ方向に応
   じて回動する回転式無接触ポテンショメータを１対配置
   し、一方の磁気抵抗素子の位置と他方の磁気抵抗素子の
   位置とを回転角で90度の角度差を持たせて配置させて構
   成し、 前記テレビカメラ回動角検出装置は、テレビカメラの回
   動角を回転式ポテンショメータによって回動角を検出す
   る機能を備えるとともに２つの円板と３つのスイッチ機
   構によりテレビカメラの基準位置を確定する停止機構を
   備え、 これら検出装置によって検出されるローリング角度とテ
   レビカメラの回動角度の検出を前記テレビカメラを固定
   した支持材に設けた基準位置により算出するようにした
   ことを特徴とする管内テレビ撮影機構における撮影位置
   検出装置。