特開 2022-150220 管内検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022150220

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】管内検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/954 20060101AFI20220929BHJP

【ＦＩ】

G01N21/954

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021052714

(22)【出願日】2021-03-26

(71)【出願人】

【識別番号】000180070

【氏名又は名称】山陽特殊製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岸 貴志

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA82

2G051AB01

2G051AB02

2G051AC17

2G051BA01

2G051BB03

2G051CA07

2G051CD04

(57)【要約】

【課題】検査精度に優れる管内検査装置の提供。
【解決手段】管内検査装置２は、管１０の内部にあって、この管１０の内面１０Ａを検査するための装置である。この管内検査装置２は、１又は２以上のカメラ４、及び、それぞれのカメラ４を、その光軸Ａ１が内面１０Ａに向く姿勢で保持する、ホルダ８を備える。好ましくは、カメラ４の光軸Ａ１は内面１０Ａに直交する。好ましくは、カメラ４の数が２以上である。管１０の軸方向から見られたときに、周方向において内面１０Ａのいずれもの箇所が、いずれかのカメラ４の撮影範囲に含まれる様に、ホルダ８はカメラ４を保持する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

管の内部にあってこの管の内面を検査するための装置であって、
１又は２以上のカメラ
及び
それぞれのカメラを、その光軸が前記内面に向く姿勢で保持する、ホルダ
を備えた、管内検査装置。

【請求項2】

前記カメラの光軸が前記内面に直交する、請求項１に記載の管内検査装置。

【請求項3】

前記カメラの数が２以上であり、
前記管の軸方向から見られたときに、周方向において前記内面のいずれもの箇所が、いずれかのカメラの撮影範囲に含まれる様に、前記ホルダが前記カメラを保持する、請求項１又は２に記載の管内検査装置。

【請求項4】

１又は２以上の照明を更に備え、
前記ホルダが、それぞれの照明を、その光軸が前記内面に向く姿勢で保持する、請求項１から３のいずれかに記載の管内検査装置。

【請求項5】

前記照明の光軸が前記内面に直交する、請求項４に記載の管内検査装置。

【請求項6】

前記照明の数が２以上であり、
前記管の軸方向から見られたときに、周方向において前記内面のいずれもの箇所が、いずれかの照明の照射範囲に含まれる様に、前記ホルダが前記照明を保持する、請求項４又は５に記載の管内検査装置。

【請求項7】

前記ホルダが前記カメラを保持する本体と、前記内面に当接して前記本体を支持する支持とを備える、請求項１から６のいずれかに記載の管内検査装置。

【請求項8】

前記支持が前記内面に当接して前記本体を前記管内を軸方向に移動可能にする移動具を備える、請求項７に記載の管内検査装置。

【請求項9】

前記内面から前記本体までの距離が前記支持のそれと異なる型替支持を備え、
前記本体に取付けられた前記支持が前記型替支持と交換可能である、請求項７又は８に記載の管内検査装置。

【請求項10】

１又は２以上のカメラと、それぞれのカメラを、その光軸が前記内面に向き姿勢で保持する、ホルダとを、前記管内に挿入する行程
及び
前記カメラで前記内面を撮影する行程
を含む、管内検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管内検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼管などの管の検査では、管の内面の、疵、付着物、変色等が検査される。管内を目視で検査することは、容易でない。そこで、管内をカメラで撮影して検査することが考えられる。その様な管内検査装置が、特許文献１に記載されている。

【0003】

この管内検査装置では、管の端面にカメラが対向して配置される。カメラの光軸は、管の軸方向に向けられる。このカメラで、管の開口から管の内面が撮影される。このカメラで撮影された管の内面の画像では、管の開口近辺と管内奥とでは明るさが異なる。この明るさの変化は、管の内面の検査精度を損なう。そこで、この管内検査装置では、管の内面を分割した領域毎に、濃度の基準範囲を設けて管の内面を検査する。この管内検査装置は、明るさの変化による、検査精度の低下を抑制しうる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－２４２２３３公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この管内検査装置では、カメラの光軸が管の軸方向に向けられている。このカメラで管の内面が撮影される。カメラの光軸と撮影される内面とがなす角度が小さい。この管内検査装置は、内面の疵、付着物、変色などの位置、形状及び大きさの正確な把握を妨げる。

【0006】

本発明の目的は、検査精度に優れる管内検査装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る管内検査装置は、管の内部にあって、この管の内面を検査するための装置である。この管内検査装置は、
１又は２以上のカメラ
及び
それぞれのカメラを、その光軸が前記内面に向く姿勢で保持する、ホルダ
を備える。

【0008】

好ましくは、前記カメラの光軸は、前記内面に直交する。

【0009】

好ましくは、前記カメラの数は２以上である。前記管の軸方向から見られたときに、周方向において、前記内面のいずれもの箇所がいずれかのカメラの撮影範囲に含まれる様に、前記ホルダは前記カメラを保持する。

【0010】

好ましくは、この管内検査装置は、１又は２以上の照明を更に備える。前記ホルダは、それぞれの照明を、その光軸が前記内面に向く姿勢で保持する。

【0011】

好ましくは、前記照明の光軸は、前記内面に直交する。

【0012】

好ましくは、前記照明の数は２以上である。前記管の軸方向から見られたときに、周方向において、前記内面のいずれもの箇所がいずれかの照明の照射範囲に含まれる様に、前記ホルダが前記照明を保持する。

【0013】

好ましくは、この管内検査装置は、前記ホルダが前記カメラを保持する本体と、前記内面に当接して前記本体を支持する支持とを備える。

【0014】

好ましくは、前記支持は、前記内面に当接して前記本体を前記管内を軸方向に移動可能にする移動具を備える。

【0015】

好ましくは、この管内検査装置は、前記内面から前記本体までの距離が前記支持のそれと異なる型替支持を備える。前記本体に取付けられた前記支持が前記型替支持と交換可能である。

【0016】

本発明に係る管内検査方法は、
１又は２以上のカメラと、それぞれのカメラを、その光軸が前記内面に向く姿勢で保持する、ホルダとを、前記管内に挿入する行程
及び
前記カメラで前記内面を撮影する行程
を含む。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る管内検査装置では、ホルダが、カメラを、その光軸が管の内面に向く姿勢で保持する。これにより、管の内面の疵、付着物、変色などの位置、形状及び大きさが、正確に把握されうる。この管内検査装置は、検査精度に優れる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る管内検査装置の正面図である。

【図2】図２は、図１の線分II－IIで示される断面図である。

【図3】図３は、図２の線分III－IIIで示される断面図である。

【図4】図４は、図２の線分IV－IVで示される断面図である。

【図5】図５は、図１の管内検査装置の支持が型替支持に交換された使用状態が示された説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

【0020】

図１に示された管内検査装置２は、３台のカメラ４と、３台の照明６と、これらを保持するホルダ８とを備える。この管内検査装置２のカメラ４及び照明６の台数は、特に限定されない。カメラ４及び照明６の数は、１でもよく、２でもよく、更に４以上の多数であってもよい。

【0021】

図１には、管内検査装置２で検査される管１０が２点鎖線で示されている。図１の紙面に垂直な方向が管１０の軸方向である。この管１０は、円筒形状を備える。図１には、この管１０の断面が示されている。管１０は、例えば鋼管である。

【0022】

図１及び図２に示される様に、ホルダ８は、本体１２及び一対の支持１４を備える。本体１２は、３台のカメラ４と３台の照明６とを保持する。なお、ホルダ８は、カメラ４を介して照明６を保持してもよく、照明６を介してカメラ４を保持してよい。それぞれのカメラ４に本体１２内を通る電線４Ａが接続されている。それぞれの照明６に本体１２内を通る電線６Ａが接続されている。

【0023】

一対の支持１４は、管１０の内面１０Ａに当接し、管１０内において本体１２を所定位置に位置させる。この支持１４は、本体１２を管１０の半径方向中央に位置させる。このホルダ８は一対の支持１４を備えるが、支持１４の数は１でもよく、３以上の多数であってもよい。

【0024】

図１及び図２の二点鎖線Ａ１は、カメラ４の光軸を表す。この光軸Ａ１は、カメラ４のレンズの中心と焦点とを通る直線である。図１に示される様に、この光軸Ａ１は、管１０の内面１０Ａに直交している。ホルダ８は、カメラ４の光軸Ａ１を内面１０Ａに直交させてカメラ４を保持している。

【0025】

図１及び図２の二点鎖線Ａ２は、照明６の光軸を表す。この光軸Ａ２は、照明６の光源の中央と照明６の照射領域の中央とを通る直線である。図１に示される様に、この光軸Ａ２は、管１０の内面１０Ａに直交している。ホルダ８は、照明６の光軸Ａ２を内面１０Ａに直交させて照明６を保持している。

【0026】

図３に示されるように、支持１４は、取付１６と、３本の脚１８と、３本のローラ２０とを備える。取付１６は、本体１２に着脱可能に取り付けられる。それぞれの脚１８は、取付１６から管１０の内面１０Ａ（図１参照）に向かって伸びている。これらの脚１８は、周方向に等間隔で配置されている。それぞれの脚１８の先端部にローラ２０が回転可能に取り付けられている。脚１８及びローラ２０の数は、本体１２を管１０内の所定の位置に配置できればよく、２であってもよいし、４以上の多数であってもよい。

【0027】

この支持１４では、取付１６は本体１２が嵌められる挿入孔１６Ａと、本体１２に取付１６を固定するボルト１６Ｂとを備える。この挿入孔１６Ａ及びボルト１６Ｂは、取付１６が本体１２に固定可能であればよく、これに限られない。

【0028】

それぞれの脚１８は、弾性体としてバネ２２によって、伸縮可能である。脚１８が自然長の状態から縮められることによって、脚１８が伸びる向きにバネ２２が付勢力を生じる。このバネ２２は例示であって、他の弾性体であってもよく、空圧シリンダや油圧シリンダであってもよい。

【0029】

それぞれのローラ２０は、管１０の内面１０Ａに当接しつつ回転可能である。このローラ２０の回転によって、支持１４は管１０の軸方向に移動可能である。ローラ２０は、ホルダ８の内面１０Ａへの当接部として、また、移動具として機能する。

【0030】

図４の両矢印Ｌ１は、本体１２から管１０の内面１０Ａまでの距離を表している。両矢印θ１は、周方向に隣り合うカメラ４の光軸Ａ１がなす中心角を表す。この管内検査装置２では、周方向に隣合うカメラ４の光軸Ａ１がなす中心角θ１が等しくなる様に、３台のカメラ４が周方向に配置されている。

【0031】

図５には、この管内検査装置２の他の使用状態が示されている。この管内検査装置２は、更に、型替支持２４を備える。図５では、本体１２に型替支持２４が取り付けられている。図５では、管１０より小径の管２６に、管内検査装置２が挿入されている。図５の両矢印Ｌ２は、本体１２から管２６の内面２６Ａまでの距離を表している。この距離Ｌ２は、管１０における距離Ｌ１より短い。この型替支持２４は、この距離Ｌ２に対応して本体１２からローラ２０の外端までの長さが、支持１４のそれに比べて短い。この型替支持２４のその他の構成は、支持１４のそれらと同様にされている。なお、支持１４の長さと型替支持２４の長さとは、それぞれ外力が加えられていない状態において、本体１２からローラ２０の外端までの自然長として求められる。

【0032】

この管内検査装置２を用いた管内検査方法が説明される。この管内検査方法では、管内検査装置２が、管１０の開口から管１０内に挿入される（ＳＴＥＰ１）。この行程（ＳＴＥＰ１）では、ローラ２０が内面１０Ａに当接する。バネ２２が縮められ、ローラ２０が内面１０Ａに押し付けられる。これにより、本体１２は管１０内で半径方向中央に位置させられる。カメラ４の光軸Ａ１は内面１０Ａに直交させられる。

【0033】

それぞれの照明６が内面１０Ａを照らす。それぞれのカメラ４が内面１０Ａを撮影する（ＳＴＥＰ２）。行程（ＳＴＥＰ２）では、３台のカメラ４によって、周方向において内面１０Ａのいずれもの箇所が撮影される。管内検査装置２は、管１０内を軸方向に移動しつつ、内面１０Ａを撮影する。これにより、管１０の内面１０Ａの全体が撮影される。

【0034】

この管内検査方法では、３台のカメラ４で撮影された画像から、内面１０Ａの疵、付着物、変色が検査される（ＳＴＥＰ３）。

【0035】

また、管２６の管内検査方法では、管内検査装置２の本体１２から支持１４が取り外される。本体１２に型替支持２４が取り付けられる。型替支持２４が取り付けられた管内検査装置２が、管２６の開口から管２６内に挿入される。この様にして、管内検査装置２は図５の使用状態にされる。そして、前述の管１０と同様に、管２６の内面２６Ａが検査される。

【0036】

管内検査装置２は、カメラ４の光軸Ａ１を管１０の内面１０Ａに直交させてカメラ４を保持するホルダ８を備える。カメラ４は、光軸Ａ１を内面１０Ａに直交させて、内面１０Ａを撮影する。光軸Ａ１を直交させることで、撮影範囲に生じる明るさの差異は小さい。また、この管内検査装置２は、疵、付着物、変色の位置、形状及び大きさを正確に確認できる。

【0037】

この管内検査装置２では、ホルダ８は、光軸Ａ１を管１０の内面１０Ａに直交させてカメラ４を保持するが、これに限られない。疵、付着物、変色の位置、形状及び大きさを正確に確認する観点から、ホルダ８は、カメラ４を光軸Ａ１が内面１０Ａに向く姿勢で保持すればよい。本発明において、光軸Ａ１が内面１０Ａに向くとは、光軸Ａ１と内面１０Ａとの交差角度が６０°以上であることをいう。

【0038】

疵、付着物、変色の位置、形状及び大きさを正確に確認する観点から、光軸Ａ１と内面１０Ａとの交差角度は大きいことが好ましい。この交差角度は、好ましくは、７５°以上であり、更に好ましくは８０°以上であり、特に好ましく８５°以上である。この交差角度は、９０°以下である。この交差角度は、光軸Ａ１と内面１０Ａとの交点における内面１０Ａの接線を含み、管１０の軸方向に拡がる平面を仮想平面とするとき、この仮想平面と光軸Ａ１がなす角度として求められる。

【0039】

このホルダ８は、３台のカメラ４が周方向に並べられている。この管内検査装置２は、管１０内の周方向に広範囲に撮影しうる。周方向に広範囲に撮影する観点から、管内検査装置２が２台以上の複数のカメラ４を備えることが好ましい。

【0040】

また、この管内検査装置２では、管１０の軸方向から見られたときに、周方向において内面１０Ａのいずれもの箇所が、いずれかのカメラ４の撮影範囲に含まれる様に、ホルダ８がカメラ４を保持することが好ましい。

【0041】

この管内検査装置２では、それぞれのカメラ４の光軸Ａ１と周方向に隣り合う他のカメラ４の光軸Ａ１となす中心角θ１が等しくなる様に、３台のカメラ４が周方向に並べられている。この中心角θ１を等しくすることで、この管内検査装置２は、少ない台数のカメラ４で、周方向全体を撮影できる。この観点から、それぞれのカメラ４の光軸Ａ１と周方向に隣り合う他のカメラ４の光軸Ａ１となす中心角θ１が等しくなる様に、カメラ４が周方向に並べられることが好ましい。

【0042】

この管内検査装置２は、照明６の光軸Ａ２を管１０の内面１０Ａに直交させて、照明６を保持するホルダ８を備える。照明６は、光軸Ａ２を内面１０Ａに直交させて、内面１０Ａを照射する。光軸Ａ２を直交させることで、照明６の照射範囲に生じる明るさの差異は小さい。この管内検査装置２は、疵、付着物、変色の位置、形状及び大きさを正確に確認できる。

【0043】

この管内検査装置２では、ホルダ８は、光軸Ａ２を内面１０Ａに直交させて照明６を保持するが、これに限られない。疵、付着物、変色の位置、形状及び大きさを正確に確認する観点から、ホルダ８は、照明６を光軸Ａ２が内面１０Ａに向く姿勢で保持すればよい。本発明において、光軸Ａ２が内面１０Ａに向くとは、光軸Ａ２と内面１０Ａとの交差角度が６０°以上であることをいう。この交差角度は、光軸Ａ２と内面１０Ａとの交点における内面１０Ａの接線を含み、管１０の軸方向に拡がる平面を仮想平面とするとき、この仮想平面と光軸Ａ２がなす角度として求められる。

【0044】

この管内検査装置２では、管１０の軸方向から見られたときに、周方向において内面１０Ａのいずれもの箇所が、いずれかの照明６の照射範囲に含まれる様に、ホルダ８が照明６を保持することが好ましい。

【0045】

管内検査装置２では、照明６の光軸Ａ２は、内面１０Ａに直交している。これにより、管内検査装置２は、カメラ４の撮影箇所での影や明暗を低減できる。この影や明暗を低減する観点から、ホルダ８は、光軸Ａ２をカメラ４の光軸Ａ１に沿わせて照明６を保持することが好ましく、照明６の光軸Ａ２をカメラ４の光軸Ａ１に平行にして照明６を保持することが更に好ましい。影や明暗を低減する観点から、光軸Ａ１と光軸Ａ２との交差角度は、好ましくは１５°以下であり、更に好ましくは１０°以下であり、特に好ましくは５°以下である。また、同様の観点から、照明６は、カメラ４の周辺に配置されることが好ましい。

【0046】

ホルダ８は、カメラ４を保持する本体１２と、管１０の内面１０Ａに当接して本体１２を支持する支持１４とを備える。この支持１４によって、カメラ４を保持する本体１２は、内面１０Ａに対して所定の位置に配置される。この観点からホルダ８は、管１０の内面１０Ａに当接する支持１４を備えることが好ましい。このホルダ８は、カメラ４の撮影精度の向上に寄与しうる。

【0047】

支持１４は、移動具としてのローラ２０を備える。このローラ２０によって、本体１２は管１０内を軸方向に移動可能である。この管内検査装置２は、内面１０Ａを軸方向に位置を変えて撮影できる。この観点から、管内検査装置２は、移動具を備えることが好ましい。この移動具として、ローラ２０に代えて、ボールやベルト等が用いられてもよい。

【0048】

この管内検査装置２では、支持１４の脚１８は、バネ２２によって、伸縮可能である。これにより、管１０と口径が異なる他の管にも、そのまま使用しうる。

【0049】

更に、管内検査装置２は、距離Ｌ１に対応する長さの支持１４と、距離Ｌ２に対応する長さの型替支持２４とを備える。本体１２に取付けられた支持１４は型替支持２４と交換可能であり、本体１２に取り付けられた型替支持２４は支持１４と交換可能である。この管内検査装置２は、管１０と口径が大きく異なる管２６にも使用できる。この観点から、管内検査装置２は、型替支持２４を備えることが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

以上説明された方法は、管の内面の検査装置に広く適用されうる。

【符号の説明】

【0051】

２・・・管内検査装置
４・・・カメラ
６・・・照明
８・・・ホルダ
１０、２６・・・管
１０Ａ、２６Ａ・・・内面
１２・・・本体
１４・・・支持
２０・・・ローラ
２４・・・型替支持

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】