特許 7488618 内面計測装置用ヘッド、及び内面計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-14

(45)【発行日】2024-05-22

(54)【発明の名称】内面計測装置用ヘッド、及び内面計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20240515BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20240515BHJP

【ＦＩ】

G01B11/24 B

G02B23/24 B

G02B23/24 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023169269

(22)【出願日】2023-09-29

【審査請求日】2023-10-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】720000270

【氏名又は名称】鎌倉 吉寿

(72)【発明者】

【氏名】鎌倉 吉寿

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３０１６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７３９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平４－６６５０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平７－２９４０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平６－８２７０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８

Ｇ０２Ｂ ２３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パイプの内面形状を測定するための内面計測装置用ヘッドであって、
面状の光ビームを前記パイプ内面に照射するための光照射部と、
前記パイプ内面からの散乱光を受光するためのカメラを有する撮像部と、
前記光照射部と前記撮像部との間に配置され、前記光照射部と前記撮像部とを接続するための保持部と、を備え、
前記撮像部、前記保持部、及び前記光照射部は、第1方向に順に配置されており、
前記保持部は、パイプ状の弾性部材を含み、前記撮像部から前記光照射部に向かって前記第1方向にいくにしたがって径が大きくなる略円錐形状を有し、前記保持部が、自在に屈曲するように構成されていることを特徴とする内面計測装置用ヘッド。

【請求項2】

前記カメラを収納するための撮像部筐体を更に備え、前記撮像部筐体は、前方側に前記散乱光を透過可能な窓部を有し、前記保持部が、前記窓部の略中央部に取り付けられて固定されていることを特徴とする請求項１に記載の内面計測装置用ヘッド。

【請求項3】

前記光照射部は、前記第１方向に光を出射する発光素子と、前記発光素子からの出射光を受けて面状に光を反射させるためのミラー部を有し、前記ミラー部の光反射面が前記第1方向に対して４５度以上、かつ６０度以下の範囲の角度を有することを特徴とする請求項１に記載の内面計測装置用ヘッド。

【請求項4】

前記カメラはレンズを有し、前記レンズのピント位置が前記ミラー部から投影した平面シート上の平面近傍に合うように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内面計測装置用ヘッド。

【請求項5】

請求項１～４に記載の内面計測装置用ヘッドと、前記内面計測装置用ヘッドから出力された画像信号を受信し、受信した画像信号を記憶する記憶部と、前記記憶部に記録された画像信号からパイプ内壁の輝度分布を抽出し、パイプ内面形状を測定するための演算部と、前記演算部からの測定値を外部に出力するための表示部と、を備えることを特徴とする内面計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内面計測装置用ヘッド、及び当該内面計測装置用ヘッドを備えた内面計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１及び２には、平面状に光を投影しパイプ内部に照射する投影部とパイプで散乱光を撮像する撮像部と、投影部と撮影部を一個の剛体として保持をする固定部を備えた内面計測装置用ヘッドを持ち合わせており、内面計測装置用ヘッドをパイプ内部に挿入することでパイプ内部の形状計測できる装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2015-230301号公報

【文献】特開2021-113701号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記装置であると、パイプ内部の内面形状計測は直管であれば可能である。しかしながら、曲管のパイプとなると、内面計測装置用装置は投影部と撮像部が一個の剛体となっているため、途端に物理的に困難な状況になる。

【0005】

解決しようとする課題点は、曲がりのあるパイプ内のパイプの形状やパイプの径を計測する手段を有する内面計測用ヘッドもしくは内面計測用装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る内面計測装置用ヘッドは、パイプの内面形状を測定するための内面計測装置用ヘッドであって、面状の光ビームを前記パイプ内面に照射するための光照射部と、前記パイプ内面からの散乱光を受光するためのカメラを有する撮像部と、前記光照射部と前記撮像部との間に配置され、前記光照射部と前記撮像部とを接続するための保持部とを備える。また、前記撮像部、前記保持部、及び前記光照射部は、第1方向に順に配置されており、前記保持部が、自在に屈曲するように構成されていることを特徴とする。

【0007】

本発明に係る内面計測装置用ヘッドでは、撮像部、保持部、及び光照射部は、第1方向に順に配置されている。また、光照射部と撮像部との間に配置された保持部は、光照射部と撮像部とを接続し、自在に屈曲するように構成されているので、曲げ管のあるパイプ内の形状計測データを取得し、パイプの直径の不明なパイプ寸法を知ることができる。したがって、パイプ維持あるいは補修といったメンテナンスに有用である。

【0008】

また、本発明に係る内面計測装置用ヘッドにおいて、前記カメラを収納するための撮像部筐体を更に備えることができる。また、前記撮像部筐体は、前方側に前記散乱光を透過可能な窓部を有し、前記保持部が、前記窓部の略中央部に取り付けられて固定されていることを特徴としてもよい。

【0009】

本発明に係る内面計測装置用ヘッドでは、カメラを収納するための撮像部筐体を更に備えており、この撮像部筐体は、前方側に散乱光を透過可能な窓部を有し、保持部が、窓部の略中央部に取り付けられて固定されている。これにより、前記カメラで撮影されるパイプ内面は概ね画像の周辺部であって、パイプ内面のない画像中心に保持部と光照射部を配置することができるため、内面計測装置用ヘッド自身が障害物にならない撮像することができる。

【0010】

また、本発明に係る内面計測装置用ヘッドにおいて、前記保持部は、パイプ状の弾性部材を含み、前記撮像部から前記光照射部に向かって前記第1方向にいくにしたがって径が大きくなる略円錐形状を有することを特徴としてもよい。保持部が略円錐形状を有することによって、光照射部から照射された光のパイプ内面での多重反射を低減することができる。

【0011】

また、本発明に係る内面計測装置用ヘッドにおいて、前記光照射部は、前記第１方向に光を出射する発光素子と、前記発光素子からの出射光を受けて面状に光を反射させるためのミラー部を有し、前記ミラー部の光反射面が前記第1方向に対して４５度以上、かつ６０度以下の範囲の角度を有することを特徴としてもよい。ミラー部の光反射面が前記第1方向に対して４５度より大きくかつ６０度以下の範囲の角度を有することで、オーバーハング形状があるパイプ内部での計測であっても、計測可能な領域が増加する。

【0012】

本発明に係る内面計測装置用ヘッドにおいて、前記撮像部のカメラはレンズを有し、前記レンズの物体距離が、前記レンズから前記ミラー部までの距離に略等しいことを特徴としてもよい。これにより、レンズの物体距離から外れた位置に配線等を通したとしても、前記カメラでの撮像への影響を減らした撮像を行える。

【0013】

また、本発明に係る内面計測装置は、上記に記載した内面計測装置用ヘッドと、前記内面計測装置用ヘッドから出力された画像信号を受信し、受信した画像信号を記憶する記憶部と、前記記憶部に記録された画像信号からパイプ内壁の輝度分布を抽出し、パイプ内面形状を測定するための演算部と、前記演算部からの測定値を外部に出力するための表示部を備えることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る内面計測装置用ヘッドでは、撮像部、保持部、及び光照射部は、第1方向に順に配置されている。また、光照射部と撮像部との間に配置された保持部は、光照射部と撮像部とを接続し、自在に屈曲するように構成されているので、曲げ管のあるパイプ内の形状計測データを取得し、パイプの直径の不明なパイプ寸法を知ることができる。したがって、パイプ維持あるいは補修といったメンテナンスに有用である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る内面計測用ヘッドを示す概略図である。

【図2】図２は、図１の座標と方向を示す簡略図である。

【図3】図３は、パイプ内部における内面計測用ヘッドの状態を示した図である。

【図4】図４（ａ）は、図１の部品の寸法を定義する図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の拡大図を示す。

【図5】図５は、反射部材の構成を説明する図である。

【図6】図６（ａ）は、パイプ内部における内面計測用ヘッドの光跡の状態を示した図である。また、図６（ｂ）は、反射面付近の拡大図である。

【図7】図７は、図１の配線を説明するための部分図である。

【図8】図８は、透明窓の構成を説明するための図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る内面計測用装置を概略的に示す図である。

【図10】図１０は、図１に示す内面計測用ヘッドでパイプ内部をカメラで撮影した時の画像（写真）の一例を示す図である。

【図11】図１１は、図１に示す内面計測用ヘッドの照射部とカメラ照明より光を投影しリングゲージを撮影した時の画像（写真）の一例を示す図である。

【図12】図１２は、図１に示す内面計測用ヘッドの多重反射防止を説明するための図である。図１２において、上部に上面図を示し、下部に正面図を概略的に示した。

【図13】図１３(ａ)は、透明固定具を用いた内面計測装置における光跡を説明するための図である。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿って切り取った断面図である。

【図14】図１４は、第１実施形態に係る内面計測装置のブロック図を示す図である。

【図15】図１５は、第１実施形態に係る内面計測方法のフローチャート図を示す図である。

【図16】第２実施形態に係る内面計測用ヘッドを示す概略図である。

【図17】図１７は、図１６に示す内面計測用ヘッドによる多重反射を説明するための図である。図１７において、上部に上面図を示し、下部に正面図を概略的に示した。

【図18】図１８（ａ）は、第３実施形態に係る内面計測用ヘッドを示す概略図である。また、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に沿って切り取った断面図である。

【図19】第４実施形態に係る内面計測用ヘッドを示す概略図である。

【図20】図２０（ａ）は、オーバーハングのあるパイプ内部に内面計測装置用ヘッド1を挿入した場合の光跡を示した図である。また、図２０（ｂ）は、オーバーハングのあるパイプ内部に内面計測装置用ヘッドを挿入した場合の光跡を示した図である。なお、図２０（ａ）において、（ａ）－１は、反射位置Ｐ１の拡大図を示し、（ａ）－２は、反射部材２２近傍の拡大図を示す。また、図２０（ｂ）において、（ｂ）－１は、反射位置Ｐ１の拡大図を示し、（ｂ）－２は、反射部材２１－1近傍の拡大図を示す。

【図21】図２１は、第４実施形態に係る内面計測方法のフローチャート図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。本発明はパイプの内面の形状および寸法を計測する装置であるが、前記パイプは配管、排水等に係る建築部材や、AT油路といった自動車部品であり、スキーブーツの内面等である。以降、各部品の位置関係について説明するが、特にことわりがない場合に前方から後方に各部品が接続する前提で説明する。

【0017】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るパイプの検査装置を含むパイプの内面計測装置用１（今後ヘッド１と略す）の概略的に示す正面よりみた構成図であって、図９は第１実施形態に係るパイプの検査装置を含むパイプの検査装置の構成を概略的に示す正面よりみた構成図である。計測装置１１００の構成は、 （１)光を計測対象に面状の光線を照射する光照射部2と、（２) 計測対象で散乱した光跡を観測する撮像部3と、（３) 光照射部2と撮像部３の間にあって、それぞれに接続し、自在に屈曲する保持部４からなる、ヘッド1と、（４)ヘッド１を走査する走査部５に接続しており、更に （５）ヘッド１から出力された画像信号を受信し、画像信号を記憶する記憶部６１と前記記憶部に記録された画像信号からパイプ内壁の輝度分布を抽出しパイプ内面形状を測定するための演算部６２と演算結果を出力する表示部６３からなる成果物算出部６を備える内面計測装置１１００である。

【0018】

光学部品で構成されているヘッド１は、外力を受けると保持部４が屈曲することにより、狭く曲げがあるパイプ内にあってもヘッド１はパイプ内部に送り込むことが可能となる(図３参照)。また、ヘッド１の配置において、撮像部３の撮影面の前面に光照射部2と保持部４を配置するといった、一見すると設計ミスと思われる機械構成であるが、パイプの内面計測に影響のない領域に光照射部2と保持部４を配置によって、計測に使用する視野を有効に利用する、特徴を有しているパイプの内面形状を測定するための内面計測装置用ヘッドである。以降、各部品等の詳細説明するに従って、次第に理解できる。

【0019】

光照射部２は面状光線を投影する部材であるが、第１実施形態においては、平面状の光線を投影する部材である。光照射部２の部品は反射部材２１、保護材２８、光源２２，照射部筐体２３より構成する。

【0020】

光源２２の配置について説明をする。光源２２は、指向性の高い光を出射する発光素子であって、細くコリメートされた点光源を発光部Ｅ1より出射するもので、指向性の高いレーザあるいはLEDといった発光素子をもった部品である。

【0021】

ここで、第1方向Ax1と座標の定義をする。図２は図１を簡略した図であり、直交座標系Ｓが示されており、発光部E1より出射する光線BMの方向をヘッド１の第1方向とする。また、ｚは第１方向Ａｘ１の方向、図２においてX軸は正面方向、Y軸は上方方向を向く。

【0022】

反射部材２１の構造を説明する。反射部材２１は図４の２１ａあるいは２１bの２つの構造である。２１ａについて説明する。反射部材２１ａは所定の高さと直径をもつ円筒の土台に、反射面が第1方向Ax1に対して４５度の角度を有した円錐形状の部品（１）、及び前記円筒の直径と同じ内径で長さは前記円筒より数ミリ長い透明菅（２）、の２つの部品で構成したものであって、前記透明感（２）の内部に前記円錐形状の部品（１）を挿入し端面を合わせ、接着等で固定したものである。
次に２１ｂについて説明する。ガラスや透明樹脂といった光透過する素材の円柱材に反射面が第1方向Ax1の負の方向に対して４５度の角度の円錐形状をくりぬいた部品であって、円錐の斜面で全反射する光学部品である。

【0023】

次にミラー保護材２８の構造について説明する。ミラー保護材２８の形状は、反射部材２１の外径と同じ長さの半球などの滑らか外径で、反射部材２１の面と接着しヘッド１の先頭部の形状を滑らかな形状になる形状であればよい。素材は樹脂や金属などであればよく、特に指定はない。

【0024】

反射部材２１と照射部筐体２３ａとの接続について説明する。
照射部筐体２３ａの片端は内径が反射部材２１の外径程度の円筒であり、反射部材２１を照射部筐体２３ａに差し込む構造になっており、反射部材２１内の円錐頂点を後方に向け、照射部筐体２３ａに挿入し、ネジ等の固定部品で固定する。反射部材２１と保護材２８との固定方法について説明する。どちらの部品も端面ほぼ同じ径の円の面になっており、接着し固定する。

【0025】

反射部材２１は指向性の高い光源と組み合わせることによって平面状のビーム（以降平面シートPBMと呼ぶ）を生成する部品である。平面シートPBM生成の仕組みを、図６の拡大図(a)を参照し説明する。光源2２の出射部E１より出射した光線は反射部材２１の円錐頂点近傍の斜面を反射するため、円錐頂点起点に放射状に広がるといった、円錐の頂点を通りｘｙ平面上を通る平面シートPBMを生成する。既に商用化されている部品のため更なる詳細説明は省略する。

【0026】

照射部筐体２３は照射部筐体２３a照射部筐体２３ｂと２つの部品で構成される。照射部筐体２３aは円筒形状を基本とし、照射部筐体２３ｂは前記照射部筐体２３aの外径と同じ外径の円柱形状が基本であって、照射部筐体２３aの後方の端面に照射部筐体２３ｂをネジ等で固定する。照射部筐体２３aは、前方に反射部材２１に接続しており、照射部筐体２３a内径は反射部材２１の外径と一致しており、前方から反射部材２１を照射部筐体２３aに挿入し、接着等で固定するのだが、反射部材２１の円錐ミラー頂点は照射部筐体２３aの外部にある必要がある。照射部筐体２３aの内部は空洞があって、光源２２が挿入されているが、円錐の頂点に向けて、光源２２の発光部E1よりコリメートされた光線が出射するように照射部筐体２３aの外部からイモネジ等で光源２２の位置を調整し固定する。固定後、光照射部より、平面シートPBMが生成されない場合は、再調整もしくは部品の交換をする。
照射部筐体２３ｂの中央に弾性部材４１を挿入可能なメスネジがあり、弾性部材４１をねじ込みことによって、弾性部材４１を後方に接続する。

【0027】

撮像部３はカメラを主部品の、計測対象物上の光跡を撮像する部材であり、配線等を収納する部品でもある。撮像部3の構成部品は、カメラ３1とカメラ側面に取り付けたカメラ照明３７と前記カメラ３１とを収納するカメラ筐体３３ａとカメラ筐体３３ｂ（カメラ筐体３３ａとカメラ筐体３３ｂをまとめてカメラ筐体３３とする。）と、前記カメラ筐体３３ａの内面に設置して配線を整理する導線３４より構成する。

【0028】

カメラ３１は、CMOSやCCDカメラなどの撮像素子を有して、この撮像素子が受像した光を光変換し電気尊号として出力する、いわゆるエリアカメラと対物レンズを取り付けられたものである。カメラ３１上のE2の位置に開口部であって、対物レンズの後方に所定の距離を離しエリアカメラを配置する。カメラ３１に取り付けられている集光レンズの物体距離は、集光レンズの中心と反射部材２１の反射面の先端までの距離とすることで、集光レンズのピントを平面シートPBM上の平面近傍に合わせる。

【0029】

カメラ３１はカメラ筐体３３ａの内部に設置する部品であり、カメラ筐体３３ａの外部よりネジ等の固定具を使ってカメラ３１の位置を調整かつ固定する。ネジの配置の一例として、カメラ筐体３３ａのほぼｘｙ平面に平行である任意の２断面において、それぞれの断面にほぼ等間隔に３か所の６個のイモネジを設置し、カメラ３１の撮像した像を見ながら、像の中心に後述する固定具４２が写るように、前記イモネジの締め具合を調整する。これは、カメラ固定３１の一例であって、例えばカメラ筐体３３ｂにカメラ３１を固定しても構わない。

【0030】

図６は、パイプ等計測対象Wにヘッド１を挿入し、照射部２の反射部材２１、光源２２とカメラ３１の概略図である。カメラ３１は、反射部材２１から投影した平面シートPBMをW上で散乱させ、その散乱光を撮影する部品である。ヘッド１をパイプA1に挿入して撮影した一例が図１0であって、パイプ内面は閉鎖した空間であるため通常は真っ暗であるが、平面シートPBMがパイプにあたっている部分のみ明るくなるため、円筒形内部を撮影すると、真っ暗な背景の中に円あるいは楕円に近いリング状の光跡となる像を撮像できる。

【0031】

カメラ照明３７はカメラの周辺にLED等の小型で無指向性の光源を配置する。図９はカメラ照明３７をドーナツ状の基盤の上に複数のLEDを配置し、前方を照らす方向にカメラ３１の周りに設置したものである。ただし、LEDは1灯以上あればよい。カメラ照明３７電源は基板からケーブル５１の＋電源とグランドの電線と接続する。カメラ照明３７の効果はパイプ内部の観察の際、照明として使用する。パイプ等の径の計測や形状計測だけであれば、取り外しても構わない部品である。LEDは広く市販されているため、詳細説明を省略する。

【0032】

カメラ筐体３３ａ、カメラ筐体３３ｂは撮像部３を一つの剛体としてまとめるための部品である。素材は、金属であっても樹脂であっても構わない。カメラ筐体３３ａの形状は外形ｒ１、内径ｒ２の円筒形状を基本とし、前方の端面は後述する透明窓４３（外径ｒ０ (r2 < r0 < r1），厚さｄ４の円柱）と勘合するように、直透明窓４３の同程度の円筒形状がくりぬかれている（図７参照）。カメラ筐体３３ｂはカメラ筐体３３ａの外径と等しい円柱であって、後述するケーブル５１を通すコネクタが取り付けられている、もしくは穴が開いている。

【0033】

透明窓４３との固定は透明窓４３の固定方法の説明した通りである。
カメラ３１との固定はカメラ３１の固定方法の説明した通りである。カメラ筐体３３ａとカメラ筐体３３ｂの固定は、ネジ等を使って固定する。

【0034】

導線３４の配置について図7を参照に説明する。構造はアイボルトなどでの部品もしくは、カメラ筐体３３ａの内側に溝を付けても構わないし、ここではアイボルトとした場合で説明する。カメラ筐体３３ａの内部にあって、カメラ筐体３３ａの前方から例えば１０ｍｍ程度入った断面に、導線３４を後述する電線４５の数分を等間隔の位置にボルト等をカメラ筐体３３ａへ差し込むのが望ましい。更に第１方向の反対方向のカメラ筐体３３ａの後方から例えば１０ｍｍ入った断面平行へ移動した位置にも導線３４を設置する。導線３４の効果は、カメラ３１の前方にある後述する電線４５を弛ませないためである。

【0035】

保持部４は光照射部２と撮像部３の中間にあって、２つの部材をつなげ合わせるとともに、自在に屈曲可能であって光照射部２と撮像部３の相対位置を変化し、計測に影響少ない位置に各部品を配置する機能を有する部材である。

【0036】

弾性部材４1は、空中部を有するパイプ形状であって、弾性部材としてコイルバネを含む部品であって、次の条件がある。
・ 弾性部材４1の外形は、寸胴の弾性状のバネの形状が望ましく、ばねの外径やピッチを、特定のねじの規格の外径やピッチに対応する。
・ 弾性部材４1は中空部を有する。
・ 弾性部材４1の中空部に給電するためのケーブル４4配線が通してある。
・ 多重反射を防ぐ黒染め等の表面処理をする。
弾性部材４１のサイズについては、「計測範囲を確保する配慮」で後述する。
固定具４２は貫通穴付きネジであって、そのネジの径とピッチは弾性部材４１の内径とピッチを合わせた部品である。

【0037】

弾性部材４1は前方に照射部筐体２３ｂと接続し、後方に透明窓４３と接続する。弾性部材４1の照射部筐体２３ｂとの接続方法は、弾性部材４1の外形は寸胴型のオスネジとして扱い、対応したメスネジを照射部筐体２３ｂの中心にあり、ナット等使用しねじ止めする。弾性部材４1は透明窓４３との接続方法は透明窓４３の中央に、弾性部材４1の外形に対応したメスネジがあって、ナット等を使って透明窓４３に取り付ける。さらに、後方から弾性部材４1の内面をメスネジとして、貫通穴付きネジ等の固定具４２を使って固定する。

【0038】

弾性部材４1の２つの効果を説明する。
・ 屈曲することでヘッド１を、細くて曲管のパイプであっても、パイプ内部を通過できる。（１）
・ ヘッド１を第1方向Ax1上の狭い範囲にまとめることによる、光学的障害物の回避。（２）
・ 多重反射防止（３）
以下に弾性部材４1の効果（１）について説明する。計測装置１の外径の2割程度広いパイプWに、本発明のヘッド１と弾性体に代わり剛体である内面計測装置用ヘッドを後方から力を加えた場合の比較を、図３を使って説明する。剛体であると、光照射部2は点線のようにパイプWを突き破ってしまうなどパイプあるいはヘッド１の破損あるいは、後方から力を加えてもパイプ壁面で止まってしまう。一方、弾性部材４1があると、光照射部2とパイプWは接し、弾性部材４1に圧力がかかるのだが、圧力を緩和するパイプの奥方向へ弾性部材４1が曲がり、光照射部２は破損なくパイプWに挿入する。効果（２）については「計測範囲を確保する配慮」、（３）については「カメラ３１の像の品質向上について」で後述する。

【0039】

透明窓４３の素材は透明の樹脂もしくはガラスである。その形状は図８にある通りに円柱もしくは上下２平面あるN角柱（Nは整数）であって、面弾性部材４1の取り付け用に貫通穴がほぼ中央あり、両端面は機械加工精度範囲内で平面かつ平行になっている。透明窓４３の厚さは、弾性部材４1を第1方向Ax1に配置する機能を有するため透明窓４３の貫通穴で弾性部材４１を挿入するが、弾性部材４１を固定可能な厚さが必要である。一例であるが、透明窓４３の外径がφ10ｍｍとしたとき、厚さ1.5ｍｍの円柱形状であり、貫通穴の径は2.6ｍｍを使用する。外形サイズについては、「計測範囲を確保する配慮」で後述する。

【0040】

透明窓４３は中央にメスネジがあり、弾性部材４１差し込み固定する。また、透明窓４３は筐体３３ａと接続する。筐体３３ａと透明窓４３と接続部分の説明をする。筐体３３ａの前方先端には、外径はｒ０、厚さｄ４の円筒形状の切抜きがあって、そこに透明窓４３を差し込みとイモネジ等の固定部品で固定する。

【0041】

透明窓４３の３つの効果について説明する。
・ 撮像部３の保護（１）
・ 遮蔽物を減らし、カメラ３１で広範囲に光線を取り込み可能とする部材（２）
・ 多重反射防止（３）
３つの効果の詳細を説明する。
（１）撮像部３内部の保護である。筐体３３ａの前方にあって、筐体３３ａの蓋としての機能を有する。（２）は計測対象W上の任意の位置で散乱した光がカメラ３１に到達するまでに、通過する部品は透明菅４３のみで、たった１枚の透明窓の上下端面の平面が界面であり、そのほかの界面は存在しない。先行事例と比較するが、特許文献１（特開2015-230301号公報）および特許文献２（特開2021-113701号公報）は、透明窓にあたる構造が円筒形状の筒であって、界面は２つではあることは同じであるのだが、曲面を通過る。図１３(a)は特許文献１および特許文献２の装置の散乱光の様子を示しており、beam1あるいはbeam２が光跡である。また図１３(ｂ)はbeam1の透明窓に入射ｂ１、侵入光ｂ２，透過光ｂ３の様子を上面から見た図である。透明窓は平面であれば、入射光ｂ１と透過光ｂ３は平行になるのだが、曲率をもっているため、入射光と透過光は平行にならず、散乱光は複雑な光路の光線を撮像するため、後述する成果物算出部６における、成果物算出プロセスにおける算出結果に影響を及ぼす。
（３）は「カメラ３１の像の品質向上について」で後述する。

【0042】

ケーブル４４は2本以上電線を束ねた、光源２２へ電源を送信する部材である。ケーブル４４に備わっている電線のうちの2本は、照明２１の＋端子、グランド端子に接続する。ケーブル４４は筐体３３ａ内に配線するのだが、その先はケーブルの被覆を剥がし、電線に分岐した構造であって、電線部分を電線４５とする。

【0043】

ケーブル４４は照明２１の＋、グランド端子に接続するが、半田では接続が弱いため圧着等で固定する。照明２１ケーブル４４は更に、弾性部材４1と透明窓４３の中心を通り、筐体３３ａ内に入り込み、ケーブルは被覆を剥がし電線に分岐するが、その電線部を電線４５とする。いずれの電線４５も、透明窓４３の平面に沿ってそれぞれ異なる導線３４を通過し、弾性部材３５に接続する。電線４５のうち照明２１の＋とグランド端子に接続しているものは、後述するケーブ５１の＋、グランド線に結線する。電線４５の配置は配線イメージ図７の通りに、筐体３３ａ内の電線４５は、それぞれ離れた位置に配線することが望ましい。電線４５の配線は、電池や電源コンセントに直接接続しても構わない。また、電源の周波数や電圧を制御するコントローラに接続しても構わない。

【0044】

走査部５はカメラ３１の第1方向Ax1に接続しているカメラケーブル５１（ケーブル５１と略す）が後方へ伸びており、その先端は後述する成果物算出部６と電源に接続する。一例は作業員が内面計測ヘッド１を手動で挿入装置一例であるが、ロボット等に取り付けても構わない。ケーブル５１はカメラ３１に接続し、カメラ３１とコンピュータ間の通信媒体であって、USBケーブル、カメラリンク、LANケーブル等であって、規格が定まっている一般的なケーブルである。図１において、カメラ電源はバスパワーを想定しているが、電源をコンセントと接続しても構わない。また、カメラ３１を制御するコントローラと接続しても構わない。ケーブル５１は電線を束ねたものであるが、光ファイバー等の素材もあっても、計測対象の曲げ半径に対応していれば使用しても構わないが、この場合カメラ筐体３３内には光ファイアバー先端にレンズ取り付けてあって、受像素子を有するカメラ３１はカメラ筐体３３外の光ファイバーの端に取り付けることになる。

【0045】

成果物算出部６はヘッド1から出力された画像信号を受信し、受信した画像信号を記憶する記憶部６１と、前記記憶部に記録された画像信号からパイプ内壁の輝度分布を抽出し、パイプ内面形状を算出するためのCPUを含む演算部６２と、モニタである表示部６３より構成される。例えば、成果物算出部６はPCやタブレットや携帯電話等である。
また、成果物算出部６は、ヘッド１より出力した画像信号を受信後、パイプ内面形状データ取得とパイプの径といった幾何情報（円もしくは楕円）を算出する手段を有する部材であるが、本発明の方法にて後述する。

【0046】

（計測範囲を確保する配慮について）
ヘッド１の基本部品の配置を示した図４を使って、部品配置あるいは部品寸法を適切に選択することによって、カメラ３１の撮像視野を確保と、ヘッド１自身が計測の影響を及ばさないことを説明する。
図4中の文字の説明を行う。
ｆはカメラ３１のレンズ中心のz軸上の位置
α１は頂点を前記ｆにあって、固定具４２のｙz平面を通る1直線とで作られる二等辺三角形においての頂点の半分の角度
α２はカメラ３１のレンズのいわゆる画角の半分の角度
ｄ１は前記ｆと透明窓４３の第１方向の負方向にある平面との点と平面間距離
ｄ２は前記ｆと平面シートPBM上の面の距離であって、いわゆる物体距離。
ｄ３は前記ｆと照射部筐体２３の第１方向の負方向にある端面にある平面との点と平面間距離
Ｄ１１は固定具４２のｙ軸方向の長さの半分の距離
Ｄ１２は頂角２×α ２で高さｄ １の二等辺三角形の底辺の長さの半分の距離
Ｄ２１は頂角２×α １で高さｄ ２の二等辺三角形の底辺の長さの半分の距離
Ｄ２２は頂角２×α ２で高さｄ ２の二等辺三角形の底辺の長さの半分の距離
Ｄ３は頂角２×α １で高さｄ 3の二等辺三角形の底辺の長さの半分の距離
Ａ 前記fを通り、第1方向Ax1に対してα 1の角度以下の領域

【0047】

パイプ内面計測の際は、ヘッド１をパイプの中に挿入するが、ヘッド１から先の第1方向Ax1には大概パイプの中は空洞であって、側面にはパイプの壁面が存在する。この状態で、カメラ３１で撮影すると、パイプは概ね撮像画像の周辺に撮像され、画像中心にはパイプの像はないということである。
カメラ３１の前面に光照射部２と保持部４が存在するためヘッド１自身が写りこむが、パイプの像と重ならない画面中心にヘッド１の像をまとめた構造になっている。その具体的な構造は、特定領域内（領域A）に光照射部２と保持部４納めることである。このため、カメラ３１の撮像において、ヘッド１自身の像は画像のほぼ中央には、ぼやけた固定具４２が写るのだが、電線４５以外の光照射部２，保持部４は写りこまない。
電線４５の写りこみ関しては、カメラ３１の前面に電線４５を通過するが、カメラ３１の集光レンズのピントはレンズ中心fからd 2離れた平面シートＰＢＭに合っており、電線４５はレンズ中心fからd １離れていることから、被写界深度が（d 2 - d 1）/２以下となる構成にすることにより、電線４５の像のボケが大きくなり、計測への影響は小さくなる。被写界深度は、レンズの仕様から計算するもしくは、実測した値を使ってもよい。

【0048】

図１１はリングゲージRGを計測対象物とし、リングゲージ内にヘッド１を挿入し、光照射部２より平面シートPBMと、カメラ照明３７を照射し、カメラ３１で撮像した画像である。中心の六角形の穴付きネジである固定具４２が写りこんでおり、光照射部２，保持部４本体は隠れて見えない。また、電線４５が３本あって、画像中心から６時、７時、９時方向にあることは認識できるのだが、平面シートPBMはくっきりと見えており、電線４５があるのだが計測への影響は少ない。平面シートPBMはくっきりと見えることと計測に影響ないことは、後述する「内面計測方法」で取り上げる。

【0049】

次に、最大計測範囲Ｄ２２と最小計測範囲Ｄ２１について説明する。
最大計測範囲Ｄ２２は、透明窓４５の直径を２・d２・tan(α1)より大きくすることで、２・d２・tan(α1)である。
最小計測範囲Ｄ２１は、２・d２・tan(α２)であって、領域Aの境界を平面シートPBMの通る平面との断面の円の直径に対応する。また、計測範囲の確保から２・Ｄ２１＜Ｄ２２は必要である。各部品の寸法は領域Aに収まる光照射２、保持部４であればよく、Ｄ２１とＤ２１を設定し、領域A内に光照射２および保持部４を組みたてることが出来れば、光照射２と保持部４の各部材の寸法を自由に決めて構わない。

【0050】

（カメラ３１の像の品質向上について）
次に、ヘッド１はカメラ３１の像の品質向上するための次の2つの効果を有する。
・ 光学的に歪の少ない構造（１）
・ 多重反射対策（２）
次に（１）について説明する。先行する内面計測装置（特許文献１）と比較する。先行する内面計測装置は、光照射部２と撮像部３を透明円筒材ＧＬで固定する内面計測装置で図１３の構造である。計測対象Ｗからの散乱光は曲率のある透明円筒材ＧＬを通過するが、光線の透明円筒材ＧＬ透過する光跡をＧＬの上面より見た拡大図１３（ｂ）を参照すると、計測対象Ｗからの散乱光の透明窓ＧＬへの入射光b1と、透過光が透明窓ＧＬから出る光b3の方向は異なる。本発明の内面計測ヘッド１においては、光照射部２より照射する平面シートＰＢＭは計測対象Ｗでの散乱光はカメラ３１に入射するがヘッド１上を通過する部品は両端面平行の平面を持つ透明窓４３のみである。従って、計測対象Ｗからの散乱光の透明窓４３入射光と、透過光が透明窓４３から出る光との角度は一致するため、歪み補正はより単純となる。

【0051】

次に（２）多重反射防止の説明を行う。本発明のヘッド１は２種類の多重反射の防止の仕組みを持っている。まずは一つ目の多重反射防止策を説明する。光照射部２の構造は、カメラ３１で撮影する像に、多重反射といった撮影する画像の品質を低下する原因を除去もしくは低減する効果を有している構造であることを説明する。先行する内面計測装置（図１３参照）は、反射部材２１あるいは光源２２を固定する際に、透明窓４３とは異なる構造であって、図１３の通りに、カメラ筐体３３と透明円筒ＧＬが接続し、先端に反射部材２１あるいは光源２２を収納する照射部筐体筐体２３に接続する構造である。この装置を使って、カメラ３１の像を撮影すると、点P１の散乱光が、透明体の内部で反射することで、複数の経路で光線が達してしまうことによるゴースト画像が得られることがある。ここでのゴースト画像とは、散乱光が、カメラ３１に到達する前に、更に反射をしてしまい、本来存在しない位置に何かしらの像がカメラ撮影画像に現れることを指す。図１３では、散乱光beam１のみカメラ３１到達したいところだが、散乱光beam２もカメラ３１に到達することであり、この散乱光beam２がゴースト画像を引き起こす。原因は、カメラ３１の光軸に対して、透明円筒ＧＬは反射面が垂直方向であるためで、反射光がカメラ３１に向かう。本発明の透明窓４３の配置であると、透明窓４３の面の法線は第1方向Ax1にほぼ平行であって、入射光z軸負方向の光線が透明窓４３の面で反射するとz軸正方向にむくため、カメラ３１へ反射光は入らず多重反射を防ぐ。

【0052】

次に、二つ目の多重反射防止策を説明する。鏡面に近い計測対象Wである場合に発生する多重反射対策である。図１２は、計測対象Wの内面に計測装置１を挿入し、平面ビームを照射すると、W上の点Pで２方向に分かれて、カメラ３１に到達する例を示した(a)上面図、 (b)側面図である。beam1のみカメラ３１で観測したいところであるが、計測対象Wが鏡面に近いため、点P２で反射したbeam2もカメラ３１へ到達する。点Pの光線が複数の経由、いわゆるゴースト画像が発生し、画像の品質を低下している。その対策として、beam2の通り道に“光を吸収する障害物”を設置すると、beam2はカメラ３１に到達前に消滅し、ゴースト画像は消滅する。本発明の具体的な方法としては、弾性部材４1を光吸収する障害物として設置することである。

【0053】

（内面計測方法）
本願発明の計測方法に用いる装置は内面計測装置１１００であり、図１４は本実施形態に係る内面形状計測装置を説明するブロック図であり、図１５は本実施形態に係る内面形状計測方法を説明するフローチャート図である。以下に示す内面形状計測方法は、あくまで一例であり、この構成に限定されず、適宣変更が可能である。

【0054】

ヘッド１移動工程ＳＴ１０１の後には、直管判定工程ＳＴ１０２があって、撮像場所が直管上か曲管であるかの判定をする。撮影部３に備えているカメラ照明３７でパイプ内部全体を照らし撮影部３によって撮像をするが、画像中心のヘッド１の像にヘッド１自身が写りこんでいる場合、保持部が屈曲しているためヘッド１は曲菅上にあると判定する。曲菅上であると、ヘッド１移動工程ＳＴ１０１へ戻る。

【0055】

直管判定工程ＳＴ１０２の後には、面状ビーム照射工程ＳＴ１０３では、カメラ照明３７を消灯した上で、計測対象Wへ向けて光照射部２をより光シートＰＢＭを、照射を実施する。

【0056】

面状ビーム照射工程１０３の後の、撮影工程ＳＴ１０４では、計測対象W上の散乱光を撮像部３で撮影を実施する。例えば、パイプ内部であれば、図１０のようなおよそ円の画像が得られる。

【0057】

撮影工程ＳＴ１０５の次の、画像歪み補正工程ＳＴ１０６では、撮影された画像の歪みを補正するプロセスを、パイプ内面形状を測定するための演算部6で実施される。像面はCCDあるいはCMOSといった受光素子がほぼ等間隔の二次元に配置されているが、その受光素子対応する物体面はレンズ等の歪があり、等間隔になっていない。この工程は物体面も像面同様におよそ等間隔配置をする工程であって、歪み補正テーブル参照に 二次元のデータ列を再配置することにより、物体面の像がｔ０間隔で二元に配置されている画像を実現する。

【0058】

画像歪み補正工程ＳＴ１０６の次の、成果物算出工程ＳＴ１０７では、パイプ上の光跡の座標算出することと、座標算出したデータ群からパイプの内径を算出する工程であって、パイプ内面形状を測定するための演算部61で実施される。座標算出する方法のもっとも単純な方法を説明する。ＳＴ１０６で得られた画像は歪みを取り除かれた平面状の光線とパイプ面との交線上の光跡画像である。その画像の中心を原点、画像の水平右方向をX軸、鉛直方向をY軸とした座標とすると、座標算出は、画像中心からX軸方向に対してΘ度角度方向の画像の輝度データ列を取り出し、そのデータ列の輝度分布のピークとなる位置ｒ０を取得し、極座標で表すと（Θ、ｒ０×０）なる。Θを例えば０度から３６０度を１度単位実施し、合計３６０個の座標値を取得する。このようにして、パイプの１断面の座標値を取得する。
輝度分布を使ってピークとなる位置ｒ０を取得するが、図１１の電線４５のボケがあっても輝度分布の形状の強度が小さくなるだけであって、ピーク位置ｒ０を求めらし、楕円フィッティングをする。楕円フィッティングは一般的なソフトウェアプログラムのライブラリを使えばよいが、求めた短軸をパイプの径とする。得られたパイプの径あるいは、パイプ内面の座標値は、CADで読み込み可能なフォーマットあるいはアスキーフォーマットで電子ファイルとしてメモリ上に保存する、あるいは表示部で表示する。

【0059】

装置の精度確認として、作業前あるいは作業後もしくはその両方のタイミングで、リングゲージといった基準具での計測値に変化があるか確認することを推奨する。基準具での計測値が基準具の値とずれている場合はずれ量を補正量とし、装置に組み込むことを行っても構わない。基準具の繰り返し計測が、装置仕様に合っていない場合は内面計測ヘッド１を取り換えることを推奨する。

【0060】

（第２実施形態）
第２実施形態の正面よりみた構成図は図１６であって、構成は第１実施形態を基本とし、多重反射の防止強化したパイプの内面形状を測定するための内面計測装置用ヘッド１２０であって、第１実施形態と同様の成果物算出部と表示部を備えたものが内面計測装置１２００である。第１実施形態との違いは、内面計測方法は同様であって、弾性部材の形状は、図１６の弾性部材４１－２にある通りに、第1方向にいくにしたがって径が大きくなる略円錐形状を円錐型の弾性部材とした部品に違いがある。前記弾性部材の形状は、ちょうど図４の光照射部２と撮像部３の間にあって、領域Aに近い形状になっており、固定具４２と照射部筐体間のカメラ３１からでは隠れて撮像できない範囲、可能な限り全体に配置した形状である。

【0061】

多重反射の通り道に差し込むことで阻害するという仕組みは第１実施形態と同様であって、体積の大きな障害物を配置するほど多重反射防止強化となり、第１実施形態の寸胴形状よりサイズを大きくカメラ３１の撮像に影響ない最大の体積をもつ形状が領域Aに近い形状となったものである。図１7の一例は、点P１への光線は、第１実施形態の内面計測ヘッド１では多重反射を防げないが、第２実施形態では障害物の容積が増えることによって多重反射の低減する一例である。

【0062】

（第３実施形態）
第３実施形態の正面よりみた構成図は図１８（ａ）であって、構成は第１実施形態を基本とし、第１実施形態の弾性部材４１の復元力強化と配線の代用の機能を有した補強部材４１－３としたパイプの内面形状を測定するための内面計測装置用ヘッド１３０であって、第１実施形態と同様の成果物算出部と表示部を備えたものが内面計測装置１３００である。また、図１８（ｂ）は照射部筐体２３ｂの面を通るＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
次に、第１実施形態との機械構成の違いを説明する。
・ ケーブル４４を廃止し、代わりに２本の電線４８を使用し、照明２１の電源供給端子に結線する。
・ 弾性部材４１を廃止し、弾性部材４６－１と補強部材４６－２を使用する。
弾性部材４６－１の構成は、伝導性の素材であって、外径、全長、弾性の構造を同一である２つの弾性材を使用し、その前方端に前記電線４８と接続し、その後方端に電線４５と接続する。補強部材４６－２の構成は、たとえば、弾性部材４１-３と同形状の電線等を配線しない弾性材を１本以上使用する。
・ 照射部筐体３３ｂ-３及び透明窓４３－３に、弾性材４６－１および補強材４６－２をネジ等で固定するが、その固定位置は照射部筐体３３ｂ－３及び透明窓４３－３のほぼ中心位置にあって、距離D‘１１（＝0.5×d１×tan(0.5×α２)）以下の円に外接、あるいは円の内部にある必要がある（図１８（ｂ）参照）。この条件を満たす照射部筐体３３ｂ－３及び透明窓４３－３のメスネジ等の径あるいは弾性部材４１－３および弾性部材４１－４の外径とする必要がある。（ｄ１とα２は第１実施形態での定義参照）
・ 弾性材４６-1および補強材４６－２の個数が増え部品の外径が細くなったため、弾性部材４１と比較して屈曲時に弾性部材および補強部材から加わる透明窓に掛かる応力が弱く分散されるため、透明窓４３-３を薄くでき、その一例を述べる。第１実施形態においては、外径１０ｍｍのアクリル素材の透明窓４１の例で厚さ１.５ｍｍの円柱に１つの貫通穴径２.６ｍｍであったが、外径１０ｍｍのアクリル素材の透明窓４３であれば、厚さ１. ０ｍｍの円柱に３の貫通穴の外径がφ０.６～０．８ｍｍでよい。なお、内面計測方法は第１実施形態と同様である。

【0063】

第３実施形態の効果は次の通りである。
・ 弾性部材と補強部材と複数の弾性部材で保持することによる弾性部と透明窓の補強
・ 配線を弾性材の空中を通さず、給電用の電線の屈曲はないため、電線の断線等の故障リスク減少

【0064】

（第４実施形態）
内面計測装置１４００の構成は照射部２と演算部６以外は同様であって、内面計測用ヘッド１４０（以後１４０と略す）と操作部、演算部、表示部を持った内面計測装置である。第４実施形態の正面よりみた構成図は図1９であって、構成は第１実施形態の光照射部２の代わりとなる照射部２４０では円錐形状の光線（円錐ビームＣＢＭと今後する）を照射する部品であって、パイプ内の出っ張りといったオーバーハングのある計測を可能とするものである。第１実施形態との構造の違いは、反射部材２１の形状において、第１実施形態ではミラー部の光反射面が前記第1方向に対して４５度であったが、４５度より大きく、かつ６０度以下の範囲の角度を有することを特徴とする反射部材２１-１であって、図5の２１aの反射面を前記角度に変更した部品が図5の２１ｃであり、図5の２１ｂの反射面を前記角度に変更した部品が図5の２１ｃである。また、２１ｅのように、円錐内面を反射面とした部品でもよい。更に、光源２２を内面計測ヘット外部に設置したレーザを光源とし光ファイバー介し、反射面で反射することで円錐ビームＣＢＭを照射してもよく、その場合配線４４と電線４５はコリメート光を照射可能なレンズを持った光ファイバーに置き換え、光ファイバーは照射部筐体内部から弾性部材４１の中を通り、カメラ筐体に入り更にコネクタもしくは穴を通り外部にある光源に接続しても構わない。光ファイバーの照射部筐体内部の固定は照明部筐体外部から固定部材で固定するが、コリメート光を照射可能なレンズの位置を光出射位置E１とし、位置合わせおよび固定は第１実施形態の光源２２の固定と同様である。
撮影部、保持部は第１実施形態と変更がないため説明を省略する。

【0065】

次に図２０を使ってオーバーハングがあるパイプ内部の計測を可能とする仕組みを説明する。平面シートＰＢＭではカメラ３１では撮像されないが、円錐ビームＣＢＭではカメラ３１で撮像可能な一例である。図２０（a)のように、平面シートPＢＭよりパイプWに照射される点P１とカメラを結ぶ直線にパイプがあって自身が障害となってカメラ３１では撮像できない。一方、図２０（ｂ)の、円錐ビームＣＢＭよりパイプWに照射される点P１とカメラ３１を結ぶ直線には障害物はなく計測可能である。ミラー反射面が４５度より大きくなると、４５度と比べて点P１のz座標は負の方向にあって、点P１での散乱角度が狭くなるためオーバーハングといった障害物を避けやすくなる。

【0066】

（内面計測方法）
第４実施形態の内面計測方法のフローチャート図は図２１であって、第１実施形態の方法と成果物算出工程ＳＴ１０７を成果物算出工程ＳＴ１１７に差し替えた以外はすべて同様であるため、成果物算出工程ＳＴ１１７についてのみ説明する。ＳＴ１１７は画像歪み補正工程ＳＴ１０６の次に実施される。画像歪み補正工程ＳＴ１０６では、歪みを取り除かれた円錐状の光線とパイプ面との交線上の光跡画像を得られるが、その画像の中心を原点、画像の水平右方向をX軸、鉛直方向をY軸とし説明する。成果物算出は、座標算出とパイプ径算出等である。座標算出について説明する。画像中心からX軸方向に対してΘ度角度方向の画像の輝度データ列を取り出し、そのデータ列の輝度分布のピークとなる位置ｒ０を取得し、円筒座標系で表すと（Θ、ｒ０×ｔ０、r×ｒ０×ｔ０）なって、第１実施形態と異なり円錐は立体のビームを使用することで座標値は３次元座標系で表すデータ列となる。Θを例えば０度から３６０度を１度単位実施し、合計３６０個の座標値を取得する。このようにして、パイプ内面の１断面の座標値を取得する。
また、パイプ径算出は、楕円フィッティングの前処理に1断面データ列の平面フィッティングを追加し、実施する。平面フィッティングのアルゴリズムは、広く使われているため省略する。平面フィッティングした平面とパイプ内面の１断面の座標値各座標値の距離は、パイプ内面形状が円筒状であると一定範囲内に収まる。従って、平面からの各点距離の分散が装置仕様の精度以内であればパイプの内面は円筒形状であると判断し、径を算出する楕円フィッティングへ進む。楕円フィッティングからパイプ径を算出する方法は第１実施形態と同様である。得られたパイプの径あるいは、パイプ内面の座標値は、CADで読み込み可能なフォーマットやアスキーフォーマットの電子ファイルとしてメモリ上に保存する、もしくは表示部で表示する。

【符号の説明】

【0067】

１、１２０，１３０，１４０ 内面計測装置用ヘッド
２ 光照射部
２１ 反射部材
２１-1 反射部材
２２ 光源
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｂ－３ 照射部筐体
２８ 保護材
３ 撮像部
３１ カメラ
３３、３３ａ、３３ｂ カメラ筐体
３４ 導線
３７ カメラ照明
４ 保持部
４１、４１－２、４６－１ 弾性部材
４２固定具
４３、４３－３ 透明窓
４４ ケーブル
４５ 電線
４６－２ 補強部材
５ 操作部
６ 成果物算出部
６１ 記憶部
６２ 演算部
６３ 表示部
１１００、１２００，１３００，１４００ 内面計測装置

【要約】

【課題】曲がりのあるパイプ内のパイプの形状やパイプの径を計測する手段を有する内面計測用ヘッドもしくは内面計測用装置を提供することである。
【解決手段】本発明に係る内面計測装置用ヘッドは、面状の光ビームをパイプ内面に照射するための光照射部と、パイプ内面からの散乱光を受光するためのカメラを有する撮像部と、光照射部と撮像部との間に配置され、光照射部と撮像部とを接続するための保持部とを備える。また、撮像部、保持部、及び光照射部は、第1方向に順に配置されており、保持部が、自在に屈曲するように構成されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】