JP6957381B2 - In-pipe inspection system - Google Patents
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Description
本発明は、搭載されている撮像部で配管内の進行方向を撮像しながら走行する管内走行装置を備える管内検査システムに関する。 The present invention relates to an in-pipe inspection system including an in-pipe traveling device that travels while capturing an image of the traveling direction in the pipe with an on-board imaging unit.
近年、中空の管状部材(以下、「配管」と称する)の敷設状態を調査したり、当該配管の内部状態を観察し検査するための装置として、配管内部を撮像しながら走行する管内走行装置についての提案が種々なされている。 In recent years, as a device for investigating the laying state of a hollow tubular member (hereinafter referred to as "pipe") and observing and inspecting the internal state of the pipe, an in-pipe traveling device that travels while imaging the inside of the pipe. Proposals have been made in various ways.
例えば、土中等に埋設されている水道管やガス管等の配管は、埋設された時期から相当の長時間が経過しているものが存在しているため、経年変化等による不具合等が懸念されており、その内部状態を観察し検査したいという要望がある。 For example, some pipes such as water pipes and gas pipes that are buried in the soil have passed a considerable amount of time since they were buried, so there are concerns about problems due to aging. There is a request to observe and inspect the internal state.
又、これらの水道管やガス管等の配管は、埋設工事の際の資料等が散逸したり、若しくは紛失しているような場合もあるため、その埋設経路等が不明なものも存在する。 In addition, some of these pipes such as water pipes and gas pipes have unknown burial routes, etc., because there are cases where materials, etc. during burial work are scattered or lost.
従って、これらの配管を対象とするメンテナンス工事を行うに際しては、その埋設場所を特定する必要があり、そのために、これら配管の現状における敷設状態を調査したいという要望もある。 Therefore, when performing maintenance work on these pipes, it is necessary to specify the burial place, and for that reason, there is also a request to investigate the current laying state of these pipes.
更に、これらの配管は、内部直径が小さいものが多い上に、長い距離に亘って曲折を持って形成されているのが普通である。従って、当該配管の内部を状況に応じて自在に走行し得るように、外部制御装置からの駆動制御を受けたり、若しくは自身に内蔵される制御部によって自律的に走行することができるように構成した形態の、いわゆる自走式の管内走行装置についての提案がなされている。 Further, many of these pipes have a small internal diameter and are usually formed with bends over a long distance. Therefore, it is configured so that it can freely travel inside the pipe according to the situation, can receive drive control from an external control device, or can autonomously travel by a control unit built in itself. Proposals have been made for so-called self-propelled in-pipe traveling devices in this form.
従来の自走式の管内走行装置においては、配管の内壁面に対する自己の距離情報や姿勢情報と、自己の位置情報(例えば緯度経度情報)等に基づいて走行制御を行う技術が周知である。 In the conventional self-propelled in-pipe traveling device, a technique for performing traveling control based on its own distance information and attitude information with respect to the inner wall surface of the pipe and its own position information (for example, latitude / longitude information) is well known.
例えば、管内走行装置が配管内部を走行する際には、配管の曲折部や分岐部において内壁面に衝突することなく、曲折部や分岐部に沿って所望の方向に向けてスムーズに走行させる制御が必要である。そのために、従来の管内走行装置は、配管内部の曲折部や分岐部を判別して走行経路を設定すると同時に、走行中の自己の姿勢制御を行うといった制御が行われる。 For example, when the in-pipe traveling device travels inside the pipe, it is controlled to smoothly travel in a desired direction along the bent portion or the branched portion without colliding with the inner wall surface at the bent portion or the branched portion of the pipe. is required. For this purpose, the conventional in-pipe traveling device is controlled to determine a bent portion or a branch portion inside the pipe, set a traveling route, and at the same time control its own posture during traveling.
ところで、管内走行装置には進行方向を撮像する撮像部が搭載されており、この撮像部は管内走行装置に固定されているため、図10(a)に示すように、表示部(モニタ)101に表示される配管内の撮像画像(以下、「管内画像」と称する)は、重力方向に対して管内走行装置10の上下方向に設定した装置軸を一致させれば、管内画像と配管内の重力方向とは一致する。しかし、同図(b)に示すように、例えば、管内走行装置10を撮像部の光軸周りに180[deg]回転させると、モニタに表示される管内画像は、重力方向が上方となる逆さまな管内画像が表示される。
By the way, the in-pipe traveling device is equipped with an imaging unit that captures an image of the traveling direction, and since this imaging unit is fixed to the in-pipe traveling device, as shown in FIG. 10A, the display unit (monitor) 101 The captured image in the pipe (hereinafter referred to as "in-pipe image") displayed in is the image in the pipe and the image in the pipe if the device axes set in the vertical direction of the in-
その結果、例えば、図10(a)に示すように、配管内の画面左下に検出されたキズsが、管内走行装置10の光軸周り方向の回転により、同図(b)では表示部101の右上に表示されてしまい、観察者が位置を把握することが困難になってしまう不都合がある。
As a result, for example, as shown in FIG. 10A, the scratch s detected in the lower left of the screen in the pipe is caused by the rotation of the
この対策として、例えば特許文献1(特開2006−129391号公報)では、デジタルカメラ等の撮像装置において、加速度センサを用いて撮像装置の重力方向に対するローリング傾きを算出し、このローリング傾きを相殺する方向に管内画像を傾けることで、画像を水平状態に補正する技術が開示されている。 As a countermeasure, for example, in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-129391), in an imaging device such as a digital camera, an acceleration sensor is used to calculate the rolling inclination of the imaging device with respect to the gravity direction, and the rolling inclination is offset. A technique for correcting an image to a horizontal state by tilting the in-pipe image in a direction is disclosed.
しかし、水道管やガス管等の配管は水平方向に延在するだけではなく、上方や下方に屈曲されて延在されている場合も多い。その結果、管内走行装置が配管内の上方や下方の延在方向に沿って進行した際に、管内走行装置がロール方向に回転した場合、加速度センサが機能せず、管内画像を修正することができ無くなる。その結果、走行装置の回転に伴いモニタに表示された管内画像が回転してしまい、管内画像を容易に認識することが困難となる不都合がある。 However, pipes such as water pipes and gas pipes not only extend in the horizontal direction, but are often bent upward or downward to extend. As a result, when the in-pipe traveling device travels along the extending direction above or below the pipe, if the in-pipe traveling device rotates in the roll direction, the accelerometer does not function and the in-pipe image may be corrected. I can't do it. As a result, the in-pipe image displayed on the monitor rotates with the rotation of the traveling device, which makes it difficult to easily recognize the in-pipe image.
本発明は、上記事情に鑑み、管内走行装置が配管内を走行する際、この管内走行装置が撮像部の光軸周りに回転しても、予め決定した方向と配管の撮像画像の表示方向とを常に一定の方向とするようにして、管内走行装置に対する配管内の撮像画像の方向を認識し易くした管内走行システムを提供する。 In view of the above circumstances, in view of the above circumstances, when the in-pipe traveling device travels in the pipe, even if the in-pipe traveling device rotates around the optical axis of the imaging unit, the predetermined direction and the display direction of the captured image of the pipe are defined. Provided is an in-pipe traveling system in which the direction of the captured image in the pipe with respect to the in-pipe traveling device is easily recognized by always setting the direction to a constant direction.
本発明は、配管内を撮像する撮像部と、前記撮像部の光軸周りの回転角を計測する姿勢検出部と、を搭載し、前記配管内を管路に沿って進行可能な管内走行装置を含む管内検査システムにおいて、前記撮像部から取得した撮像画像を当該撮像部の光軸と垂直な画像に形成するために設定された基準軸であって、前記管内走行装置に投影された前記基準軸を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記基準軸と前記管内走行装置の走行時における前記姿勢検出部で検出した前記撮像部の光軸周りの回転角との差分から、当該基準軸に対する前記管内走行装置の光軸周りの姿勢変化量を演算する姿勢変化演算部と、前記姿勢変化演算部の出力に基づいて、前記基準軸に対する前記撮像画像の表示方向が一定となるように当該撮像画像の表示方向を決定する表示方向決定部と、を備えている。 The present invention is an in-pipe traveling device that includes an image pickup unit that images the inside of a pipe and an attitude detection unit that measures the rotation angle of the image pickup unit around the optical axis, and can travel along the pipeline in the pipe. A reference axis set for forming an image acquired from the imaging unit into an image perpendicular to the optical axis of the imaging unit in the in-pipe inspection system including the above, and the reference projected on the in-pipe traveling device. From the difference between the storage unit that stores the axis, the reference axis stored in the storage unit, and the rotation angle around the optical axis of the image pickup unit detected by the attitude detection unit when the in-pipe traveling device is traveling. Based on the output of the attitude change calculation unit that calculates the amount of attitude change around the optical axis of the in-pipe traveling device with respect to the reference axis and the output of the attitude change calculation unit, the display direction of the captured image with respect to the reference axis becomes constant. As described above, the display direction determining unit for determining the display direction of the captured image is provided.
本発明によれば、管内走行装置が配管内を走行するに際し、この管内走行装置が撮像部の光軸周りに回転しても、管内走行装置に対して配管内の撮像画像を常に一定の方向を基準として表示するので、管内走行装置に対する撮像画像の方向を容易に認識することができる。 According to the present invention, when the in-pipe traveling device travels in the pipe, even if the in-pipe traveling device rotates around the optical axis of the imaging unit, the captured image in the pipe is always in a fixed direction with respect to the in-pipe traveling device. Is displayed as a reference, so that the direction of the captured image with respect to the in-pipe traveling device can be easily recognized.
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識できる程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を構成要素毎に異ならせて示している場合がある。従って、本発明は、各図面に記載された各構成要素の数量や各構成要素の形状や各構成要素の大きさの比率や各構成要素の相対的な位置関係等に関して、図示の形態のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments. Each drawing used in the following description is schematically shown, and in order to show each component in a size that can be recognized on the drawing, the dimensional relationship and scale of each member are made different for each component. May be shown. Therefore, the present invention relates only to the illustrated form with respect to the quantity of each component, the shape of each component, the size ratio of each component, the relative positional relationship of each component, etc. described in each drawing. It is not limited.
図1の符号1は管内検査システムであり、水道管やガス管等の比較的小径の配管100の内部の状態を観察し検査し、或いは、配管100自体の敷設状態等を調査するものである。この管内検査システム1は、配管100内を管路に沿って進行可能な管内走行装置10とケーブル操作装置20と管外制御装置30とを備えている。
Reference numeral 1 in FIG. 1 is an in-pipe inspection system for observing and inspecting the internal state of a relatively small-
管内走行装置10は、略直方体をなす外観の装置本体(以下、「走行装置本体」と称する)10aを有し、この走行装置本体10aの矢印Fで示す進行方向に設けた前部の中央に、進行方向の前方を撮像する撮像部12が配設されて、その周囲に、前方を照明する照明部13が複数配設されている。更に、走行装置本体10aの上部と下部との前部の線対称な位置に一対の駆動輪(上部駆動輪14aと下部駆動輪14b)が設けられ、後部に上部後輪14cと下部後輪14dとが設けられている。
The in-
又、走行装置本体10aの後部に、ケーブル操作装置20から繰り出される、信号ケーブルや電源ケーブル等を束ねて形成されたケーブル50が、ケーブルガイドユニット40に保持された状態で接続されている。このケーブルガイドユニット40は、走行装置本体10aの後部に、図1の矢印Rで示すように、走行装置本体10aの上下方向に対し揺動自在に支持されており、このケーブルガイドユニット40の揺動により、走行装置本体10aが配管100の内部を走行する際に、ケーブル50を走行装置本体10aに追従してスムーズに繰り出すことができる。
Further, a
このケーブル操作装置20は、ケーブル50が巻かれているケーブルドラム20aを有し、このケーブルドラム20aが図示しない駆動モータに連設されている。このケーブルドラム20aに巻かれているケーブル50は、図示しない駆動モータの動作により、管内走行装置10の進行に合わせて繰り出したり、巻き取動作させる。その際、ケーブル操作装置20の前部に設けたケーブルガイド部20bにて延出方向がガイドされる。尚、このケーブル操作装置20は周知であるため詳細な説明は省略する。
The
図3〜5を参照して、管内走行装置10をより詳細に説明する。管内走行装置10の走行装置本体10aは、前後方向へ水平に延在するメインフレーム10bを有している。更に、このメインフレーム10bを挟む上下方向に、上部リンクベース10cと下部リンクベース10dが対向配設されており、この各リンクベース10c,10dとメインフレーム10bとが、リンク機構10eを介して連設されている。尚、このメインフレーム10bに、後述する姿勢検出センサ22が搭載されている。
The in-
又、このメインフレーム10bの前端に観察基板部11が配設されている。この観察基板部11に上述した撮像部12と、その周囲に配設された複数の照明部13とが実装されていると共に、測距センサ15等の各種センサ類が配設されている。
Further, an
一方、上下に配設されたリンクベース10c,10dの前部に上部駆動輪14aと下部駆動輪14bとが設けられ、後部に上部後輪14cと下部後輪14dとが設けられている。両駆動輪14a,14bは、上部ステアリング部16aと下部ステアリング部16bとに支持されており、この各ステアリング部16a,16bが各リンクベース10c,10dに転舵自在に支持されている。更に、両ステアリング部16a,16bを支持する支持軸は共通の線上に設定されており、この支持軸を結ぶ線上に装置軸y’が設定されている。又、この装置軸y’は、走行装置本体10aが直進する際の進行方向に直交する垂直方向(本実施形態では上方)に設定されている。
On the other hand, the
又、各後輪14c,14dは上部ホイールホルダ17aと下部ホイールホルダ17bとに回動自在に支持されており、この各ホイールホルダ17a,17bが各リンクベース10c,10dに、後輪14c,14dを進行方向に指向させた状態で固定されている。
Further, the
又、各ステアリング部16a、16bに、各駆動輪14a,14bを駆動させる上部第1アクチュエータ18aと下部第1アクチュエータ18bとが固設されている。更に、各リンクベース10c,10dには各ステアリング部16a,16bを操舵する上部第2アクチュエータ19aと下部第2アクチュエータ19bがそれぞれ固設されている。直進路において、各第1アクチュエータ18a,18bは、各駆動輪14a,14bを対称な方向へ回転させることで(図3参照)、管内走行装置10を、配管100の内壁面100aを伝って進退動作させる(図7[A]参照)。又、第2アクチュエータ19a,19bは、各ステアリング部16a,16bを、走行装置本体10aの前後方向を中心として左右へ、それぞれ90[deg]転舵させることができる(図3、図4参照)。
Further, an upper
又、図2に示すように、この走行装置本体10aと管外制御装置30とに通信部51a,51bが設けられており、この両通信部51a,51bがケーブル50の信号ケーブルを介して相互通信自在に接続されている。
Further, as shown in FIG. 2,
又、管外制御装置30には指示部(コントローラ)30a、表示部(モニタ)30bが設けられており、この表示部30bに画像処理部30cが接続されている。画像処理部30cは、走行装置本体10aに搭載されている撮像部12で撮像した配管100内の進行方向前方の撮像画像(管内画像)を画像処理して、表示部30bに表示させるものである。又、この画像処理部30cには、後述する基準軸yに対する管内画像の表示方向が常に一定となるように、この管内画像の表示方向を決定する表示方向決定部30c1が設けられている。
Further, the out-of-
操作者は表示部30bに表示される配管100内の画像を認識しながら、指示部30aを操作し、管内走行装置10を配管100内に沿って進退動作させて、配管100内部の検査を行う。この指示部30aは、キーボード、及び、マウス等のポインティングデバイスであり、ジョイステックが併設されていても良い。
The operator operates the
走行装置本体10aには、指示部30aから指令信号に従い管内走行装置10の走行を制御する走行制御部21が設けられている。この走行制御部21は、マイクロコンピュータ及びその周辺機器を主体に構成されており、周知のCPU、ROM、RAM、及び不揮発メモリを備えている。ROMにはCPUで実行するプログラム、及び固定データが記憶されている。
The traveling device
この走行制御部21には、管内走行装置10の走行を制御し、実行する機能として、姿勢判定部21a、基準軸記憶部(バッファ)21b、姿勢変化演算部21c、方向変換部21d、及び、モータ駆動部21eを備えている。
The travel control unit 21 has a posture determination unit 21a, a reference axis storage unit (buffer) 21b, a posture
姿勢判定部21aは、姿勢検出センサ22で検出した信号に基づき、現在の管内走行装置10の姿勢、すなわち、走行装置本体10aの撮像部12の光軸x(図3、図4参照)周り(以下、「ロール方向」と称する)の姿勢変化量(回転角)を検出する。尚、本実施形態では、姿勢検出センサ22としてジャイロセンサを採用しており、進行方向に向かって時計回りの回転をプラス(+)としている。従って、この姿勢検出センサ22と姿勢判定部21aとで、本発明の姿勢検出部が構成されている。
The posture determination unit 21a is based on the signal detected by the
但し、姿勢検出センサ22は、ジャイロセンサ以外であっても良い。例えば、上部駆動輪14a又は下部駆動輪14bの回転数を検出する回転数センサと、上部ステアリング部16a又は下部ステアリング部16bの転舵角を検出する舵角センサとの組み合わせから回転角を算出することも可能である。すなわち、姿勢判定部21aは、回転数センサで検出した上部駆動輪14a又は下部駆動輪14bの回転数と、舵角センサで検出した上部ステアリング部16a又は下部ステアリング部16bの転舵角と、管内走行装置10の転舵後の経過時間とに基づいて、ロール方向の回転角を求める。
However, the
基準軸記憶部21bは、配管100内の検査を開始するに際し、管内走行装置10を管内にセットした際の装置軸y’の方向を0[deg]とし、このデータを基準軸yとして記憶する。すなわち、この基準軸yは、撮像部12から取得した管内画像を当該撮像部12の光軸Xと垂直な画像に形成するために設定されたものであり、管内走行装置10に投影されて装置軸y’と比較される。尚、後述する画像処理部30cでは、この基準軸yを表示部30bの垂直な上方に設定される(図8参照)。従って、管内走行装置10が走行中に所定角度回転した際の基準軸yを装置軸y’と定義した場合、この装置軸y’は、ステアリング部16a,16bを支持する支持軸を結ぶ線と一致する。
When starting the inspection in the
姿勢変化演算部21cは、姿勢判定部21aで検出した管内走行装置10のロール方向の回転角に基づき、基準軸yを基準(0[deg])として、管内走行装置10が移動することで生じる装置軸y’の姿勢変化量(回転角)θr[deg]を検出する(図9(a)参照)。
The posture
方向変換部21dは、管外制御装置30に設けた指示部30aからの指示信号に基づき、各第1アクチュエータ18a,18b、及び各第2アクチュエータ19a,19bを動作させる動作信号をモータ駆動部21eへ出力する。尚、方向変換部21dで生成する動作信号については、後で詳細に説明する。
The
モータ駆動部21eは、方向変換部21dからの動作信号に応じた駆動信号を各第1アクチュエータ18a,18b、及び各第2アクチュエータ19a,19bに出力し、この各アクチュエータ18a,18b,19a,19bを介して各駆動輪14a,14b、及び各ステアリング部16a,16bを駆動させる。
The motor drive unit 21e outputs a drive signal corresponding to the operation signal from the
すなわち、配管100内の管路が直進であり、この配管100内に沿って直進させたい場合は、図7[A]に示すように、各ステアリング部16a,16bを進行方向に固定すると共に、上部駆動輪14aを図の反時計回りに回転させ、又、下部駆動輪14bを図の時計回りに回転させる。すると、管内走行装置10は配管100の管路の軸方向に沿って直進される。
That is, when the pipeline in the
一方、配管100の前方に、例えば、走行装置本体10aの装置軸y’方向へ屈曲する屈曲部100bがある場合、図7[B]に示すように、上部ステアリング部16aと下部ステアリング部16bとを、装置軸y’を中心として対称な方向へ所定角度だけ転舵させる。すると、管内走行装置10は、スパイラル状に回転しながら前進する。
On the other hand, when there is a
そして、図7[C]に示すように、管内走行装置10の各駆動輪14a,14b、及び各後輪14c,14dが、屈曲部100bの屈曲方向に対して水平な姿勢に変化した場合、両ステアリング部16a,16bを管内走行装置10が直進する方向へ戻す。図7に示すように、屈曲部100bが一定の曲率で曲げ形成されている場合、屈曲方向は内側の曲率よりも外側の曲率が小さくなるが、これに直交する側は、管路の中心軸Hと同じ曲率である。そのため、管内走行装置10は走行装置本体10aの左右が屈曲部100bの屈曲方向に指向するように回転させる。
Then, as shown in FIG. 7C, when the
その結果、管内走行装置10は、両ステアリング部16a,16bを屈曲部100bの中心軸Hの曲率に沿って転舵させることで、両駆動輪14a,14bに差回転を生じさせることなく、安定した姿勢で屈曲部100bを通過させることができる。尚、図7[D]に示すように、管内走行装置10が屈曲部100bを通過した後は、次の屈曲部が検出されるまで、現在の姿勢を維持して進行し、屈曲部が検出された場合、当該屈曲部の屈曲方向に応じて、各ステアリング部16a,16bを操舵制御する。
As a result, the in-
ところで、図8(a)に示すように、管内走行装置10を配管100内にセットし、リンク機構10e(図3、図5参照)を駆動させて、両駆動輪14a,14b、及び、両後輪14c,14dを内壁面100aに押し当てて、走行させるに際し、管外制御装置30の表示部30bには、同図(b)に示すように、撮像部12で撮像した配管100内前方の撮像画像(管内画像)100a’が表示される。この管内画像100a’は撮像部12で撮像した画像であるため、図9(a)に示すように、管内走行装置10が配管100の内部でロール方向に回転すると、同図(bに示すように、表示部30bには装置軸y’を上方とする管内画像が表示される。
By the way, as shown in FIG. 8A, the
従って、上述したように、図7[B]〜[C]において、管内走行装置10がスパイラル状に回転すると、図9(b)に示すように、表示部30bに表示される管内画像100a’が相対的に回転する。その結果、図8(b)の表示部30bに表示されている管内画像100a’において左下に表示されているキズsが、管内走行装置10の回転に伴い、図の時計回り方向へ回転し、図9(b)では、画面下部に移動される。同様に、配管100の屈曲部100bの管内画像(屈曲部管内画像)100b’も同方向へ回転する。
Therefore, as described above, in FIGS. 7B to 7C, when the in-
そのため、画像処理部30cに設けられている表示方向決定部30c1は、画像処理部30cで画像処理した管内画像100a’と、姿勢変化演算部21cで検出した基準軸yを基準(0[deg])とする装置軸y’の姿勢変化量θrとを読込み、この姿勢変化量θrを0[deg]とする方向に管内画像100a’を回転補正して表示方向を決定する。この回転補正は、例えば、この姿勢変化量θrに基づきトリミング処理を行い、姿勢変化量θrを0[deg]とすることで行う。
Therefore, the display direction determination unit 30c1 provided in the
その結果、図9(c)に示すように、表示部30bには、基準軸yが表示部30bの垂直方向の上部となる管内画像100a’が表示される。
As a result, as shown in FIG. 9C, the in-pipe image 100a'in which the reference axis y is the upper portion in the vertical direction of the
その際、図9(c)に破線で示すように、実際の管内走行装置10の姿勢を示す管内走行装置画像10’を表示部30bに表示させるようにしても良い。或いは、管内走行装置画像10’に代えて、装置軸y’を表示させるようにしても良い。又は、表示部30bに管内走行装置画像10’或いは装置軸y’を表示させるか否かを、指示部30aの操作にて操作者が選択できるようにしても良い。
At that time, as shown by the broken line in FIG. 9C, the
次に、作業者が行う配管100内の検査時の管内走行装置10の操作について説明する。操作者は表示部30bに表示された管内画像100a’を確認し、管外制御装置30の指示部30aに設けられているマウスやジョイステックを操作して、管内走行装置10が配管100内の管路の軸方向に沿って進行するように、両ステアリング部16a,16bを操舵する。その際、図9(c)に示すように、表示部30bには、管内走行装置10がロール方向の何れの位置に姿勢変化していても、基準軸yを上方向とする管内画像100a’が表示されるため、操作者は、管内の進行路を容易に把握することができる。
Next, the operation of the in-
又、操作者は、表示部30bに表示されている管内画像100a’を確認しながら、管内走行装置10の進行方向をマウスやジョイステックを操作して指示する。すると、指示部30aは、基準軸yを基準(0[deg])とする指示角度θtの指示信号を、通信部51a,51bを介して、走行制御部21の方向変換部21dに出力する。
Further, the operator operates the mouse or Joyce Tech to indicate the traveling direction of the
方向変換部21dは、入力された指示角度θtに姿勢変化量θrを加算した値を、目標姿勢変化量θrtとして設定する(θrt=θt+θr)。モータ駆動部21eは、上部第2アクチュエータ19aと下部第2アクチュエータ19bとを駆動させて、上部駆動輪14aと下部駆動輪14bとを装置軸y’を中心として対称な方向へ操舵し、姿勢変化量θrが目標姿勢変化量θrtになるように姿勢制御する。これにより、操作者は管内走行装置10を、自己の指示する方向へ進行させることができる。
The
一方、操作者が、表示部30bに表示されている管内画像100a’に基づき、前方に屈曲部管内画像100b’(屈曲方向には照明部13からの照明光が届かないため黒く表示されている)を確認した場合、マウスやジョイステックを操作して、管内走行装置10の進行方向を指示すると共に、転換スイッチ(例えば、マウスの主ボタン)をON(例えば、主ボタンをダブルクリックする)等により、屈曲部100bの通過を指示する。
On the other hand, the operator is displayed in black based on the in-tube image 100a'displayed on the
すると、方向変換部21dは、上述した目標姿勢変化量θrtを、屈曲部100bを通過する値、すなわち、図7[C]に示すように、管内走行装置10が屈曲部100bを横向きの状態で通過させるための目標姿勢変化量θrtに変換する。モータ駆動部21aによる操舵で、姿勢変化量θrが目標姿勢変化量θrtになるように両ステアリング部16a,16bを操舵する。
Then, the
そして、操作者が、表示部30bに表示されている屈曲管内画像100b’を確認し、マウスやジョイステックを操作して管内走行装置10を屈曲部100bの屈曲方向に指示することで、両ステアリング部16a,16bが操舵され、屈曲部100bをスムーズに通過させることができる。次いで、屈曲部100bを通過した後は、管内走行装置10をそのままの姿勢で直進走行させる(図7[D]の状態)。
Then, the operator confirms the bending pipe image 100b'displayed on the
この状態においても、操作者が確認する表示部30bには基準軸yを上方とする管内画像が表示されている。そのため、画面には恰も管路内を直進して撮像しているような撮像画像が表示され、操作者は管内走行装置10の姿勢がロール方向の何れにあるかを全く気にすることなく、表示されている屈曲部管内画像100b’を確認しながら、マウスやジョイステックの操作により、管内走行装置10を屈曲部100bに沿って容易に走行させることができる。
Even in this state, the in-pipe image with the reference axis y upward is displayed on the
尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、管内走行装置は自動制御により管路の軸方向に沿って自律走行するものであっても良い。この場合であっても、表示部30bには基準軸yを上方とする画像が表示されているため、管内走行装置10が屈曲部を通過するためにロール方向に回転した場合であっても、管内画像は回転しないため、配管内部の状況を容易に把握することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the in-pipe traveling device may autonomously travel along the axial direction of the pipeline by automatic control. Even in this case, since the image with the reference axis y facing upward is displayed on the
又、表示方向決定部30c1を含む画像処理部30cは走行装置本体10a側に設けられていても良い。更に、装置軸y’は光軸xに交差、或いは直交する方向であれば何れに設定しても良い。
Further, the
1…管内検査システム、
10…管内走行装置、
10’…管内走行装置画像、
10a…走行装置本体、
10b…メインフレーム、
10c…上部リンクベース、
10d…下部リンクベース、
10e…リンク機構、
11…観察基板部、
12…撮像部、
13…照明部、
14a…上部駆動輪、
14b…下部駆動輪、
14c…上部後輪、
14d…下部後輪、
15…測距センサ、
16a…上部ステアリング部、
16b…下部ステアリング部、
17a…上部ホイールホルダ、
17b…下部ホイールホルダ、
18a…上部第1アクチュエータ、
18b…下部第1アクチュエータ、
19a…上部第2アクチュエータ、
19b…下部第2アクチュエータ、
20…ケーブル操作装置、
20a…ケーブルドラム、
20b…ケーブルガイド部、
21…走行制御部、
21a…姿勢判定部、
21b…基準軸記憶部、
21c…姿勢変化演算部、
21d…方向変換部、
21e…モータ駆動部、
22…姿勢検出センサ、
30…管外制御装置、
30a…指示部、
30b…表示部、
30c…画像処理部、
40…ケーブルガイドユニット、
50…ケーブル、
51a,51b…通信部、
100…配管、
100a…内壁面、
100a’…管内画像、
100b…屈曲部、
100b’…屈曲部管内画像、
101…表示部、
H…中心軸、
x…光軸、
s…キズ、
y…基準軸、
y’…装置軸、
θr…姿勢変化量、
θt…指示角度、
θrt…目標姿勢変化量
1 ... In-pipe inspection system,
10 ... In-pipe traveling device,
10'... In-pipe traveling device image,
10a ... Traveling device body,
10b ... Mainframe,
10c ... Upper link base,
10d ... Lower link base,
10e ... Link mechanism,
11 ... Observation board part,
12 ... Imaging unit,
13 ... Lighting unit,
14a ... Upper drive wheel,
14b ... Lower drive wheel,
14c ... Upper rear wheel,
14d ... Lower rear wheel,
15 ... Distance measurement sensor,
16a ... Upper steering section,
16b ... Lower steering section,
17a ... Upper wheel holder,
17b ... Lower wheel holder,
18a ... Upper first actuator,
18b ... Lower first actuator,
19a ... Upper second actuator,
19b ... Lower second actuator,
20 ... Cable operating device,
20a ... Cable drum,
20b ... Cable guide part,
21 ... Travel control unit,
21a ... Posture determination unit,
21b ... Reference axis storage unit,
21c ... Posture change calculation unit,
21d ... Direction change unit,
21e ... Motor drive unit,
22 ... Posture detection sensor,
30 ... Out-of-tube control device,
30a ... Indicator,
30b ... Display unit,
30c ... Image processing unit,
40 ... Cable guide unit,
50 ... Cable,
51a, 51b ... Communication unit,
100 ... plumbing,
100a ... Inner wall surface,
100a'... image in the jurisdiction,
100b ... Bent part,
100b'... Image of the bent part in the pipe,
101 ... Display unit,
H ... Central axis,
x ... optical axis,
s ... scratches,
y ... Reference axis,
y'... device axis,
θr ... Posture change amount,
θt ... indicated angle,
θrt ... Target posture change amount
Claims (7)
前記撮像部から取得した撮像画像を当該撮像部の光軸と垂直な画像に形成するために設定された基準軸であって、前記管内走行装置に投影された前記基準軸を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記基準軸と前記管内走行装置の走行時における前記姿勢検出部で検出した前記撮像部の光軸周りの回転角との差分から、当該基準軸に対する前記管内走行装置の光軸周りの姿勢変化量を演算する姿勢変化演算部と、
前記姿勢変化演算部の出力に基づいて、前記基準軸に対する前記撮像画像の表示方向が一定となるように当該撮像画像の表示方向を決定する表示方向決定部と、
を備えたことを特徴とする管内検査システム。 An in-pipe inspection including an in-pipe traveling device that is equipped with an image pickup unit that images the inside of a pipe and an attitude detection unit that measures the rotation angle of the image pickup unit around the optical axis and can travel along the pipe line. In the system
A reference axis set for forming an image captured from the imaging unit into an image perpendicular to the optical axis of the imaging unit, and a storage unit that stores the reference axis projected on the in-pipe traveling device. ,
From the difference between the reference axis stored in the storage unit and the rotation angle around the optical axis of the imaging unit detected by the posture detection unit when the in-pipe traveling device is traveling, the in-pipe traveling device with respect to the reference axis is used. Attitude change calculation unit that calculates the amount of attitude change around the optical axis of
A display direction determination unit that determines the display direction of the captured image so that the display direction of the captured image with respect to the reference axis is constant based on the output of the posture change calculation unit.
An in-pipe inspection system characterized by being equipped with.
前記記憶部、前記姿勢変化演算部、及び前記表示方向決定部は、前記管内走行装置又は前記表示部の何れか一方に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の管内検査システム。 The in-pipe inspection system includes the in-pipe traveling device and a display unit that is outside the pipe and displays the captured image.
The in-pipe inspection system according to claim 1, wherein the storage unit, the posture change calculation unit, and the display direction determination unit are arranged in either the in-pipe traveling device or the display unit.
前記基準軸に対して前記管内走行装置が走行中に所定角度回転した際の前記基準軸を装置軸と定義した際に、前記装置軸は、前記両駆動輪を支持する支持軸を結ぶ線と一致していることを特徴とする請求項4に記載の管内検査システム。 The in-pipe traveling device has a pair of drive wheels at vertically symmetrical positions.
When the reference shaft when the in-pipe traveling device rotates by a predetermined angle with respect to the reference shaft is defined as the device shaft, the device shaft is a line connecting the support shafts supporting both drive wheels. The in-pipe inspection system according to claim 4, wherein they match.
前記指示部から出力された指示方向に対して前記基準軸と前記装置軸とが一致しない場合に、前記管内走行装置が走行中に回転した角度を補正した指示角度をモータ駆動部に出力する方向変換部を更に備えることを特徴とする請求項5に記載の管内検査システム。 It has an instruction unit that indicates the traveling direction of the in-pipe traveling device, and has an indicator unit.
When the reference axis and the device axis do not match the instruction direction output from the instruction unit, the direction in which the instruction angle corrected for the angle rotated by the in-pipe traveling device during traveling is output to the motor drive unit. The in-pipe inspection system according to claim 5, further comprising a conversion unit.
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