JP7739154B2 - Inspection system and inspection method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、検査システムおよび検査方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an inspection system and an inspection method.
水道管などの管は地中にある。そのため、管の検査を行う際には、消火栓などからカメラを管路内に挿入し、カメラなどの撮像装置で撮像された映像を通じて管の錆や堆積物の有無などを調査する。また、管路内にさらに超音波センサを挿入し、超音波センサから管壁に向けて送信する超音波の反射波を検出すれば、管壁の厚さ（管厚）を測定することもできる。 Pipes such as water pipes are underground. Therefore, when inspecting pipes, a camera is inserted into the pipe from a fire hydrant or similar device, and the presence of rust or deposits on the pipe is checked through images captured by the camera or other imaging device. It is also possible to measure the thickness of the pipe wall by inserting an ultrasonic sensor into the pipe and detecting the reflected waves of ultrasound transmitted from the ultrasonic sensor toward the pipe wall.
撮像装置を用いた管路内の撮像と、超音波センサを用いた管厚の測定とは、別々の作業となる。そのため、両方を実施しようとすると、全体の作業量が多くなり、多大な時間を要する。また、管路内の撮像の結果と管厚の測定の結果とを別々に生成しだけでは、双方の結果を十分に活かしているとはいえない。 Taking images of the inside of a pipe using an imaging device and measuring pipe thickness using an ultrasonic sensor are separate tasks. Therefore, performing both tasks increases the overall workload and takes a lot of time. Furthermore, simply generating the results of imaging the inside of a pipe and the results of measuring the pipe thickness separately does not fully utilize the results of both.
発明が解決しようとする課題は、管の検査を効率良く行うことを可能にする検査システムおよび検査方法を提供することにある。 The problem that this invention aims to solve is to provide an inspection system and inspection method that enables efficient pipe inspection.
実施形態の検査システムは、管の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行う複数の超音波センサと、撮像装置と、前記撮像装置が前記管の内面の周方向の各部を撮像することを可能にする光学系部材とを備え、前記管の長手方向へ移動するセンサヘッドと、前記複数の超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求める管厚演算部と、前記管厚演算部により求められた前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す第１の画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す第２の画像とを、比較できるように合わせた画像情報を生成する画像統合部とを具備し、前記複数の超音波センサのそれぞれは、更なる複数個の超音波センサとして構成されており、当該複数個の超音波センサのそれぞれは、互いに異なる方向への超音波の送信およびその反射波の受信を行う。The inspection system of one embodiment includes a plurality of ultrasonic sensors that transmit ultrasonic waves to each portion of the circumferential direction of the pipe and receive the reflected waves, an imaging device, and an optical system component that enables the imaging device to image each portion of the circumferential direction of the inner surface of the pipe, and the system is also equipped with a sensor head that moves in the longitudinal direction of the pipe, a pipe thickness calculation unit that calculates the thickness of each portion of the circumferential direction and longitudinal direction of the pipe from the results of transmission and reception by the plurality of ultrasonic sensors, and an image integration unit that generates image information that combines a first image representing the thickness of each portion of the circumferential direction and longitudinal direction of the pipe calculated by the pipe thickness calculation unit and a second image representing each portion of the circumferential direction and longitudinal direction of the inner surface of the pipe obtained from the results of imaging by the imaging device so that they can be compared, and each of the plurality of ultrasonic sensors is configured as a further plurality of ultrasonic sensors, and each of the plurality of ultrasonic sensors transmits ultrasonic waves in different directions and receives the reflected waves from the ultrasonic sensors.
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。 The following describes the embodiments with reference to the drawings.
＜第１の実施形態＞
最初に、第１の実施形態について説明する。
First Embodiment
First, the first embodiment will be described.
（構成）
図１Ａに、第１の実施形態に係る検査システムの構成の一例を示す。また、図１Ｂに、図１Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す。
(composition)
Fig. 1A shows an example of the configuration of an inspection system according to the first embodiment. Fig. 1B shows an example of the structure of a sensor head 2 shown in Fig. 1A when viewed from the longitudinal direction of a pipe 1.
本実施形態では、水道管などの管１の検査において、管１の管厚の測定が行われるとともに、管１の内面の撮像が行われる。 In this embodiment, when inspecting a pipe 1 such as a water pipe, the pipe thickness of the pipe 1 is measured and an image of the inner surface of the pipe 1 is taken.
図１Ａに示される検査システムは、円筒形状のセンサヘッド２と、地上に配置される装置（地上装置）５とを含む。地上装置５は、プロセッサを有する情報処理装置（後述）を含む。センサヘッド２と地上装置５とはケーブルＣで接続される。 The inspection system shown in FIG. 1A includes a cylindrical sensor head 2 and a device (ground device) 5 placed on the ground. The ground device 5 includes an information processing device (described below) with a processor. The sensor head 2 and ground device 5 are connected by a cable C.
センサヘッド２は、ケーブルＣが接続された状態で例えば消火栓Ｈの放水口から水で満たされた管１の管路内に挿入された状態で使用される。センサヘッド２は、管１の長手方向へ移動することができる。 The sensor head 2 is used by inserting the cable C connected to it into the pipe 1 filled with water, for example, from the outlet of a fire hydrant H. The sensor head 2 can move in the longitudinal direction of the pipe 1.
センサヘッド２には、スキッドまたはタイヤ２１が取り付けられる。スキッドまたはタイヤ２１は、センサヘッド２の姿勢を安定した状態に保持しながら管１の長手方向に移動させることを可能にする。センサヘッド２は、例えば水の流れＦの方向へ走行させてもよいし、逆の方向に走行させてもよい。センサヘッド２を走行させる方向は、ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により制御することができる。 Skids or tires 21 are attached to the sensor head 2. The skids or tires 21 allow the sensor head 2 to move in the longitudinal direction of the pipe 1 while maintaining a stable posture. The sensor head 2 may travel, for example, in the direction of the water flow F, or in the opposite direction. The direction in which the sensor head 2 travels can be controlled by pulling, releasing, or letting out the cable C.
センサヘッド２は、回転可能な筒状部材１００、超音波の送受信を行う超音波センサ１０１、撮像を行うカメラ（撮像装置）１０２、駆動力を生成するモータ１０３、超音波や光などを反射するミラー（光学系部材）１０４、重力方向（上下方向）を計測する加速度センサ１０５などを備える。カメラ１０２には、照明が備えられる。加速度センサ１０５により計測された重力方向を示すデータは、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。 The sensor head 2 comprises a rotatable cylindrical member 100, an ultrasonic sensor 101 that transmits and receives ultrasonic waves, a camera (imaging device) 102 that captures images, a motor 103 that generates driving force, a mirror (optical system component) 104 that reflects ultrasonic waves and light, and an acceleration sensor 105 that measures the direction of gravity (up and down). The camera 102 is equipped with lighting. Data indicating the direction of gravity measured by the acceleration sensor 105 is transmitted via cable C to a processor in the information processing device in the ground device 5.
筒状部材１００は、軸受けベアリングに支持される。この筒状部材１００には、ミラー１０４が取り付けられている。 The cylindrical member 100 is supported by a bearing. A mirror 104 is attached to this cylindrical member 100.
超音波センサ１０１とカメラ１０２とは、並ぶように配置される。図１中のＰＳは、超音波センサ１０１が送受信する超音波の経路を表している。また、図１中のＰＣは、カメラ１０２の視野範囲を表している。 The ultrasonic sensor 101 and the camera 102 are arranged side by side. PS in Fig. 1 represents the path of ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic sensor 101. PC in Fig. 1 represents the field of view of the camera 102.
超音波センサ１０１の送信部から送信される超音波は、経路ＰＳを通り、ミラー１０４に反射して、管１の壁面に垂直に入射する。超音波の反射波は、同じ経路を逆方向に進み、ミラー１０４に反射して、超音波センサ１０１の受信部に入る。超音波センサ１０１による受信で得られた信号は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。 The ultrasonic waves transmitted from the transmitting unit of the ultrasonic sensor 101 travel along path PS , are reflected by mirror 104, and are incident perpendicularly on the wall surface of the pipe 1. The reflected ultrasonic waves travel along the same path in the opposite direction, are reflected by mirror 104, and enter the receiving unit of the ultrasonic sensor 101. The signal obtained by reception by the ultrasonic sensor 101 is transmitted via cable C to the processor of the information processing device in the ground device 5.
カメラ１０２は、視野範囲ＰＣにおいてミラー１０４に反射する管１の壁面の領域を撮像する。カメラ１０２において撮像された画像は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。 The camera 102 captures an image of the area of the wall surface of the pipe 1 reflected by the mirror 104 within the field of view PC . The image captured by the camera 102 is transmitted via a cable C to a processor of an information processing device in the ground device 5.
モータ１０３は、軸受けベアリングの一部に噛合するギアＧを駆動することにより、筒状部材１００を回転させる（すなわち、ミラー１０４を回転させる）。 The motor 103 rotates the cylindrical member 100 (i.e., rotates the mirror 104) by driving a gear G that meshes with part of the bearing.
モータ１０３は、超音波センサ１０１がミラー１０４を介して管１の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行うとともに、カメラ１０２がミラー１０４を介して管１の内面の周方向の各部を撮像するように、ミラー１０４を管１の周方向に回転させる。このモータ１０３からは、当該モータ１０３の駆動によりミラー１０４が基準位置から回転する角度（以下、「回転角」と呼ぶ）を示すデータを得ることができる。回転角を示すデータは、原点スイッチやロータリエンコーダを使用することで得られる。この回転角と上記した重力方向とから、超音波が重力方向に対して壁面に入射する方向（重力方向に対するミラー１０４の方向）を特定することができる。回転角を示すデータは、ケーブルＣを通じて地上装置５へ伝えられる。 The motor 103 rotates the mirror 104 in the circumferential direction of the pipe 1 so that the ultrasonic sensor 101 transmits ultrasonic waves to various parts of the pipe 1 around the circumference and receives the reflected waves via the mirror 104, while the camera 102 captures images of various parts of the inner surface of the pipe 1 around the circumference via the mirror 104. Data indicating the angle by which the mirror 104 rotates from a reference position as a result of driving the motor 103 (hereinafter referred to as the "rotation angle") can be obtained from the motor 103. The data indicating the rotation angle can be obtained using an origin switch or rotary encoder. From this rotation angle and the direction of gravity described above, the direction in which the ultrasonic waves are incident on the wall surface relative to the direction of gravity (the direction of the mirror 104 relative to the direction of gravity) can be determined. The data indicating the rotation angle is transmitted to the ground device 5 via cable C.
地上には、地上装置５のほか、ケーブルＣを巻くためのリール４や位置計測器３が設けられる。位置計測器３は、ケーブルＣに接触するローラ１０の回転数からセンサヘッド２が管路内で基準の位置から長手方向へ進入した長さ（以下、「進入長」と呼ぶ）を計測するものである。進入長の計測により、センサヘッド２の管路内の長手方向の位置を特定することができ、さらに超音波センサ１０１から送信される超音波が壁面に入射する管路内の長手方向の位置を特定することができる。位置計測器３により計測された進入長のデータは、ケーブルＣまたは図示しない別のケーブルを通じて情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。 In addition to ground equipment 5, a reel 4 for winding cable C and a position measuring device 3 are also provided on the ground. The position measuring device 3 measures the length of longitudinal penetration of the sensor head 2 from a reference position within the pipe (hereinafter referred to as the "penetration length") based on the number of rotations of a roller 10 that contacts cable C. Measuring the penetration length makes it possible to identify the longitudinal position of the sensor head 2 within the pipe, and further to identify the longitudinal position within the pipe where the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensor 101 strike the wall surface. The penetration length data measured by the position measuring device 3 is transmitted to a processor in the information processing device via cable C or another cable not shown.
なお、進入長は、別の手法で得るようにしてもよい。例えば、位置計測器３は、リール４の回転数を計測することにより進入長を求める機能を有するものであってもよいし、タイヤ２１の回転数を計測することにより進入長を求める機能を有するものであってもよい。 The penetration length may also be obtained by other methods. For example, the position measuring device 3 may have the function of determining the penetration length by measuring the number of rotations of the reel 4, or may have the function of determining the penetration length by measuring the number of rotations of the tire 21.
管１の各部における管厚の測定は、センサヘッド２を管１の長手方向に移動させながら且つミラー１０４を管１の周方向に回転させながら連続的に行ってもよいし、あるいは、停止しているときにだけ管厚の測定を行い、その都度、センサヘッド２を管１の長手方向に一定距離だけ移動させたり、ミラー１０４を管１の周方向に一定角度だけ回転させたりして、再び停止した状態で管厚の測定を行うといった処理を繰り返してもよい。 The pipe thickness at each part of the pipe 1 can be measured continuously while the sensor head 2 is moved longitudinally of the pipe 1 and the mirror 104 is rotated circumferentially of the pipe 1, or the pipe thickness can be measured only when the pipe is stationary, and each time the sensor head 2 is moved a certain distance longitudinally of the pipe 1 or the mirror 104 is rotated a certain angle circumferentially of the pipe 1, and the pipe thickness can be measured again when the pipe is stationary, repeating this process.
（地上装置５の構成）
図２に、第１の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す。なお、図２には、センサヘッド２側の要素の一部も図示されている。地上装置５は、前述した位置計測器３のほか、送受信回路１１１、モータ駆動回路１１３、表示部６、プロセッサ７、メモリ８、および記録部９を含む。表示部６、プロセッサ７、メモリ８、および記録部９は、情報処理装置（コンピュータ）を構成する。
(Configuration of ground device 5)
Fig. 2 shows an example of the configuration of the ground device 5 according to the first embodiment. Note that Fig. 2 also shows some of the elements on the sensor head 2 side. In addition to the position measuring device 3 described above, the ground device 5 includes a transmitter/receiver circuit 111, a motor drive circuit 113, a display unit 6, a processor 7, a memory 8, and a recording unit 9. The display unit 6, the processor 7, the memory 8, and the recording unit 9 constitute an information processing device (computer).
但し、図２は一例を示すものであって、この例に限定されるものではない。地上装置５を構成する要素の一部は、センサヘッド２に設けられてもよい。例えば、送受信回路１１１、モータ駆動回路１１３、プロセッサ７、メモリ８、および記録部９の全てまたは一部を、センサヘッド２に設けるようにしてもよい。 However, Figure 2 shows only one example and is not limited to this example. Some of the elements that make up the ground device 5 may be provided in the sensor head 2. For example, all or part of the transmitter/receiver circuit 111, motor drive circuit 113, processor 7, memory 8, and recording unit 9 may be provided in the sensor head 2.
送受信回路１１１は、超音波センサ１に送信周波数および電圧の印加を行う送信回路と、超音波センサ１により受信された反射波の信号を増幅する受信回路と、送受信を切り替える切り替え回路とを含む。 The transmission/reception circuit 111 includes a transmission circuit that applies a transmission frequency and voltage to the ultrasonic sensor 1, a reception circuit that amplifies the signal of the reflected wave received by the ultrasonic sensor 1, and a switching circuit that switches between transmission and reception.
モータ駆動回路１１３は、モータ１０３を駆動するとともに、モータ１０３の駆動によりミラー１０４が基準位置から回転する回転角のデータを、原点スイッチなどを通じて得る。 The motor drive circuit 113 drives the motor 103 and obtains data on the rotation angle at which the mirror 104 rotates from the reference position as a result of the driving of the motor 103 via an origin switch or the like.
プロセッサ７は、回転制御部７１、管厚演算部７２、画像統合部７３、劣化判定部７４などの各種の機能を有する。プロセッサ７が有する各種の機能は、例えばコンピュータに実現させるためのプログラムとして構築される。プロセッサ７は、プログラムを実行するときに例えばメモリ８を作業領域に使用する。 The processor 7 has various functions, such as a rotation control unit 71, a pipe thickness calculation unit 72, an image integration unit 73, and a deterioration determination unit 74. The various functions of the processor 7 are constructed, for example, as programs to be implemented by a computer. When executing a program, the processor 7 uses, for example, the memory 8 as a work area.
回転制御部７１は、モータ駆動回路１１３を制御することで、モータ１０３により筒状部材１００を回転させる（すなわち、ミラー１０４を回転させる）。 The rotation control unit 71 controls the motor drive circuit 113 to rotate the cylindrical member 100 using the motor 103 (i.e., rotate the mirror 104).
ミラー１０４を回転させる速度は、測定対象の菅２の径の大きさに応じて調整してもよい。例えば、菅２の径が大きい場合は、ミラー１０４を回転させる速度を小さくすることで、管厚の測定および管内面の撮像で得られる画像の品質の低下を抑えることができる。 The speed at which the mirror 104 is rotated may be adjusted depending on the diameter of the pipe 2 being measured. For example, if the diameter of the pipe 2 is large, the speed at which the mirror 104 is rotated can be reduced to prevent a decrease in the quality of the images obtained when measuring the pipe thickness and capturing images of the pipe's inner surface.
また、回転制御部７１は、モータ駆動回路１１３から得られる回転角のデータと、加速度センサ１０５から得られる重力方向のデータとから、超音波が重力方向に対して壁面に入射する方向（すなわち、重力方向に対するミラー１０４の方向）を得る。 In addition, the rotation control unit 71 obtains the direction in which the ultrasonic waves are incident on the wall surface relative to the direction of gravity (i.e., the direction of the mirror 104 relative to the direction of gravity) from the rotation angle data obtained from the motor drive circuit 113 and the gravity direction data obtained from the acceleration sensor 105.
管厚演算部７２は、超音波センサ１０１による送受信の結果から管１の周方向および長手方向の各部の厚さを求める。 The pipe thickness calculation unit 72 calculates the thickness of each part of the pipe 1 in the circumferential and longitudinal directions from the results of transmission and reception by the ultrasonic sensor 101.
具体的には、管厚演算部７２は、送受信回路１１１を制御することで、超音波センサ１０１で受信される反射波（管１の管内面で反射した反射波および管１の管外面で反射した反射波を含む）の信号を取得し、当該信号から管１の厚さを演算して求める。図３に、超音波が管壁に向けて送信された後に受信される各種の反射波の特徴を示す。 Specifically, the pipe thickness calculation unit 72 controls the transmission/reception circuit 111 to acquire signals of reflected waves (including waves reflected from the inner surface of the pipe 1 and waves reflected from the outer surface of the pipe 1) received by the ultrasonic sensor 101, and calculates and determines the thickness of the pipe 1 from these signals. Figure 3 shows the characteristics of various reflected waves received after ultrasonic waves are transmitted toward the pipe wall.
図３のグラフにおいて、横軸は超音波送信後の時間を示し、縦軸は受信される反射波の信号レベルを示す。図３のグラフ中の反射波Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、それぞれ、超音波センサ１０１からの超音波が管壁に向けて送信された後に当該超音波センサ１０１で受信される到達時間の異なる反射波である。反射波Ｗ１は、管１の管内面で反射した反射波であり、反射波Ｗ２は、管１の管外面で反射した反射波であり、反射波Ｗ３は、管１の管外面で多重反射した反射波（管１の管外面で反射した後に管１の管内面で反射して再び管１の管外面で反射した反射波など）である。 In the graph of Figure 3, the horizontal axis represents the time after ultrasonic waves are transmitted, and the vertical axis represents the signal level of the received reflected waves. Reflected waves W1, W2, and W3 in the graph of Figure 3 are reflected waves with different arrival times that are received by ultrasonic sensor 101 after ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic sensor 101 toward the pipe wall. Reflected wave W1 is a reflected wave reflected from the inner surface of pipe 1, reflected wave W2 is a reflected wave reflected from the outer surface of pipe 1, and reflected wave W3 is a reflected wave that is multiplexed and reflected from the outer surface of pipe 1 (such as a reflected wave that is reflected from the outer surface of pipe 1, then reflected from the inner surface of pipe 1, and then reflected again from the outer surface of pipe 1).
ここで、超音波センサ１０１で受信される反射波Ｗ１の信号レベルと反射波Ｗ２の信号レベルとがそれぞれ一定以上であれば、反射波Ｗ１および反射波Ｗ２を検出することができ、反射波Ｗ１の到達時間と反射波Ｗ２の到達時間との時間差Δｔから、管１の厚さを測定することが可能になる。 Here, if the signal levels of the reflected waves W1 and W2 received by the ultrasonic sensor 101 are each above a certain level, the reflected waves W1 and W2 can be detected, and the thickness of the pipe 1 can be measured from the time difference Δt between the arrival time of the reflected wave W1 and the arrival time of the reflected wave W2.
超音波センサ１０１により受信された時間差を伴う各反射波の信号は、超音波センサ１０１から送受信回路１１１を経由して管厚演算部７２に伝えられる。 The signals of each reflected wave received by the ultrasonic sensor 101 with a time difference are transmitted from the ultrasonic sensor 101 to the pipe thickness calculation unit 72 via the transmission/reception circuit 111.
画像統合部７３は、管厚演算部７２により求められた管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、カメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報を生成する。この場合、画像統合部７３は、管１の周方向の位置および管１の長手方向の位置を確認できる情報を上記画像情報に付加した状態で当該画像情報を生成する。画像統合部７３においては、管１の周方向の位置は、回転制御部７１により得られた加速度センサ１０５からのデータ、すなわち、加速度センサ１０５により計測された重力方向に対するミラー１０４の方向を示すデータから認識される。管１の長手方向の位置は、位置計測器３により計測された進入長を示すデータから認識される。 The image integration unit 73 generates image information that allows comparison between a development (first image) of an image showing the thickness of each portion of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 calculated by the pipe thickness calculation unit 72 and a development (second image) of an image showing each portion of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1 obtained from the results of imaging by the camera 102. In this case, the image integration unit 73 generates the image information with information that allows the circumferential position and longitudinal position of the pipe 1 to be confirmed added to the image information. The image integration unit 73 recognizes the circumferential position of the pipe 1 from data from the acceleration sensor 105 obtained by the rotation control unit 71, i.e., data indicating the direction of the mirror 104 relative to the direction of gravity measured by the acceleration sensor 105. The longitudinal position of the pipe 1 is recognized from data indicating the penetration length measured by the position measurement device 3.
劣化判定部７４は、画像統合部７３から得られる第１の画像および第２の画像を対象に、管の厚さ、および、管内面の錆・汚れに応じて劣化度を判定する。 The deterioration determination unit 74 determines the degree of deterioration based on the thickness of the pipe and the rust and dirt on the inner surface of the pipe, using the first and second images obtained from the image integration unit 73 as the target.
図４に、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、カメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを合わせた例を示す。 Figure 4 shows an example of a combination of an expanded image (first image) showing the thickness of each part of the pipe 1 in the circumferential and longitudinal directions obtained from the results of ultrasonic transmission and reception by the ultrasonic sensor 101, and an expanded image (second image) showing each part of the inner surface of the pipe 1 in the circumferential and longitudinal directions obtained from the results of imaging by the camera 102.
第１の画像および第２の画像は、それぞれ、横軸に管１の長手方向の位置をとり、縦軸に管１の周方向の位置をとった場合の展開図になっている。第１の画像および第２の画像のそれぞれの展開図において、管１の周方向の位置は、回転制御部７１により得られた加速度センサ１０５からのデータ、すなわち、加速度センサ１０５により計測された重力方向に対するミラー１０４の方向に相当する。管１の長手方向の位置は、位置計測器３により計測された進入長に相当する。 The first and second images are each a development in which the longitudinal position of the pipe 1 is taken on the horizontal axis and the circumferential position of the pipe 1 is taken on the vertical axis. In each development of the first and second images, the circumferential position of the pipe 1 corresponds to the data from the acceleration sensor 105 obtained by the rotation control unit 71, i.e., the direction of the mirror 104 relative to the direction of gravity measured by the acceleration sensor 105. The longitudinal position of the pipe 1 corresponds to the penetration length measured by the position measuring device 3.
図４の例では、第１の画像において、管１の厚さが薄い部分Ａ１が現れている。また、第２の画像において、管１の内面のサビがある部分Ａ２が現れている。 In the example of Figure 4, the first image shows a thin area A1 of the tube 1. The second image shows an area A2 of the inner surface of the tube 1 where there is rust.
画像統合部７３は、図４に示されるような２種類の展開図による画像を、管１の長手方向の位置が揃う形で合わせた画像情報として生成し、当該画像情報を表示部６に表示させるとともに、記録部９に記憶する。 The image integration unit 73 generates image information by combining images of two types of development views, such as those shown in Figure 4, in a manner that aligns the longitudinal position of the tube 1, and displays this image information on the display unit 6 and stores it in the recording unit 9.
（動作）
次に、図５のフローチャートを参照して、第１の実施形態による検査システムの動作の一例（その１）を説明する。
(operation)
Next, an example (part 1) of the operation of the inspection system according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
最初、センサヘッド２およびミラー１０４は、それぞれ、基準位置にあるものとする。 Initially, the sensor head 2 and mirror 104 are each in their reference positions.
まず、超音波センサ１０１により、超音波の送受信がミラー１０４を介して行われる（ステップＳ１１）。 First, the ultrasonic sensor 101 transmits and receives ultrasonic waves via the mirror 104 (step S11).
次に、管厚演算部７２により、超音波センサ１０１で受信された反射波から、管１の厚さが求められる（ステップＳ１２）。 Next, the pipe thickness calculation unit 72 calculates the thickness of the pipe 1 from the reflected waves received by the ultrasonic sensor 101 (step S12).
次に、カメラ１０２により、管１の内面の撮像が行われる（ステップＳ１３）。 Next, the camera 102 captures an image of the inner surface of the tube 1 (step S13).
次に、画像統合部７３により、管厚演算部７２により求められた管１の厚さを表す画像、カメラ１０２により撮像された管１の内面を表す画像、重力方向に対するミラー１０４の方向を示すデータから得られる管１の周方向の位置のデータ、および、位置計測器３により計測された進入長を示すデータから得られる管１の長手方向の位置のデータが、全測定結果（展開図）のうちの１点に相当する測定結果としてまとめられ、記憶領域に記憶される（ステップＳ１４）。 Next, the image integration unit 73 compiles the image representing the thickness of the pipe 1 calculated by the pipe thickness calculation unit 72, the image representing the inner surface of the pipe 1 captured by the camera 102, the circumferential position data of the pipe 1 obtained from data indicating the orientation of the mirror 104 relative to the direction of gravity, and the longitudinal position data of the pipe 1 obtained from data indicating the penetration length measured by the position measuring device 3 as a measurement result corresponding to one point out of all measurement results (developed view), and stores this in a memory area (step S14).
次に、回転制御部７１の制御のもとで、モータ１０３によりミラー１０４が所定の角度だけ回転される（ステップＳ１５）。 Next, under the control of the rotation control unit 71, the motor 103 rotates the mirror 104 by a predetermined angle (step S15).
ここで、ミラー１０４が基準位置から１回転したか否かが判定される（ステップＳ１６）。 At this point, it is determined whether the mirror 104 has rotated once from the reference position (step S16).
１回転していない場合は、ステップＳ１１からの処理が繰り返えられる。 If one rotation has not been completed, the process is repeated from step S11.
一方、１回転した場合は、ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により、センサヘッド２が所定の長さだけ所定の方向に前進させられる（ステップＳ１７）。 On the other hand, if one rotation has been made, the sensor head 2 is advanced a predetermined distance in a predetermined direction by pulling, releasing, or feeding out the cable C (step S17).
ここで、センサヘッド２の位置が検査終了位置に達しているか否かが判定される（ステップＳ１８）。 At this point, it is determined whether the position of the sensor head 2 has reached the inspection end position (step S18).
検査終了位置に達していなければ、ステップＳ１１からの処理が繰り返えられる。 If the end of inspection position has not been reached, processing is repeated from step S11.
一方、検査終了位置に達した場合は、所定の領域に記憶しておいた個々の測定結果から、管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報が生成される。さらに、第１の画像および第２の画像のそれぞれに対し、所定の判定基準（指針）に基づく劣化度が判定される（ステップＳ１９）。劣化度の判定は、例えば、各部分に対して（例えば、管１の内面を予め区分した個々の領域ごとに）行うとともに、管全体に対する総合的な判定を行う。 On the other hand, when the end of inspection position is reached, image information is generated from the individual measurement results stored in a predetermined area, allowing a comparison between a development of an image (first image) showing the thickness of each portion of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 and a development of an image (second image) showing each portion of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1. Furthermore, the degree of deterioration is determined for each of the first and second images based on predetermined criteria (guidelines) (step S19). The degree of deterioration is determined, for example, for each portion (for example, for each individual region into which the inner surface of the pipe 1 is previously divided), as well as a comprehensive determination for the entire pipe.
（動作）
次に、図６のフローチャートを参照して、第１の実施形態による検査システムの動作の一例（その２）を説明する。
(operation)
Next, a second example of the operation of the inspection system according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
最初、センサヘッド２およびミラー１０４は、それぞれ、基準位置にあるものとする。 Initially, the sensor head 2 and mirror 104 are each in their reference positions.
ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により、センサヘッド２を少しずつ前進させる制御が行われるとともに（ステップＳ２１）、回転制御部７１の制御のもとで、モータ１０３によりミラー１０４を一定の回転速度で少しずつ回転させる制御が行われる（ステップＳ２２）。これにより、管１の内面に対する超音波の照射がらせん状に移動していくことになる。 By pulling, releasing, or sending out the cable C, the sensor head 2 is controlled to move forward little by little (step S21), and under the control of the rotation control unit 71, the motor 103 is controlled to rotate the mirror 104 little by little at a constant rotational speed (step S22). As a result, the ultrasonic waves irradiated onto the inner surface of the tube 1 move in a spiral pattern.
この後、図５のフローチャートで示したステップＳ１１～Ｓ１４と同様の処理が行われる。 After this, processing similar to steps S11 to S14 shown in the flowchart in Figure 5 is performed.
さらに、この後、図５のフローチャートで示したステップＳ１８，Ｓ１９と同様の処理が行われる。 Furthermore, processing similar to steps S18 and S19 shown in the flowchart of Figure 5 is then performed.
図７Ａおよび図７Ｂに、図５および図６のそれぞれのステップＳ１９で行われる劣化度の判定に使用される判定基準（指針）の例を示す。 Figures 7A and 7B show examples of the criteria (guidelines) used to determine the degree of deterioration in step S19 of Figures 5 and 6, respectively.
図７Ａは、日本水道協会による水道維持管理指針の例を示したものであり、劣化度が高い順に、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖと定められている。劣化度は、管の呼び径と劣化後の管の厚さによって決められている。図７Ｂは、呼び径７５ｍｍ（管厚７．５ｍｍ）の場合における劣化後の管厚Ｔ（ｍｍ）と劣化度Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖとの関係を示したものである。劣化度は、管厚Ｔが小さいほど高くなる。 Figure 7A shows an example of the Japan Water Works Association's waterworks maintenance guidelines, which classify deterioration levels as I, II, III, IV, and V in descending order. The deterioration level is determined by the nominal diameter of the pipe and the thickness of the pipe after deterioration. Figure 7B shows the relationship between the pipe thickness T (mm) after deterioration and deterioration levels I, II, III, IV, and V for a nominal diameter of 75 mm (pipe thickness 7.5 mm). The smaller the pipe thickness T, the higher the deterioration level.
例えば、呼び径７５ｍｍ（管厚７．５ｍｍ）が、腐食などで劣化して管厚Ｔが、１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ未満となった場合は、「劣化度ＩＩ（早急に更新する必要がある）」と判定する。また、画像から、内面の錆・汚れが著しい場合は、「洗浄が必要」と判定する。 For example, if a pipe with a nominal diameter of 75 mm (pipe thickness 7.5 mm) deteriorates due to corrosion or other reasons, causing the pipe thickness T to be 1.0 mm or greater but less than 1.2 mm, it will be judged as "Deterioration Level II (urgent replacement required)." Furthermore, if the image shows significant rust or dirt on the inner surface, it will be judged as "cleaning required."
図８に、図４に示される第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報を付加した例を示す。 Figure 8 shows an example in which information indicating the degree of deterioration or information indicating a warning has been added to each of the first and second images shown in Figure 4.
図８の例では、第１の画像において、管１の厚さが薄い部分Ａ１に対して、「劣化度ＩＩ（早急に更新する必要がある）」というメッセージが表示されている。また、第２の画像において、管１の内面のサビがある部分Ａ２に対して、「洗浄が必要」というメッセージが表示されている。 In the example of Figure 8, in the first image, the message "Deterioration level II (urgent replacement required)" is displayed for the thin portion A1 of the tube 1. In addition, in the second image, the message "Cleaning required" is displayed for the portion A2 on the inner surface of the tube 1 where there is rust.
第１の実施形態によれば、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、ミラー１０４を利用したカメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、カメラ１０２を用いた管路内の撮像および超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。 According to the first embodiment, image information is obtained by integrating a development (first image) of an image showing the thickness of each part of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 obtained from the results of transmitting and receiving ultrasonic waves by the ultrasonic sensor 101, and a development (second image) of an image showing each part of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1 obtained from the results of imaging by the camera 102 using the mirror 104. Information indicating the degree of deterioration or information indicating a warning can be added to each of the first and second images, and the image information can be displayed on the display unit 6, etc. This allows for efficient pipe inspection by utilizing both imaging of the inside of the pipe using the camera 102 and measuring the pipe thickness using the ultrasonic sensor 101.
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described, focusing on the differences from the first embodiment.
（構成）
図９に、第２の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す。ここでは、図１Ａも適宜参照する。第２の実施形態に係る検査システム全体の構成は、センサヘッド２の構成を除き、図１Ａに示されるものと同じである。
(composition)
9 shows an example of the configuration of an inspection system according to the second embodiment, focusing on the sensor head 2. Here, FIG. 1A will also be referenced as appropriate. The overall configuration of the inspection system according to the second embodiment is the same as that shown in FIG. 1A, except for the configuration of the sensor head 2.
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、センサヘッド２に、カメラ１０２が備えられる代わりに、レーザ距離計１０６が備えられる点にある。 The second embodiment differs from the first embodiment in that the sensor head 2 is equipped with a laser rangefinder 106 instead of a camera 102.
すなわち、第１の実施形態では、撮像装置の一例としてカメラを使用する例を示したが、第２の実施形態では、カメラ以外の撮像装置としてレーザ距離計１０６を使用する例を示す。ここでは、レーザ距離計１０６も、撮像装置のうちの一つとみなすものとする。レーザ距離計１０６は、管１の内面の凹凸形状を測定する。 In other words, while the first embodiment uses a camera as an example of an imaging device, the second embodiment uses a laser rangefinder 106 as an imaging device other than a camera. Here, the laser rangefinder 106 is also considered to be one of the imaging devices. The laser rangefinder 106 measures the uneven shape of the inner surface of the pipe 1.
レーザ距離計１０６は、超音波センサ１０１と並ぶように配置される。図９中のＰＬは、レーザ距離計１０６が投光するレーザの経路を表している。 The laser range finder 106 is arranged alongside the ultrasonic sensor 101. PL in FIG.
レーザ距離計１０６の投光部から投光されるレーザは、経路ＰＬを通り、ミラー１０４に反射して、管１の壁面に垂直に入射する。管１の壁面で反射したレーザは、同じ経路を逆方向に進み、ミラー１０４に反射して、レーザ距離計１０６の受光部に入る。レーザ距離計１０６で得られた信号は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサ７へ伝えられる。 The laser beam emitted from the light-emitting unit of the laser range finder 106 travels along path PL , is reflected by mirror 104, and is incident perpendicularly on the wall surface of the pipe 1. The laser beam reflected by the wall surface of the pipe 1 travels along the same path in the opposite direction, is reflected by mirror 104, and enters the light-receiving unit of the laser range finder 106. The signal obtained by the laser range finder 106 is transmitted via cable C to processor 7 of the information processing device in the ground equipment 5.
（地上装置５の構成）
図１０に、第２の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す。
(Configuration of ground device 5)
FIG. 10 shows an example of the configuration of the ground device 5 according to the second embodiment.
図１０に示されるように、レーザ距離計１０６で得られた信号は、プロセッサ７の画像統合部７５に送られる。 As shown in Figure 10, the signal obtained by the laser rangefinder 106 is sent to the image integration unit 75 of the processor 7.
画像統合部７５は、管厚演算部７２により求められた管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、レーザ距離計１０６による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部の凹凸形状を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報を生成する。 The image integration unit 75 generates combined image information that allows a comparison between an expanded view (first image) of an image showing the thickness of each part of the pipe 1 in the circumferential and longitudinal directions calculated by the pipe thickness calculation unit 72 and an expanded view (second image) of an image showing the uneven shape of each part of the inner surface of the pipe 1 in the circumferential and longitudinal directions obtained from the results of imaging by the laser rangefinder 106.
図１１に、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、レーザ距離計１０６による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部の凹凸形状を表す画像の展開図（第２の画像）とを合わせた例を示す。 Figure 11 shows an example of a combination of an image development (first image) showing the thickness of each part of the pipe 1 in the circumferential and longitudinal directions obtained from the results of transmitting and receiving ultrasonic waves by the ultrasonic sensor 101, and an image development (second image) showing the uneven shape of each part of the inner surface of the pipe 1 in the circumferential and longitudinal directions obtained from the results of imaging by the laser rangefinder 106.
第１の画像および第２の画像は、それぞれ、横軸に管１の長手方向の位置をとり、縦軸に管１の周方向の位置をとった場合の展開図になっている。 The first and second images are each an unfolded view in which the horizontal axis represents the longitudinal position of pipe 1 and the vertical axis represents the circumferential position of pipe 1.
図１１の例では、第１の画像において、管１の厚さが薄い部分Ｂ１が現れている。また、第２の画像において、管１の内面の凹凸が大きい部分Ｂ２が現れている。凹凸の大きさは、第２の画像から知得することが可能である。例えば、管１の内面の凹凸が１ｍｍ以上の部分は錆が多い部分、管１の下側内面で凸凹が測定された部分は堆積物がある、などの診断が可能である。 In the example of Figure 11, the first image shows a thin area B1 of the pipe 1. The second image shows an area B2 with large irregularities on the inner surface of the pipe 1. The size of the irregularities can be determined from the second image. For example, it is possible to diagnose areas where the irregularities on the inner surface of the pipe 1 are 1 mm or more as areas with a lot of rust, or areas where irregularities are measured on the lower inner surface of the pipe 1 as areas with deposits.
画像統合部７５は、図１１に示されるような２種類の展開図による画像を、管１の長手方向の位置が揃う形で合わせた画像情報として生成し、当該画像情報を表示部６に表示させるとともに、記録部９に記憶する。 The image integration unit 75 generates image information by combining images of two types of development views, such as those shown in Figure 11, in a manner that aligns the longitudinal position of the tube 1, and displays this image information on the display unit 6 and stores it in the recording unit 9.
（動作）
なお、第２の実施形態による検査システムの動作は、図５、図６に示したものと同様となるため、その説明を省略する。
(operation)
The operation of the inspection system according to the second embodiment is similar to that shown in FIGS. 5 and 6, and therefore a description thereof will be omitted.
第２の実施形態によれば、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、ミラー１０４を利用したレーザ距離計１０６による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、レーザ距離計１０６を用いた管路内の撮像および超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。 According to the second embodiment, image information is obtained by integrating a development (first image) of an image showing the thickness of each part of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 obtained from the results of transmitting and receiving ultrasonic waves by the ultrasonic sensor 101, and a development (second image) of an image showing each part of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1 obtained from the results of imaging by the laser rangefinder 106 using the mirror 104. Information indicating the degree of deterioration or information indicating a warning can be added to each of the first and second images, and the image information can be displayed on the display unit 6, etc. This allows for efficient pipe inspection by utilizing both imaging of the inside of the pipe using the laser rangefinder 106 and measuring the pipe thickness using the ultrasonic sensor 101.
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described, focusing on the differences from the first embodiment.
（構成）
図１２Ａに、第３の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す。また、図１２Ｂに、図１２Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す。ここでは、図１Ａも適宜参照する。第３の実施形態に係る検査システム全体の構成は、センサヘッド２の構成を除き、図１Ａに示されるものと同じである。
(composition)
Fig. 12A shows an example of the configuration of an inspection system according to the third embodiment, focusing on the sensor head 2. Fig. 12B shows an example of the structure of the sensor head 2 shown in Fig. 12A as viewed from the longitudinal direction of the pipe 1. Here, Fig. 1A will also be referenced as appropriate. The overall configuration of the inspection system according to the third embodiment is the same as that shown in Fig. 1A, except for the configuration of the sensor head 2.
第３の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、センサヘッド２に、筒状部材１００、モータ１０３、ミラー１０４などは備えられない。 In the third embodiment, unlike the first embodiment, the sensor head 2 does not include a cylindrical member 100, a motor 103, a mirror 104, etc.
第３の実施形態では、センサヘッド２に、広角レンズ（光学系部材）１０７が備えられる。広角レンズ１０７は、センサヘッド２の例えば先頭近傍に配置される。カメラ１０２は、広角レンズ１０７の近傍に配置される。図１２Ａ中の経路ＰＣは、カメラ１０２の視野範囲を表している。 In the third embodiment, the sensor head 2 is provided with a wide-angle lens (optical system member) 107. The wide-angle lens 107 is disposed, for example, near the front of the sensor head 2. The camera 102 is disposed near the wide-angle lens 107. A path PC in FIG. 12A represents the field of view of the camera 102.
カメラ１０２は、視野範囲ＰＣにおいて広角レンズ１０７を通して見える管１の壁面の領域を撮像する。広角レンズ１０７は、管１の全周の内面を撮影することを可能にする。カメラ１０２において撮像された画像は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサ７へ伝えられる。 The camera 102 captures an image of the area of the wall of the pipe 1 visible through a wide-angle lens 107 within a field of view P C. The wide-angle lens 107 makes it possible to capture an image of the entire inner surface of the pipe 1. The image captured by the camera 102 is transmitted via a cable C to a processor 7 of an information processing device in the ground device 5.
超音波センサ１０１は、１つではなく、複数備えられる。すなわち、複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６が、センサヘッド２の外周に備えられ、それぞれが周方向に一定の間隔をおいて配置される。図１２Ａ中のＰＳは、各超音波センサが送受信する超音波の経路を表している。各超音波センサの送信部から送信される超音波は、管１の壁面に垂直に入射するようになっている。超音波センサによる受信で得られた信号は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。 The ultrasonic sensor 101 is not a single sensor, but a plurality of sensors. That is, a plurality of ultrasonic sensors 101-1, 101-2, 101-3, 101-4, 101-5, and 101-6 are provided on the outer periphery of the sensor head 2, and are arranged at regular intervals in the circumferential direction. P S in FIG. 12A represents the path of the ultrasonic waves transmitted and received by each ultrasonic sensor. The ultrasonic waves transmitted from the transmitting unit of each ultrasonic sensor are incident perpendicularly on the wall surface of the pipe 1. The signals received by the ultrasonic sensors are transmitted to the processor of the information processing device in the ground device 5 via cable C.
（地上装置５の構成）
図１３に、第３の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す。
(Configuration of ground device 5)
FIG. 13 shows an example of the configuration of the ground device 5 according to the third embodiment.
図１３に示されるように、カメラ１０２で得られた信号は、第１の実施形態の場合と同様、プロセッサ７の画像統合部７３に送られる。 As shown in Figure 13, the signal obtained by the camera 102 is sent to the image integration unit 73 of the processor 7, as in the first embodiment.
第３の実施形態では、第１の実施形態（図２等）とは異なり、センサヘッド２側にモータ１０３を設ける必要がないため、モータ駆動回路１１３を設ける必要がない。これに伴い、プロセッサ７には、回転制御部７１は備えられない。 In the third embodiment, unlike the first embodiment (Figure 2, etc.), there is no need to provide a motor 103 on the sensor head 2 side, and therefore no need to provide a motor drive circuit 113. As a result, the processor 7 does not have a rotation control unit 71.
画像統合部７３は、加速度センサ１０５により計測された重力方向を示すデータを用いて、例えば管１の上下方向に対応する超音波センサを認識することができ、また、カメラ１０２で撮像された画像の上下方向も認識することができる。 The image integration unit 73 can use data indicating the direction of gravity measured by the acceleration sensor 105 to recognize, for example, the ultrasonic sensor corresponding to the up-down direction of the pipe 1, and can also recognize the up-down direction of the image captured by the camera 102.
画像統合部７３は、管厚演算部７２により求められた管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、カメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報を生成する。 The image integration unit 73 generates combined image information that allows a comparison between an expanded view (first image) of an image showing the thickness of each part of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 calculated by the pipe thickness calculation unit 72 and an expanded view (second image) of an image showing each part of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1 obtained from the results of imaging by the camera 102.
なお、管厚測定のために各超音波センサが超音波を送受信している管１の領域と、カメラ１０２が撮像する管１の領域とは、一定以上離れており、同一のタイミングで別々の領域の情報を得ている（同じ領域の情報を別々のタイミングで得ている）ことになるが、位置計測器３の情報と広角レンズ１０７の画角とから、第１の画像と第２の画像との間で管１の長手方向の位置を揃えることができる。 The area of the pipe 1 where each ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves to measure the pipe thickness and the area of the pipe 1 imaged by the camera 102 are separated by a certain distance, meaning that information from different areas is obtained at the same time (information from the same area is obtained at different times). However, the longitudinal position of the pipe 1 can be aligned between the first and second images based on the information from the position measuring device 3 and the angle of view of the wide-angle lens 107.
（動作）
次に、図１４のフローチャートを参照して、第３の実施形態による検査システムの動作の一例を説明する。
(operation)
Next, an example of the operation of the inspection system according to the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
最初、センサヘッド２は、それぞれ、基準位置にあるものとする。 Initially, each sensor head 2 is in its reference position.
ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により、センサヘッド２を少しずつ前進させる制御が行われる（ステップＳ２１）。 By pulling, releasing, or feeding the cable C, the sensor head 2 is controlled to move forward little by little (step S21).
次に、複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６により、超音波の送受信が行われる（ステップＳ３１）。 Next, ultrasonic waves are transmitted and received by multiple ultrasonic sensors 101-1, 101-2, 101-3, 101-4, 101-5, and 101-6 (step S31).
次に、管厚演算部７２により、各超音波センサ１０１で受信された反射波から、管１の全周について厚さが求められる（ステップＳ３２）。 Next, the pipe thickness calculation unit 72 calculates the thickness of the entire circumference of the pipe 1 from the reflected waves received by each ultrasonic sensor 101 (step S32).
次に、カメラ１０２により、管１の内面の撮像が行われる（ステップＳ３３）。 Next, the camera 102 captures an image of the inner surface of the tube 1 (step S33).
次に、画像統合部７３により、管厚演算部７２により求められた管１の全周の厚さを表す画像、カメラ１０２により撮像された管１の全周の内面を表す画像、管１の周方向の位置のデータ、および、管１の長手方向の位置のデータが、全測定結果（展開図）のうちの一部に相当する測定結果としてまとめられ、記憶領域に記憶される（ステップＳ３４）。 Next, the image integration unit 73 compiles the image representing the thickness of the entire circumference of the pipe 1 calculated by the pipe thickness calculation unit 72, the image representing the inner surface of the entire circumference of the pipe 1 captured by the camera 102, the circumferential position data of the pipe 1, and the longitudinal position data of the pipe 1 as measurement results corresponding to a portion of the total measurement results (development diagram), and stores them in a memory area (step S34).
ここで、センサヘッド２の位置が検査終了位置に達しているか否かが判定される（ステップＳ１８）。 At this point, it is determined whether the position of the sensor head 2 has reached the inspection end position (step S18).
検査終了位置に達していなければ、ステップＳ１１からの処理が繰り返えられる。 If the end of inspection position has not been reached, processing is repeated from step S11.
一方、検査終了位置に達した場合は、所定の領域に記憶しておいた個々の測定結果から、管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報が生成される。さらに、第１の画像および第２の画像のそれぞれに対し、所定の判定基準（指針）に基づく劣化度が判定される（ステップＳ１９）。劣化度の判定は、例えば、各部分に対して（例えば、管１の内面を予め区分した個々の領域ごとに）行うとともに、管全体に対する総合的な判定を行う。 On the other hand, when the end of inspection position is reached, image information is generated from the individual measurement results stored in a predetermined area, allowing a comparison between a development of an image (first image) showing the thickness of each portion of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 and a development of an image (second image) showing each portion of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1. Furthermore, the degree of deterioration is determined for each of the first and second images based on predetermined criteria (guidelines) (step S19). The degree of deterioration is determined, for example, for each portion (for example, for each individual region into which the inner surface of the pipe 1 is previously divided), as well as a comprehensive determination for the entire pipe.
第３の実施形態によれば、複数の超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、広角レンズ１０７を利用したカメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、カメラ１０２を用いた管路内の撮像および複数の超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。 According to the third embodiment, image information is obtained by integrating a development (first image) of an image showing the thickness of each portion of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 obtained from the results of transmitting and receiving ultrasonic waves by the multiple ultrasonic sensors 101, and a development (second image) of an image showing each portion of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1 obtained from the results of imaging by the camera 102 using the wide-angle lens 107. The image information can be displayed on the display unit 6 or the like with information indicating the degree of deterioration or information indicating a warning added to each of the first and second images. This allows for efficient pipe inspection by utilizing both imaging of the inside of the pipe using the camera 102 and measuring the pipe thickness using the multiple ultrasonic sensors 101.
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described, focusing on the differences from the third embodiment.
（構成）
図１５Ａに、第４の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す。また、図１５Ｂに、図１５Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す。ここでは、図１Ａも適宜参照する。第４の実施形態に係る検査システム全体の構成は、センサヘッド２の構成を除き、図１Ａに示されるものと同じである。
(composition)
Fig. 15A shows an example of the configuration of an inspection system according to the fourth embodiment, focusing on the sensor head 2. Fig. 15B shows an example of the structure of the sensor head 2 shown in Fig. 15A as viewed from the longitudinal direction of the pipe 1. Here, Fig. 1A will also be referenced as appropriate. The overall configuration of the inspection system according to the fourth embodiment is the same as that shown in Fig. 1A, except for the configuration of the sensor head 2.
第４の実施形態が第３の実施形態と異なる点は、センサヘッド２に、広角レンズ１０７が備えられる代わりに、円錐ミラー１０８が備えられる点にある。円錐ミラー１０８は、センサヘッド２の例えば先頭近傍に配置される。カメラ１０２は、円錐ミラー１０８の近傍に配置される。図１５Ａ中の経路ＰＣは、カメラ１０２の視野範囲を表している。 The fourth embodiment differs from the third embodiment in that the sensor head 2 is provided with a conical mirror 108 instead of a wide-angle lens 107. The conical mirror 108 is disposed, for example, near the front of the sensor head 2. The camera 102 is disposed near the conical mirror 108. A path PC in FIG. 15A represents the field of view of the camera 102.
カメラ１０２は、視野範囲ＰＣにおいて円錐ミラー１０８に反射して見える管１の壁面の領域を撮像する。円錐ミラー１０８は、管１の全周の内面を撮影することを可能にする。カメラ１０２において撮像された画像は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサ７へ伝えられる。 The camera 102 captures an image of the area of the wall of the pipe 1 that is reflected by the conical mirror 108 within the field of view PC . The conical mirror 108 makes it possible to capture an image of the inner surface of the entire circumference of the pipe 1. The image captured by the camera 102 is transmitted via a cable C to the processor 7 of the information processing device in the ground device 5.
（地上装置５の構成）
第４の実施形態による地上装置５の構成は、図１３に示したものと同様となる。
(Configuration of ground device 5)
The configuration of the ground device 5 according to the fourth embodiment is similar to that shown in FIG.
第３の実施形態では、管厚測定のために各超音波センサが超音波を送受信している管１の領域と、カメラ１０２が撮像する管１の領域とは、一定以上離れており、同一のタイミングで別々の領域の情報を得ている形態であった。これに対し、第４の実施形態では、各超音波センサが超音波を送受信している領域に対し、カメラ１０２は円錐ミラー１０８を介して同じ領域の情報を同一のタイミングで得ることができる。そのため、第１の画像と第２の画像との間で管１の長手方向の位置を揃える調整が容易である。 In the third embodiment, the area of the pipe 1 where each ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves for pipe thickness measurement and the area of the pipe 1 imaged by the camera 102 are separated by a certain distance, and information on different areas is obtained at the same time. In contrast, in the fourth embodiment, the camera 102 can obtain information on the same area via the conical mirror 108 at the same time as the area where each ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves. This makes it easy to adjust the longitudinal position of the pipe 1 to be aligned between the first image and the second image.
（動作）
第４の実施形態による検査システムの動作は、図１４に示したものと同様となるため、その説明を省略する。
(operation)
The operation of the inspection system according to the fourth embodiment is similar to that shown in FIG. 14, and therefore a description thereof will be omitted.
第４の実施形態によれば、複数の超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、円錐ミラー１０８を利用したカメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、カメラ１０２を用いた管路内の撮像および複数の超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。 According to the fourth embodiment, image information is obtained by integrating a development (first image) of an image showing the thickness of each portion of the circumferential and longitudinal direction of the pipe 1 obtained from the results of transmitting and receiving ultrasonic waves by the multiple ultrasonic sensors 101, and a development (second image) of an image showing each portion of the circumferential and longitudinal direction of the inner surface of the pipe 1 obtained from the results of imaging by the camera 102 using the conical mirror 108. Information indicating the degree of deterioration or information indicating a warning can be added to each of the first and second images, and the image information can be displayed on the display unit 6, etc. This allows for efficient pipe inspection by utilizing both imaging of the inside of the pipe using the camera 102 and measuring the pipe thickness using the multiple ultrasonic sensors 101.
＜変形例＞
次に、第３及び第４の実施形態に対する変形例について説明する。
<Modification>
Next, modifications of the third and fourth embodiments will be described.
図１６に、第３及び第４の実施形態に適用される複数の超音波センサの配置の変形例を示す。 Figure 16 shows a modified arrangement of multiple ultrasonic sensors that can be used in the third and fourth embodiments.
第３の実施形態および第４の実施形態では、複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６が、センサヘッド２の外周に備えられ、それぞれが周方向に一定の間隔をおいて配置される場合を例示した。本変形例では、これら複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６のそれぞれが、更なる複数個の超音波センサ１０１－１ａ，１０１－１ｂ，１０１－１ｃ，…１０１－６ａ，１０１－６ｂ，１０１－６ｃとして構成されており、当該複数個の超音波センサ１０１－１ａ，１０１－１ｂ，１０１－１ｃ，…１０１－６ａ，１０１－６ｂ，１０１－６ｃのそれぞれは、互いに異なる方向への超音波の送信およびその反射波の受信を行うように配置されている。 In the third and fourth embodiments, multiple ultrasonic sensors 101-1, 101-2, 101-3, 101-4, 101-5, and 101-6 are provided on the outer periphery of the sensor head 2, and are arranged at regular intervals in the circumferential direction. In this modified example, each of these multiple ultrasonic sensors 101-1, 101-2, 101-3, 101-4, 101-5, and 101-6 is configured as multiple further ultrasonic sensors 101-1a, 101-1b, 101-1c, ... 101-6a, 101-6b, and 101-6c, and each of these multiple ultrasonic sensors 101-1a, 101-1b, 101-1c, ... 101-6a, 101-6b, and 101-6c is arranged to transmit ultrasonic waves in different directions and receive the reflected waves.
すなわち、センサヘッド２の中心が管１の中心からずれた場合でも管内面に超音波がほぼ垂直に当たる超音波センサが存在するように、センサヘッド２の全周に、複数個の超音波センサ１０１を様々な方向に傾けて並べて設置する。 In other words, multiple ultrasonic sensors 101 are installed around the entire circumference of the sensor head 2, tilted in various directions, so that even if the center of the sensor head 2 is shifted from the center of the pipe 1, there will be ultrasonic sensors that will strike the inner surface of the pipe almost perpendicularly with ultrasonic waves.
図１３中に示される管厚演算部７２は、複数個の超音波センサの受信波を得ることになるが、管１の内面の垂直方向から超音波の当たる方向が著しくずれる場合は反射波が得られないので、それらのデータは使用せずに、菅１の全周の厚さを測定することができる。 The pipe thickness calculation unit 72 shown in Figure 13 obtains received waves from multiple ultrasonic sensors, but if the direction in which the ultrasonic waves strike the inner surface of the pipe 1 deviates significantly from the perpendicular direction, no reflected waves are obtained. Therefore, this data can be used to measure the thickness of the entire circumference of the pipe 1 without using it.
本変形例によれば、第３及び第４の実施形態で得られる効果に加えて、センサヘッド２の中心が管１の中心からずれた場合でも菅１の全周の厚さを測定することが可能になる。 In addition to the effects achieved by the third and fourth embodiments, this modified example makes it possible to measure the thickness of the entire circumference of the pipe 1 even if the center of the sensor head 2 is offset from the center of the pipe 1.
以上詳述したように、少なくとも１つの実施形態によれば、管の検査を効率良く行うことが可能になる。 As described above in detail, at least one embodiment enables efficient inspection of pipes.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are within the scope and spirit of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
１…管、２…センサヘッド、３…位置計測器、４…リール、５…地上装置、６…表示部、７…プロセッサ、８…メモリ、９…記録部、１０…ローラ、２１…スキッドまたはタイヤ、７１…回転制御部、７２…管厚演算部、７３…画像統合部、７４…劣化判定部、７５…画像統合部、１０１…超音波センサ、１０２…カメラ、１０３…モータ、１０４…ミラー、１０５…加速度センサ、１０６…レーザ距離計、１０７…広角レンズ、１０８…円錐ミラー、１１１…送受信回路、１１３…モータ駆動回路。 1...pipe, 2...sensor head, 3...position measuring device, 4...reel, 5...ground equipment, 6...display unit, 7...processor, 8...memory, 9...recording unit, 10...roller, 21...skid or tire, 71...rotation control unit, 72...pipe thickness calculation unit, 73...image integration unit, 74...deterioration determination unit, 75...image integration unit, 101...ultrasonic sensor, 102...camera, 103...motor, 104...mirror, 105...acceleration sensor, 106...laser rangefinder, 107...wide-angle lens, 108...conical mirror, 111...transmitting/receiving circuit, 113...motor drive circuit.
Claims (4)
撮像装置と、
前記撮像装置が前記管の内面の周方向の各部を撮像することを可能にする光学系部材と を備え、前記管の長手方向へ移動するセンサヘッドと、
前記複数の超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求める管厚演算部と、
前記管厚演算部により求められた前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す第１の画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す第２の画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成する画像統合部と
を具備し、
前記複数の超音波センサのそれぞれは、更なる複数個の超音波センサとして構成されており、当該複数個の超音波センサのそれぞれは、互いに異なる方向への超音波の送信およびその反射波の受信を行う、
検査システム。 a plurality of ultrasonic sensors that transmit ultrasonic waves to various parts of the pipe in the circumferential direction and receive the reflected waves;
An imaging device;
an optical system that enables the imaging device to capture images of each portion of the inner surface of the pipe in the circumferential direction; and a sensor head that moves in the longitudinal direction of the pipe.
a pipe thickness calculation unit that calculates the thickness of each portion of the pipe in the circumferential direction and the longitudinal direction from the results of transmission and reception by the plurality of ultrasonic sensors;
an image integration unit that generates image information that combines a first image that represents the thickness of each portion of the pipe in the circumferential direction and the longitudinal direction calculated by the pipe thickness calculation unit and a second image that represents each portion of the inner surface of the pipe in the circumferential direction and the longitudinal direction obtained from the image pickup by the imaging device so that they can be compared ;
each of the plurality of ultrasonic sensors is configured as a further plurality of ultrasonic sensors, and each of the plurality of ultrasonic sensors transmits ultrasonic waves in mutually different directions and receives reflected waves thereof;
Inspection system.
請求項１に記載の検査システム。 The image integration unit generates the image information in a state in which information that allows the circumferential position and longitudinal position of the pipe to be confirmed is added to the image information.
The inspection system of claim 1 .
前記ローラの回転数、または前記リールの回転数、または前記タイヤの回転数から、前記センサヘッドが管路内で基準の位置から長手方向へ進入した長さを示す進入長を計測する位置計測器と、
さらに具備し、
前記画像統合部は、前記進入長の情報を用いて、前記撮像装置により撮像される前記管の長手方向の位置を認識する、
請求項１又は２に記載の検査システム。 a roller that contacts a cable connected to the sensor head, or a reel that winds the cable, or a tire that is provided on the sensor head;
a position measuring device that measures a penetration length indicating a length of penetration of the sensor head in the longitudinal direction from a reference position within the pipe, based on the number of rotations of the roller, the number of rotations of the reel, or the number of rotations of the tire;
Furthermore,
The image integration unit recognizes the longitudinal position of the tube imaged by the imaging device using the information on the penetration length.
3. The inspection system according to claim 1 or 2 .
管厚演算部により、前記複数の超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求めることと、
画像統合部により、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す第１の画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す第２の画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成することと
を含む、検査方法。
a sensor head including a plurality of ultrasonic sensors, an imaging device, and an optical system member, the sensor head moving in the longitudinal direction of the pipe, the plurality of ultrasonic sensors transmitting ultrasonic waves to each portion of the circumferential direction of the pipe and receiving the reflected waves from the ultrasonic waves, the plurality of ultrasonic sensors being configured as a further plurality of ultrasonic sensors, each of the plurality of ultrasonic sensors transmitting ultrasonic waves in mutually different directions and receiving the reflected waves from the ultrasonic waves , the imaging device imaging each portion of the circumferential direction of the inner surface of the pipe via the optical system member;
a pipe thickness calculation unit for calculating the thickness of each portion of the pipe in the circumferential direction and the longitudinal direction from the results of transmission and reception by the plurality of ultrasonic sensors;
and generating, by an image integration unit, image information that combines a first image representing the thickness of each portion of the circumferential and longitudinal directions of the pipe with a second image representing each portion of the circumferential and longitudinal directions of the inner surface of the pipe obtained as a result of imaging by the imaging device so that the combined image information can be compared.
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