(57)【要約】【課題】パイプの内部の問題領域を容易に発見かつ特定することができるより多目的の外観検査装置を提供する。【解決手段】前面と、後面と、腹面と、背面と、２つの側面とを有する本体と、導管の内面に係合するための、本体の側面から突出するキャリッジアセンブリと、本体の前面の前方を表示するための本体の前面に配置される長手方向カメラと、導管の内面を表示するように位置決めされる本体の腹面に配置される横方向カメラと、導管の内部で進んだ距離を測定するエンコーダとを有する遠隔エンドと、遠隔エンドに取り付けられ、遠隔エンドが導管に沿った移動を可能にする可撓プッシュロッドと、遠隔エンドからの画像を、受け取り、処理し、保管し、かつ分析し、外観検査システムを制御するように構成される制御装置と、遠隔エンドを制御装置に接続するケーブルとを備える伸長導管の内面を外観検査するための遠隔外観検査システム。【選択図】図１
2014021119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸長導管の内面を外観検査するための遠隔外観検査システムであって、
ａ  遠隔エンドであって、該遠隔エンドは、
ｉ  前面と、後面と、腹面と、背面と、２つの側面とを有する本体と、
ｉｉ  前記導管の前記内面に係合するための、前記本体の前記側面うち少なくとも１つから突出する少なくとも１つのキャリッジアセンブリと、
ｉｉｉ  前記本体の前記前面の前方を表示するための、前記本体の前記前面に配置される長手方向カメラと、
ｉｖ  前記導管の前記内面を表示するように位置決めされる、前記本体の前記腹面に配置される横方向カメラと、
ｖ  前記導管の内部で進んだ距離を測定するエンコーダとを有する、
前記遠隔エンドと、
ｂ  前記遠隔エンドに取り付けられ、前記遠隔エンドが前記導管に沿って移動することを可能にする可撓プッシュロッドと、
ｃ  前記遠隔エンドからの画像を、受け取り、処理し、保管し、かつ分析し、ならびに前記外観検査システムを制御するように構成される制御装置と、
ｄ  前記遠隔エンドを前記制御装置に接続するケーブルとを備えることを特徴とする遠隔外観検査システム。
【請求項２】
前記導管の前記内面を照らすように位置決めされる少なくとも１つの横方向光源をさらに備える、請求項１記載の遠隔外観検査システム。
【請求項３】
前記本体の前方の領域を照らすように位置決めされる、少なくとも１つの長手方向光源をさらに備える、請求項１記載の遠隔外観検査システム。
【請求項４】
前記遠隔エンドの配向を、鉛直方向に関して特定するための配向検知装置をさらに備える、請求項１記載の遠隔外観検査システム。
【請求項５】
前記プッシュロッドが、該プッシュロッドに回転力を加え、該回転力を加えることによって前記遠隔エンドを前記導管に関して回転させるための装置をさらに備える、請求項１記載の遠隔外観検査システム。
【請求項６】
前記長手方向カメラおよび前記横方向カメラが、前記制御装置に画像を提供し、該制御装置が、前記導管内における長手方向および横方向の同時視野を作成する、請求項１記載の遠隔外観検査システム。
【請求項７】
前記遠隔エンドの配向を鉛直方向に関して判定し、かつ前記制御装置に情報を提供する配向検知装置をさらに備える、請求項１記載の遠隔外観検査システム。
【請求項８】
前記遠隔エンドの配向を鉛直方向に関して調整するために前記遠隔エンドを回転させることができる配向調整装置をさらに備える、請求項１記載の遠隔外観検査システム。
【請求項９】
前記配向調整装置は前記プッシュロッドに取り付けられているハンドルであって、該ハンドルは、該ハンドルが回転すると、前記遠隔エンドの前記配向を変えることができる、請求項８記載の遠隔外観検査システム。
【請求項１０】
導管１の内面を外観検査するための方法であって、
ａ  前記内面に沿って進み、かつ遠隔エンドを安定化させる、少なくとも１つのバネ付きのキャリッジアセンブリを有する前記遠隔エンドを提供するステップと、
ｂ  前記導管内で位置を測定するステップと、
ｃ  前記導管内の多様な位置において、前記導管の内部の長手方向画像を取得するステップと、
ｄ  前記導管内の多様な位置において、前記導管の内部の横方向画像を取得するステップと、
ｅ  前記導管の内部の長手方向画像または横方向画像のうち少なくとも１つを、該横方向画像または該横方向画像の各位置に関連付けるステップと、
ｆ  前記導管内の所与の位置の長手方向画像および横方向画像のうち少なくとも１つを表示するステップとを含むことを特徴とする外観検査するための方法。
【請求項１１】
ａ  長手方向画像を取得するときに、前記遠隔エンドの配向情報を取得するステップと、
ｂ  前記配向を、前記取得した長手方向画像に関連付けるステップと、
ｃ  前記遠隔エンドの前記配向を補正するために、表示された長手方向画像を調整するステップとをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１２】
ａ  横方向画像を取得するときに、前記遠隔エンドの配向情報を取得するステップと、
ｂ  前記配向を、前記取得した横方向画像に関連付けるステップと、
ｃ  前記横方向画像が表示されるときに、前記表示された横方向画像の前記遠隔エンドの前記配向の指標を提供するステップとをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記表示するステップが、前記導管内の所与の位置の長手方向画像および横方向画像を同時に表示することを含む請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、導管の内部を外観検査するためのシステムに関し、より詳細には、パイプおよびボイラヘッダの内部を外観検査するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常は流体を運ぶパイプおよびその他の導管の内部を検査するための装置には様々な種類がある。これらの導管は、腐食するまたは割れおよびその他の欠陥が生じることがあるので、それらを検査できるようにすることは重要である。外観検査は、潜在的な問題領域を特定するために、導管の大きな部分を迅速に特定することを可能にする。導管の外観検査は潜在的な問題を特定するための迅速な方法と考えられている。次いで、これらの問題領域は、追加の検査装置を用いて検査することができる。そのため、外観検査は、一般的に、欠陥がどこに発生し得るかを検出するための初期検査として使用される。
【０００３】
加圧水および蒸気を運ぶパイプを採用するボイラなどの装置では、装置が故障する前に欠陥を特定することが非常に重要である。これらの加圧された導管のうち１つに割れまたは欠陥があると、傷害または死亡およびその他の装置の重大な損傷を引き起こす可能性がある。
【０００４】
ヘッダおよび関連する水冷壁管の内部は腐食するので、検査する必要がある。ヘッダは、通常は水平であり、縦型水冷壁管は水平なヘッダパイプから延びている。円形断面を有する導管内では、基準系がないからことから、すべての方向が同じように見える。そのため、カメラ画像からだけでは、装置がどの方向を表示しているのかを特定することは困難である。このことは、導管の両側から２つのパイプが対称に入っているときなどの対称的な接合に特に当てはまる。そのため、欠陥がパイプのどこにあるのかを判断することが困難なときがある。
【０００５】
また、ある導管の形状によって、多様な導管の内部を十分に表示することは困難である。可動のカメラであっても、その移動範囲には限りがあり、装置の前方および側方を表示することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、パイプの内部の問題領域を容易に発見かつ特定することができるより多目的の外観検査装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明を、伸長導管の内面を外観検査するための遠隔外観検査システムであって、
ａ  遠隔エンドであって、
ｉ  前面と、後面と、腹面と、背面と、２つの側面とを有する本体と、
ｉｉ  導管の内面に係合するための、本体の側面のうち少なくとも１つから突出する少なくとも１つのキャリッジアセンブリと、
ｉｉｉ  本体の前面の前方を表示するための、本体の前面に配置された長手方向カメラと、
ｉｖ  導管の内面を表示するように位置決めされた、本体の腹面に配置された横方向カメラと、
ｖ  導管の内部で進んだ距離を測定するエンコーダとを有する遠隔エンドと、
ｂ  遠隔エンドに取り付けられ、遠隔エンドが導管に沿って移動することを可能にする可撓プッシュロッドと、
ｃ  遠隔エンドからの画像を、受け取り、処理し、保管し、かつ分析し、ならびに外観検査システムを制御するように構成された制御装置と、
ｄ  遠隔エンドを制御装置に接続するケーブルとを備える遠隔外観検査システムとして具現化しても良い。
【０００８】
本発明を、遠隔導管の内面を外観検査するための方法であって、
ａ  内面に沿って進み、遠隔エンドを安定させる、少なくとも１つのバネ付きのキャリッジアセンブリを有する遠隔エンドを提供するステップと、
ｂ  導管内で位置を測定するステップと、
ｃ  導管内の多様な位置において、導管の内部の長手方向画像を取得するステップと、
ｄ  導管内の多様な位置において、導管の内部の横方向画像を取得するステップと、
ｅ  導管の内部の長手方向画像または横方向画像のうち少なくとも１つを、それらの各位置に関連付けるステップと、
ｆ  導管内の所与の位置の長手方向画像および横方向画像のうち少なくとも１つを表示するステップとを含む、遠隔導管の内面を外観検査するための方法として具現化しても良い。
【０００９】
本開示は、以下の本開示のさまざまな特徴の詳細な説明およびそこに含まれる実施例を参照することによってより容易に理解することができる。
【００１０】
ここで、図面を参照すると、同じ部材には同じ参照番号が付与されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る外観検査システムの斜視図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係る、図１の外観検査システムの前面の端面図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係る、図１および図２の外観検査システムの側面図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係る、図１から図３の外観検査システムの腹面の平面図である。
【図５】図１から図４の外観検査システムの正面図であり、２つの交差する導管を検査する際の使用中の様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
導管の内部を外観検査する際、ディスプレイを見ているときに、遠隔カメラが表示している位置を特定することは困難である。これは、座標系のない対称な導管内に遠隔カメラがあるときに特に困難である。通常、遠隔カメラは、導管を進みながら、遠隔カメラを有する遠隔装置の長手方向長さに沿った視野を提供する。外観画像は、導管を全体的に検査するために使用されるだけではなく、導管に沿った進み具合を判断するのに有用である。外観画像は、残屑、腐食、または異物の堆積による導管の障害物、詰まりおよび狭小化を表示するのに使用することができる。
【００１３】
第２の導管が第１の導管と９０度の角度で交わるとき、カメラは、第２の導管の長さ方向を表示するように、最初の視野角から９０度離れて移動または画像を提供できなければならない。
【００１４】
例えば、遠隔装置が進んでいる導管から鉛直に延びる導管を検査するために、カメラがその長手方向から９０度の角度になるとき（横方向と見なす）、遠隔カメラは、導管に沿って進む方向に沿った長手方向の画像をもはや提供することができず、何の潜在的な障害物等も示すことができない。
【００１５】
また、遠隔装置の配向を判定することおよび装置の配向を調整するための手段を有することは重要である。
【００１６】
この発明は、検査されている導管の内部の欠陥または瑕疵の位置を迅速かつ正確に特定することができる外観検査システムの一定の新規かつ有用な改良に関する。本発明は、外観検査システムが進んでいる導管に接続された導管を外観検査し、かつこれらの導管内のさまざまな位置を表示するようにその配向を調整することもできる。
【００１７】
ここで、図１から図４を参照すると、ヘッダまたは導管１などの伸長導管の内面を外観検査するように設計された外観検査システム１００が示されている。
【００１８】
外観検査システム１００は、前面１１３、後面１１５、背面１１７、腹面１１９および２つの側面１２１を有する本体１１１を含む遠隔セクション１１０を備える。長手方向軸は、本体１１１の長さにわたり延びている。横軸１６３は、背面１１７および腹面１１９を貫通している。
【００１９】
導管の内面に係合するための、本体１１１の側面１２１のうち少なくとも１つから突出する少なくとも１つのキャリッジアセンブリ１３０がある。好ましくは、ホイール１３１がキャリッジアセンブリ１３０から突出し、かつ導管１の内面３に沿って転がるように角度が付けられる。
【００２０】
エンコーダ１４０は、ホイール１３１に接続され、これにより、エンコーダは、ホイール１３１が導管１に沿ってどれくらいの距離を進んだのかを判定する。この情報は、ケーブル２００を通り、導管１に沿った遠隔セクション１１０の瞬時位置を計算するベースユニット３００に伝えられる。
【００２１】
長手方向カメラ１５０は、本体１１１の前面に取り付けられており、かつ導管１の長さ方向で、長手方向軸１５３に対して概して平行な方向を向くように配向されている。長手方向カメラ１５０は、本体１１１の前面１１３の前方を表示するためのものである。長手方向カメラ１５０は、遠隔セクション１１０の前方の障害物を探し、かつ遠隔エンド１１０の前方の導管の外観画像を提供するように設計されている。
【００２２】
横方向カメラ１６０は腹面１１９に取り付けられており、本体１１１の腹面１１９に隣接する領域を表示するように、横軸に概して沿った方向を向くように位置付けられている。
【００２３】
可撓プッシュロッド４００は、導管１の内部に沿って遠隔セクション１１０を押したり、引いたりするために、遠隔セクション１１０に取り付けられている。
【００２４】
ベース３００は、特に、導管１の内部の遠隔セクション１１０のカメラ１５０，１６０からの画像を、受け取り、処理し、保管し、かつ分析するように構成された処理ユニット３１０を採用している。
【００２５】
ベース３００は、遠隔セクション１１０に接続された制御装置５００も有している。制御装置は、異なる方向で見るために、長手方向カメラ１５０および横方向カメラ１６０のカメラ設定を制御することができ、かつズーム、フォーカスおよび位置決め装置などのアクチュエータも制御することができる。制御装置５００は、長手方向カメラ１５０で表示される領域を照らすための長手方向ＬＥＤ１５１などの照明の運転を制御しても良い。同様に、横方向ＬＥＤ１６１は、横方向カメラ１６０で表示される領域を照らすように位置決めされている。
【００２６】
図２は、本発明の１つの実施の形態に係る、図１の外観検査システムの前面の端面図である。
【００２７】
ここで、長手方向カメラ１５０および長手方向光源１５１が示される。導管１は、この図には示されていないが、ホイール１３１が、キャリッジアセンブリ１３０上に示されており、ホイール１３１が導管の内面に沿って進んでいる様子が示されている。キャリッジアセンブリは、キャリッジ１３０が内面に向かって突出し、それにより遠隔エンド１１０を安定させることを可能にするバネ１３５またはその他の付勢装置を有する。これによって、遠隔エンド１１０が、さまざまなサイズの導管１に嵌まるのを可能にし、かつ安定した状態を保つことで画像の動きを最小化する。これによって、遠隔エンド１１０が、分析がより容易な、振動がほとんどない安定した外観画像を取得することが可能になる。
【００２８】
図３は、本発明の１つの実施の形態に係る、図１および図２の外観検査システムの側面図である。ここで、キャリッジアセンブリ１３０が示される。また、横方向カメラ１６０が、横軸１６３に沿って向けられて示されている。
【００２９】
図４は、本発明の１つの実施の形態に係る、図１から図３の外観検査システムの腹面の平面図である。この実施の形態では、バネ１３５は、キャリッジアセンブリ１３０およびホイール１３１を内面３または導管１に向けて押圧する付勢装置として使用されている。
【００３０】
図５は、図１から図４の外観検査システムの正面図であり、２つの交差する導管を検査する際の使用中の様子を示す。
【００３１】
図５は、別の導管５と直角に交わる導管１を示す。これは、降水管と交差する水平蒸気ヘッダの形状に似ている。これは、検査とメンテナンスを必要とする。本発明は、導管１（蒸気ヘッダ）を検査するように一意的に設計されている一方で、導管５（降水管）を外観検査することもできる。これは、遠隔エンド１１０の前方の画像を取得し、導管１に障害物がないことを確認しながらすることができる。
【００３２】
このシステムの代替の実施の形態では、スライドパッド１３３が、ホイール１３１に加えてまたはホイール１３１の代わりに使用される。これらのスライドパッドは、導管１の内面に沿って摺動するもので、テフロンまたはナイロンなどの低摩擦材料で作られている。
【００３３】
本発明の別の代替の実施の形態では、レンズをきれいにするために、従来の散水ノズルおよび／またはワイパ装置を使用しても良い。
【００３４】
本発明のまた別の実施の形態では、遠隔エンド１１０の配向を変化させるために、プッシュロッド４００に関して遠隔エンド１１０を回転することができるモータ４３０を採用しても良い。
【００３５】
有利には、本発明は、従来技術で述べられている問題を解決する。
【００３６】
特に指定のない限り、本明細書において開示されるすべての範囲は、その範囲における端点およびすべての中間点を含みかつ組み合わせることができる。本明細書において、「第１」および「第２」などの用語は、順番、量、または重要度をなんら示さず、１つの要素を別の要素から区別するために使用される。本明細書において、「ａ」および「ａｎ」という用語は、量の制限を表すのではなく、少なくとも１つの参照される要素の存在を表す。「約」を付加される数値はすべて、特に指定のない限り、正確な数値を含む。
【００３７】
この明細書は、実施例を使用し、それによってベストモードを含んだ本発明を開示し、かつ当業者が本発明を実施かつ使用できるようにもする。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲により規定され、当業者が思いつく他の実施例を含んでも良い。そのような他の実施例は、これらが特許請求の範囲の文言上の言葉と異ならない構成要素を有する場合または特許請求の範囲の文言上の言葉と実質的な差がない均等の構成要素を含む場合には、特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００３８】
１  導管
３  内面
５  導管
１００  外観検査システム
１１０  遠隔セクション
１１１  本体
１１３  前面
１１５  後面
１１７  背面
１１９  腹面
１２１  側面
１３０  キャリッジアセンブリ
１３１  ホイール
１３３  スライドパッド
１３５  バネ
１４０  エンコーダ
１５０  長手方向カメラ
１５１  長手方向ＬＥＤ
１５３  長手方向軸
１６０  横方向カメラ
１６１  横方向ＬＥＤ
１６３  横軸
２００  ケーブル
３００  ベースユニット
３１０  処理ユニット
４００  可撓プッシュロッド
４３０  モータ
５００  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014021119.tif 000007
【外国語明細書】
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