JP2019045710A - 配管内部診断装置および配管内部診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管内部を撮像して観察・診断する際に、配管内部の撮像観察位置（劣化個所の位置）を精度よく特定することができる配管内部診断装置および配管内部診断方法を提供する。【解決手段】配管内部を観察・診断する配管内部診断装置であって、配管内部を移動する配管内部移動装置と、前記配管内部移動装置に搭載されて配管内部を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の位置と姿勢を検知する加速度センサーと、前記撮像装置が撮像した画像と前記加速度センサーが検知した前記撮像装置の位置および姿勢の情報を送信する送信手段と、前記送信手段が送信した画像と前記撮像装置の位置および姿勢の情報を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した前記撮像装置の位置および姿勢の情報に基づいて前記画像を補正して前記画像の撮像個所の位置を特定する補正処理装置とを備えていることを特徴とする配管内部診断装置。【選択図】図１

Description

本発明は、配管内部診断装置および配管内部診断方法に関するものである。

一般に、配管内部を撮像して観察・診断する場合、以下のような技術がある。

例えば、特許文献１に記載のように、配管内に内視鏡を挿入する方法がある。

また、特許文献２に記載のように、配管内に自走するカメラ付きロボットを挿入する方法がある。

また、特許文献３に記載のように、ピグと呼ばれる配管内部移動装置に撮像装置（カメラ）を取り付けたカメラピグを使用する方法がある。

さらに、特許文献４には、カメラピグに搭載されたカメラで撮影された画像の撮影位置を特定する技術が記載されている。この技術によれば、配管内をカメラピグが進行している間、カメラによる撮影画像と時計の出力（撮像時刻）の画像とが画像合成装置により合成され、合成後の画像データが記録装置に格納される。その一方において、配管のランチャおよびレシーバの外壁に装着された加速度センサーで、カメラピグが各配管溶接部を通過する際の振動（打撃による振動）が検出されると、その検出時刻、すなわち、各配管溶接部の通過時刻が記録される。配管の欠陥が撮影されたときには、その撮影画像に画像として記録された撮像時刻と各配管溶接部の通過時刻との照合により、その欠陥が発生した配管溶接部を特定する。

また、特許文献５には、配管内部を走行するピグの位置を配管外部から検知するための技術が記載されている。この技術によれば、アンテナを有するピグロケータが配管の点検口等に設置され、このピグロケータのアンテナで、配管内部のピグの電磁波発信器から発信される電磁波を検出する。ピグロケータで検出される、電磁波の強度が最大になったときに、そのピグロケータの真下をピグが通過したと判断する。

特開２０１２−１３２９７０号公報 特開２０１３−２５２６３号公報 特開２００３−３４３７９１号公報 特開２００２−２５７５１３号公報 特開２００１−２３５０８９号公報

しかしながら、上記特許文献１〜５に記載の技術には以下のような問題点がある。

すなわち、特許文献１、２に記載のように、内視鏡あるいは、カメラ付きの自走ロボットを使用して配管内部の画像撮影をする場合、挿入したケーブルの長さから配管内の画像撮影の位置の確認は比較的容易ではあるものの、例えば製鉄所にように広大な領域にわたって張り巡らされている長距離の配管の画像撮影には長距離のケーブルを用意しなければならないという問題があった。

また、特許文献３のように、カメラピグを使用した場合、配管内面の汚れを除去したまさに直後の状態を撮影できるというメリットがある一方で、位置特定機能を持たず、撮影された画像が配管内のどの位置のものかが特定できないという問題があった。さらに、ピグは配管内で回転が可能なため、上下左右どちらの向きで撮影したのかが特定できないという問題があった。

さらに、特許文献４記載の技術では、配管溶接部と配管溶接部との間の位置（すなわち、打撃位置以外の位置）におけるカメラピグの通過を検知することが困難である。このため、配管溶接部と配管溶接部との間については、撮影画像の撮影位置を特定することが困難である。さらにはそもそも溶接接続ではない、例えばフランジ接続の配管などでは上記の仕組みそのものが成立しない。

また、特許文献５記載の技術でも、ピグロケータの配置位置以外の位置におけるピグの通過を感知することが困難である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、配管内部を撮像して観察・診断する際に、配管の長短に関わらず、配管全長の観察・診断に適用でき、かつ、配管内部の撮像観察位置（例えば、劣化個所（腐食個所、損傷個所、欠陥個所等）の位置）を精度よく特定することができる配管内部診断装置および配管内部診断方法を提供することを目的としている。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、配管内部を撮像して観察・診断する際に、ピグ（配管内部移動装置）にカメラ（撮像装置）を搭載したカメラピグを用いることを念頭において、撮像装置に加速度センサーを取り付けて、その加速度センサーで撮像装置の位置（配管長手方向位置）と姿勢（回転角度、傾き）を逐次把握することによって、配管内部の撮像観察個所の位置を特定することを着想した。

すなわち、加速度センサーが測定した配管長手方向加速度を２回時間積分することで、撮像装置の位置が求まるとともに、加速度センサーによって重力方向を検知することで、撮像装置の姿勢が求まる。この撮像装置の位置と姿勢に基づいて画像を補正することで、配管内部の撮像観察個所の位置（例えば、劣化個所の位置）を精度よく特定することができると考えた。

本発明は、上記のような着想に基づいており、以下の特徴を有している。

［１］配管内部を観察・診断する配管内部診断装置であって、
配管内部を移動する配管内部移動装置と、
前記配管内部移動装置に搭載されて配管内部を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の位置と姿勢を検知する加速度センサーと、
前記撮像装置が撮像した画像と前記加速度センサーが検知した前記撮像装置の位置および姿勢の情報を送信する送信手段と、
前記送信手段が送信した画像と前記撮像装置の位置および姿勢の情報を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記撮像装置の位置および姿勢の情報に基づいて、前記画像を補正して、前記画像の撮像個所の位置を特定する補正処理装置と
を備えていることを特徴とする配管内部診断装置。

［２］前記配管内部移動装置がピグであることを特徴とする前記［１］に記載の配管内部診断装置。

［３］前記撮像装置がカプセル内視鏡であることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の配管内部診断装置。

［４］配管内部を観察・診断する配管内部診断方法であって、
配管内部移動装置によって配管内部を移動しながら、配管内部移動装置に搭載された撮像装置によって配管内部を撮像するステップと、
前記撮像装置の位置と姿勢を加速度センサーで検知するステップと、
前記撮像装置が撮像した画像と前記加速度センサーが検知した撮像装置の位置および姿勢の情報を送信するステップと、
送信された画像と前記撮像装置の位置および姿勢の情報を受信するステップと、
受信した前記撮像装置の位置および姿勢の情報に基づいて、前記画像を補正して、前記画像の撮像個所の位置を特定するステップと
を備えていることを特徴とする配管内部診断方法。

本発明においては、配管内部を撮像して観察・診断する際に、配管の長短に関わらず、配管全長の観察・診断に適用でき、かつ、配管内部の撮像観察個所（劣化個所）の位置を精度よく特定することができる。

本発明の一実施形態を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る配管内部診断装置１０を示す図である。

図１に示すように、この実施形態に係る配管内部診断装置１０は、配管１の内部を観察・診断するものであり、配管１の内部を移動する配管内部移動装置（例えば、ピグ）１１を備えており、その配管内部移動装置１１には、時計１２と、配管１の内部を撮像する撮像装置（例えば、カプセル内視鏡）１３と、撮像装置１３の位置と姿勢を検知する加速度センサー１４と、撮像装置１３が撮像した画像と加速度センサー１４が検知した撮像装置１３の位置および姿勢の情報を送信する送信手段（例えば、無線発信機）１５とが搭載されている。

また、配管１の外部に、送信手段１５が送信した内容（撮像装置１３が撮像した画像、加速度センサー１４が検知した撮像装置１３の位置および姿勢の情報）を受信する受信手段（例えば、無線受信機）１６と、受信手段１６が受信した撮像装置１３の位置および姿勢の情報に基づいて、画像の座標軸方向（特に、配管周方向、すなわち、配管の上下左右方向）を補正して、当該画像の撮像個所の位置（配管長手方向位置と配管周方向位置）を特定する補正処理装置（例えば、画像処理装置）１７とを備えている。

さらに、受信手段１６あるいは演算処理装置１７には、受信した情報（画像、撮像装置１３の位置および姿勢の情報）等を記憶する記憶装置（各種メモリ）１８と、受信した画像を確認できるモニタ画面１９を設けておく。

そして、この配管内部診断装置１０を用いて、以下のような手順で、配管１内部の観察・診断を行う。なお、ここでは、製鉄所構内の工水配管を対象にして述べる。

（ステップ１）配管内部診断装置１０の設置
まず、観察診断対象の配管１の内部に配管内部移動装置１１（時計１２、撮像装置１３、加速度センサー１４、送信手段１５を搭載）を配置するとともに、受信手段１６と撮像個所特定手段１７と記憶装置１８とを作動可能な状態で待機させる。異常事態の発生を検知するためにモニタ画面１９も作動可能な状態で待機させることが好ましい。

なお、配管内部移動装置１１の配管１内部への配置は、既設もしくは新設のマンホールまたはハンドホールから行うか、あるいは配管１の継ぎ目（フランジ）を開放して行う等の方法が一般的であるが、配管内部移動装置１１を配管１内部に配置できる方法であれば良い。

（ステップ２）配管１の内部の撮像
撮像装置１３を撮影状態にし、加速度センサー１４を起動させ、送信手段１５を送信状態にして、配管１内に所定の圧力にて工水を送水し、配管内部移動装置１１を移動させる。

これによって、配管１内部を配管内部移動装置１１によって移動しながら、撮像装置１３によって配管１内部を撮像するとともに、撮像装置１３の位置と姿勢を加速度センサー１４によって検知する。

そして、撮像装置１３が撮像した画像と加速度センサー１４が検知した撮像装置１３の位置および姿勢の情報を送信手段１５が送信する。

（ステップ３）配管内部移動装置１１の取り出し
所定の診断区間を移動した配管内部移動装置１１を配管１内部から取り出す。配管内部移動装置１１の配管１内部からの取り出しは、移動終了地点の既設もしくは新設のマンホールまたはハンドホールから行うか、あるいは配管１の継ぎ目（フランジ）を開放して行う等の方法が一般的であるが、配管内部移動装置１１を配管１内部から取り出せる方法であれば良い。

（ステップ４）配管１内部の観察・診断
送信手段１５から送信された内容（撮像装置１３が撮像した画像、加速度センサー１４が検知した撮像装置１３の位置および姿勢の情報）を受信手段１６が受信し、その画像と撮像装置１３の位置および姿勢の情報を記憶装置１８に記憶する。

そして、記憶装置１８に記憶された画像を再生し、画像によって配管１の内部の状態を観察・診断する。

画像上に劣化個所が検知された場合は、補正処理装置１７が、撮像装置１３の位置および姿勢の情報に基づいて、画像の座標軸方向（特に、配管周方向、すなわち、配管の上下左右方向）を補正して、当該画像の撮像個所（すなわち、劣化個所）の位置（配管長手方向位置と配管周方向位置）を特定する。

このようにして、この実施形態においては、配管１内部を撮像して観察・診断する際に、配管１の長短に関わらず、配管１全長の観察・診断に適用でき、かつ、配管１内部の観察個所（劣化個所）の位置（配管長手方向位置と配管周方向位置）を精度よく特定することができる。

そして、劣化個所が特定されることにより、補修個所を絞り込むことができ、効率的な補修作業が実施可能となる。

さらには、定期的に撮像した画像を比較することで、劣化進行状況を把握することが可能となり、その後の劣化進行状況も予測することも可能であり、経年変化について容易に把握することができる。したがって、補修が必要となる時期も予め想定でき、予防保全の計画も立案し易く、補修作業のさらなる効率化を図ることが可能となる。

なお、配管内部移動装置１１は、配管１内部を自力移動走行できるものであれば、ピグ以外のものでもよい。撮像装置１３は、カプセル内視鏡以外の他の撮像装置であってもよい。

また、画像を観察して劣化個所の有無や劣化程度を判断するのは、検査員が行ってもよいし、人工知能に行わせるようにしてもよい。人工知能に行わせることにより、リアルタイムで配管１内部の劣化個所の有無と劣化程度の判断および劣化個所の位置（配管長手方向位置と配管周方向位置）の特定を行うことが可能になる。

そして、上記では工水配管を対象にして述べたが、本発明においては、対象となる配管の材料、配管内を流れる流体により限定されるものではない。

１ 配管
１０ 配管内部診断装置
１１ 配管内部移動装置
１２ 時計
１３ 撮像装置
１４ 加速度センサー
１５ 送信手段
１６ 受信手段
１７ 演算処理装置
１８ 記憶装置
１９ モニタ画面

Claims (4)

1. 配管内部を観察・診断する配管内部診断装置であって、
   配管内部を移動する配管内部移動装置と、
   前記配管内部移動装置に搭載されて配管内部を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置の位置と姿勢を検知する加速度センサーと、
   前記撮像装置が撮像した画像と前記加速度センサーが検知した前記撮像装置の位置および姿勢の情報を送信する送信手段と、
   前記送信手段が送信した画像と前記撮像装置の位置および姿勢の情報を受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した前記撮像装置の位置および姿勢の情報に基づいて、前記画像を補正して、前記画像の撮像個所の位置を特定する補正処理装置と
   を備えていることを特徴とする配管内部診断装置。
2. 前記配管内部移動装置がピグであることを特徴とする請求項１に記載の配管内部診断装置。
3. 前記撮像装置がカプセル内視鏡であることを特徴とする請求項１または２に記載の配管内部診断装置。
4. 配管内部を観察・診断する配管内部診断方法であって、
   配管内部移動装置によって配管内部を移動しながら、配管内部移動装置に搭載された撮像装置によって配管内部を撮像するステップと、
   前記撮像装置の位置と姿勢を加速度センサーで検知するステップと、
   前記撮像装置が撮像した画像と前記加速度センサーが検知した撮像装置の位置および姿勢の情報を送信するステップと、
   送信された画像と前記撮像装置の位置および姿勢の情報を受信するステップと、
   受信した前記撮像装置の位置および姿勢の情報に基づいて、前記画像の撮像個所を特定するステップと
   を備えていることを特徴とする配管内部診断方法。

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