CN113490896A - 金属板用自行式检查装置及检查方法、以及金属板的制造方法 - Google Patents

金属板用自行式检查装置及检查方法、以及金属板的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113490896A
CN113490896A CN202080015200.8A CN202080015200A CN113490896A CN 113490896 A CN113490896 A CN 113490896A CN 202080015200 A CN202080015200 A CN 202080015200A CN 113490896 A CN113490896 A CN 113490896A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inspection
metal plate
carriage
flaw detection
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080015200.8A
Other languages
English (en)
Inventor
小原祐司
高滨郁彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of CN113490896A publication Critical patent/CN113490896A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41875—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by quality surveillance of production
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/041—Analysing solids on the surface of the material, e.g. using Lamb, Rayleigh or shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4183—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by data acquisition, e.g. workpiece identification
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0244—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using reflecting strips
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2632—Surfaces flat

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)

Abstract

本发明目的是提供一种即使在探伤数据的信息量变得庞大石也能高效地制作检查结果的金属板用自行式检查装置及检查方法及采用该检查装置的金属板的制造方法。金属板用自行式检查装置(300a、300b)具备：台车(14)，在金属板表面行驶；导航用发送机(12b)或导航用接收机(12a)；检查设备(15)包括具有扫描金属板(10)的检查区域的检查用传感器的探伤头(35)和制作检查结果的检查结果制作部(71)及控制部，基于由位置测定系统测定的台车的位置和作为台车的位置的目标位置，进行使台车自主行驶到该目标位置的控制和扫描探伤头的控制，检查结果制作部基于由检查用传感器获得的检查信息和探伤头的位置信息制作检查结果。

Description

金属板用自行式检查装置及检查方法、以及金属板的制造 方法
技术领域
本发明涉及采用位置测定系统的金属板用自行式检查装置及检查方法。另外，本发明涉及具有采用该金属板用自行式检查装置来检查金属板的缺陷的工序的金属板的制造方法。
背景技术
以往，为了保证钢板等金属板的品质，进行通过超声波探伤检查存在于金属板表面的伤、存在于金属板内部的缺陷(以下，也简称为内部缺陷。)的检查。
近年，开发了自行式检查装置，作为检查金属板表面的伤、内部缺陷的装置。作为最单纯的自行式检查装置，有在能够在金属板上移动的装置搭载了探伤头的检查装置。在这样的检查装置中，为了扫描被检查板的整个面，需要在被检查板的周围安装肋板等。
对于专利文献1所公开的自行式检查装置而言，如图22所示，履带台车8通过链轨状的履带8a行驶，在沿横方向移动时，通过横方向移动车轮8b行驶。在履带台车8的前后设置有金属板端缘检测传感器2b，在引导导轨设置有检查金属板上的伤的探头2a。履带台车8构成为能够通过设置于金属板1的端缘的测量器A、和设置于金属板1的基准点P的可伸缩测量器B而算出探查位置。
作为测定自行式检查装置的位置的手法，例如，公知有在行驶路径上设置感应线的方法。另外，作为其他手法，公知有用照相机拍摄行驶路径的地面、天花板面，对该影像进行图像处理的方法。另外，作为其他手法，公知有在自行式检查装置搭载陀螺传感器，高速地累计行驶速度和角速度，从而计算当前位置的方法。
专利文献2所公开的探伤装置是采用基于三角测量的原理进行在室内空间内的自身位置测定的位置测定系统，来检查金属板的金属板用自行式检查装置。在实施例中，作为JISG0801压力容器用钢板的超声波探伤检查方法，介绍了基于垂直探伤法的事例。垂直探伤法是脉冲反射法之一，每个探伤头具有1个超声波发送源(振子)，作为检查数据，是作为一次信息的反射回波(A域)。根据A域所包含的信息中的、缺陷回波峰值高度提取“缺陷的程度”的信息，根据超声波传播时间提取“缺陷的深度方向位置”的信息。检查数据与实时地运算的检查位置信息一起从搭载计算机传递至主计算机。然后，对金属板的内部的缺陷的配置，在金属板平面上进行映射化处理，通过显示，使缺陷的平面的配置可视化。
在JISG0801中，对通过自动或手动对用于原子反应堆、锅炉、压力容器等的厚度为6mm以上、300mm以下的碳钢或合金钢的钢板的超声波检查方法，进行了规定。在钢板厚度超过60mm的超声波检查中，探头的种类被指定为垂直探头。一般，板厚越厚，由于在传播路径的超声波的散射和衰减而S/N比越下降。
然而，1980年代以来超声波相控阵技术的开发前进，在21世纪的初始，作为新的技术领域而迎来了成熟期。在相控阵技术中，在探伤头采用多个超声波发送源(振子)，通过电地控制发送时机，能够自由地改变束的方向、集束点。即，通过在板厚方向上控制将集束点而提高S/N比，从而能够进行以往难以进行的厚度超过300mm的钢板所具有的微小缺陷的检测。
专利文献1：日本特开平5-172798号公报
专利文献2：日本专利第5954241号公报
在专利文献1及2中，在作为检查设备而采用相控阵法的情况下，探伤数据的信息量变得庞大。这样，在探伤数据的信息量变得庞大的情况下，存在对向主计算机的数据传递产生妨碍的问题。
另外，当在检查设备中采用相控阵法的情况下，检查数据的一次信息是反射回波，因此从多个振子振荡的束的路径运算、及考虑了该路径的探伤结果的辨认等是复杂的。因此，技术上也难以使检查数据与探伤机独立，使主计算机具有探伤结果的描绘功能。由于该理由，一般采用专用机作为检查用传感器，采用该专用机的功能来描绘探伤结果。
发明内容
本发明是鉴于该情况而完成的，其目的在于提供一种即使在探伤数据的信息量变得庞大的情况下也能够高效地制作检查结果的金属板用自行式检查装置及检查方法、以及采用该检查装置的金属板的制造方法。
本发明人为解决上述课题而进行了深入研究。本发明人在研究的过程中，以如下方式构成金属板用自行式检查装置，即、具备规定的检查部、规定的控制部等，基于由检查用传感器获得的检查信息、和探伤头的位置信息而制作检查结果。本发明人发现利用具备该结构的金属板用自行式检查装置，即使在探伤数据的信息量变得庞大的情况下，也能够高效地制作检查结果，而完成本发明。通过以下的单元解决上述课题。
[1]一种金属板用自行式检查装置，采用基于三角测量的原理测定位置的位置测定系统，来检查金属板，其特征在于，具备：
台车，在金属板表面行驶；
发送位置测定系统信号的导航用发送机或接收位置测定系统信号的导航用接收机，搭载于前述台车；
检查部，包括搭载于前述台车的、具有扫描金属板的检查区域的检查用传感器的探伤头、和制作检查结果的检查结果制作部；以及
控制部，基于由位置测定系统测定的前述台车的位置、和实施检查时的前述台车的目标位置，进行使所述台车到所述目标位置为止自主行驶的控制、和扫描所述探伤头的扫描致动器的控制，
前述检查结果制作部基于由前述检查用传感器获得的检查信息、和前述探伤头的位置信息，制作前述检查结果。
[2]根据[1]所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，前述控制部基于由前述位置测定系统测定的前述台车的位置及姿势、和实施检查时的前述台车的目标位置及姿势，进行使所述台车到所述目标位置及姿势为止自主行驶的控制。
[3]根据[1]或[2]所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，前述检查用传感器是排列有多个超声波振子的相控阵探头。
[4]根据[3]所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，采用脉冲信号作为前述探伤头的位置信息，
具备输出部，将与每个控制周期更新的前述探伤头的位置的变化量对应的脉冲信号输出至前述检查用传感器。
[5]根据[4]所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，由前述输出部生成的脉冲信号的输出频率设定为与由前述检查部设定的每单位时间的探伤数据取得次数、脉冲分辨率、前述检查结果的显示分辨率的积同步，
前述探伤头的机械扫描的速度为用前述检查结果的显示分辨率与探伤数据取得频率的积求出的上限速度以下。
[6]根据[1]～[5]中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
前述位置测定系统是IGPS亦即室内全球定位系统，
前述导航用接收机接收从前述IGPS的1个以上的导航用发送机射出的旋转扇束，并将该旋转扇束识别为作为前述位置测定系统信号的IGPS信号。
[7]根据[1]～[5]中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
前述位置测定系统是采用激光三角测量技术的系统，
前述导航用发送机构成为具有发射及接收激光的功能的激光三角测量装置，使发射的激光在1个以上的反射器反射，接收反射光作为前述位置测定系统信号。
[8]根据[1]～[7]中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
前述台车具有能够旋转的至少2个车轮、和驱动前述车轮的驱动部，前述驱动部构成为包括与所述各车轮对应地设置并旋转驱动所述各车轮的第一驱动系统、和能够绕与所述台车行驶的金属板面正交且相对于所述各车轮向台车中心侧偏移的轴，将所述车轮转向90°以上地驱动的第二驱动系统。
[9]根据[1]～[8]中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
还具备边缘探测用传感器，设置于前述台车，用于探测作为检查对象的金属板的边缘。
[10]一种金属板用自行式检查方法，是采用基于三角测量的原理测定位置的位置测定系统，来检查金属板的金属板用自行式检查方法，其特征在于，采用如下的金属板用自行式检查装置，即、具备：
台车，在金属板表面行驶；
搭载于所述台车的、发送位置测定系统信号的导航用发送机或接收位置测定系统信号的导航用接收机；
检查部，包括搭载于前述台车的、具有扫描金属板的检查区域的检查用传感器的探伤头、和制作检查结果的检查结果制作部；以及
控制部，基于由位置测定系统测定的前述台车的位置、和在实施检查时的前述台车的目标位置，进行使所述台车到所述目标位置为止自主行驶的控制、和扫描所述探伤头的扫描致动器的控制，
前述检查结果制作部基于由前述检查用传感器获得的检查信息、和前述探伤头的位置信息，制作前述检查结果。
[11]根据[10]所述的金属板用自行式检查方法，其特征在于，
前述控制部基于由前述位置测定系统测定的前述台车的位置及姿势、和实施检查时的前述台车的目标位置及姿势，进行使前述台车自主行驶到前述目标位置及姿势的控制。
[12]一种金属板的制造方法，其特征在于，具有：
制造工序，制造金属板；
检查工序，采用[1]～[9]中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，检查存在于前述金属板的缺陷；以及
分选工序，基于在前述检查工序中获得的检查结果，分选前述金属板。
根据本发明，能够提供一种即使在探伤数据的信息量变得庞大的情况下也能够高效地制作检查结果的金属板用自行式检查装置及检查方法、以及采用该检查装置的金属板的制造方法。另外，本发明的金属板用自行式检查装置特别是能够优选使用于检查设备中采用超声波相控阵技术的情况。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的整体系统的概略结构的立体图。
图2是表示本发明的第二实施方式所涉及的整体系统的概略结构的立体图。
图3A是本发明的第一实施方式所涉及的整体系统的框图。
图3B是本发明的第二实施方式所涉及的位置测定系统的框图。
图4A是用于对每个控制周期更新的探伤头位置的变化量进行说明的、表示脉冲与时间的关系的一个例子的图表。
图4B是用于对每个控制周期更新的探伤头位置的变化量进行说明的、表示脉冲与时间的关系的另一个例子的图表。
图5是表示本发明的第一实施方式所涉及的金属板用自行式检查装置所采用的台车的侧面图。
图6是表示本发明的第一实施方式所涉及的金属板用自行式检查装置所采用的台车的基于A-A线的水平剖视图。
图7是表示本发明的第一实施方式所涉及的金属板用自行式检查装置所采用的台车的主视图。
图8是放大表示本发明的第一实施方式所涉及的金属板用自行式检查装置所采用的台车的驱动部的剖视图。
图9A是表示左右移动金属板用自行式检查装置时的转向状态的概略图。
图9B是表示斜向移动金属板用自行式检查装置时的转向状态的概略图。
图9C是表示前后移动金属板用自行式检查装置时的转向状态的概略图。
图9D是表示原地转向金属板用自行式检查装置时的转向状态概略图。
图10是用于对取得金属板的位置及姿势信息的手法进行说明的图。
图11是表示取得金属板的位置及姿势信息时的系统结构的图。
图12是金属板的位置及姿势检测、和目标位置及检查路径的设定方法的流程图。
图13是表示金属板的位置及姿势检测的作业流程中的基于板端的测定点设定的坐标系的图。
图14A是对JISG0801压力容器用钢板的超声波探伤检查方法的“7.6探伤部位(扫描部位及范围)”中规定的扫描区分及探伤部位进行说明的图。
图14B是对JISG0801压力容器用钢板的超声波探伤检查方法的“7.6探伤部位(扫描部位及范围)”中规定的扫描区分及探伤部位进行说明的图。
图14C是对JISG0801压力容器用钢板的超声波探伤检查方法的“7.6探伤部位(扫描部位及范围)”中规定的扫描区分及探伤部位进行说明的图。
图15A是作为在探伤中获得的一次信息的A域的概念图。
图15B是表示A域中的探头接收声压与超声波传播时间的关系的图表。
图15C是与A域和扫描位置的信息关联而进行与被探伤材料的垂直剖面相关的映射化显示的B域的概念图。
图15D是表示B域中的、在被探伤材料的XZ面获得的信息的概念图。
图15E是进行与被探伤材料的水平剖面相关的映射化显示的C域的概念图。
图15F是表示C域中的、在被探伤材料的XY面获得的信息的概念图。
图16是表示存在于金属板内部的瑕疵(缺陷)的例子的图。
图17是表示将图16所示的金属板内部的瑕疵(缺陷)的配置在金属板平面上映射化处理而显示的例子的图。
图18是表示追加瑕疵(缺陷)的深度方向位置的信息，在厚度方向上也掌握金属板内部的瑕疵(缺陷)的配置的例子的图。
图19是用于对四周边探伤时的台车的运动进行说明的说明图。
图20A是用于对在金属板内部探伤时台车向左移动时的运动进行说明的说明图。
图20B是用于对金属板内部探伤时的台车向右移动时的运动进行说明的说明图。
图21A是表示实施了金属板四周边探伤2周时的检查位置及路径的图。
图21B是表示对金属板内部沿轧制方向进行检查的情况下的检查位置及路径的图。
图21C是表示对金属板内部沿轧制方向进行检查的情况下的检查位置及路径的图。
图21D是表示对金属板内部沿轧制方向进行检查的情况下的检查位置及路径的图。
图21E是表示对金属板内部沿轧制方向进行检查的情况下的检查位置及路径的图。
图22是用于对现有的自行式检查装置进行说明的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。但是，发明的范围并不限定于图示例。
本发明的金属板用自行式检查装置是采用基于三角测量的原理测定位置的位置测定系统，来检查金属板的金属板用自行式检查装置。本发明的金属板用自行式检查装置具备：台车，在金属板表面行驶；发送位置测定系统信号的导航用发送机或接收位置测定系统信号的导航用接收机，搭载于台车；检查部，包括搭载于台车的、具有扫描金属板的检查区域的检查用传感器的探伤头、和制作检查结果的检查结果制作部；以及控制部，基于由位置测定系统测定的台车的位置、和实施检查时的台车的目标位置，进行使台车自主行驶到目标位置的控制、和扫描探伤头的扫描致动器的控制，检查结果制作部基于由检查用传感器获得的检查信息、和探伤头的位置信息，制作检查结果。以下，对本发明的优选实施方式进行说明。
此外，在本发明中，实施检查时的台车的位置也简称为目标位置。另外，在本发明中“缺陷”是指存在于金属板内部的异物、裂纹、空孔等内部缺陷。另外，在本发明中“台车的姿势”是指在三维空间中，将检查时的台车的朝向设为基准时的、台车相对于该基准的倾斜。另外，在以下的说明中，假定使用钢板作为金属板的一个例子而进行说明，但本发明的金属板用自行式检查装置也能够应用于铝板、铜板等各种金属板的检查。
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的整体系统100a的概略结构的立体图。图2是表示本发明的第二实施方式所涉及的整体系统100b的概略结构的立体图。图3A是表示本发明的第一实施方式所涉及的整体系统100a的框图。图3B是本发明的第二实施方式所涉及的位置测定系统200b的框图。
第一实施方式所涉及的整体系统100a具有位置测定系统200a和金属板用自行式检查装置300a。
位置测定系统200a具有多个导航用发送机11a、导航用接收机12a、含有位置运算用软件16的主计算机13。位置测定系统200a基于三角测量的原理进行在室内空间内的自身位置测定。位置测定系统200a例如能够采用IGPS(Indoor Global Position System：室内全球定位系统)。
一般，全球定位系统(GPS：Global Position System)是使用3个以上的GPS人工卫星来识别及决定与GPS接收机的位置符合的三维坐标值(以下，称为“坐标值”)的装置。将这样的概念应用于室内的位置测定系统是IGPS。IGPS例如详细地记载于美国专利第6501543号说明书。
第一实施方式所涉及的金属板用自行式检查装置300a例如具有：台车14，在金属板10上行驶；导航用接收机12a，搭载于台车14；检查设备(检查部)15，包括搭载于台车14的、具备探头(检查用传感器)的探伤头35；以及主计算机13，含有用于使台车14自主行驶到规定的目标位置的软件。
在位置测定系统200a中，各导航用发送机11a射出2个旋转扇束(扇形束)。旋转扇束可以是激光扇束，也可以是其他的光放射单元。导航用接收机12a接收从发送机射出的旋转扇束，而能够掌握距多个发送机的相对的位置。此时，旋转扇束以规定的角度偏离，能够测定接收其的接收机的坐标值、即位置或高度。导航用接收机12a中的接收信息被无线传送至主计算机13，利用主计算机13，根据三角测量的原理，运算导航用接收机12a的位置。因此，通过用这样的手法运算导航用接收机12a的位置，能够实时地获得搭载有导航用接收机12a的行驶中的台车14的当前位置、姿势信息。
在图2中示出第二实施方式所涉及的整体系统100b的概略结构。整体系统100b具有位置测定系统200b和金属板用自行式检查装置300b。相对于第一实施方式的金属板用自行式检查装置300a具备接收位置测定系统信号的导航用接收机12a，第二实施方式的金属板用自行式检查装置300b具备发送位置测定系统信号的导航用发送机12b。
如图3B所示，第二实施方式所涉及的位置测定系统200b具有：导航用发送机12b，设置于台车14的上部；多个反射器11b；以及主计算机13，含有位置运算用软件16。第二实施方式所涉及的位置测定系统200b基于三角测量的原理进行在室内空间内的自身位置测定。第二实施方式所涉及的位置测定系统200b例如能够采用搭载于在办公楼内等自主行驶的清扫机器人的激光三角测量技术(例如，参照http://robonable.typepad.jp/news/2009/11/25subaru.html)。
金属板用自行式检查装置300b例如具有：台车14，在金属板10上行驶；导航用发送机12b，设置于台车14的上部；检查设备15，包括具备检查用传感器亦即探头的探伤头35；以及上述主计算机13，含有用于使台车14自主行驶到规定的目标位置的软件。
在第二实施方式中，导航用发送机12b采用激光三角测量技术而构成。台车14的自主行驶通过作为激光三角测量的导航用发送机12b、和例如设置于壁面的反射器11b而进行。导航用发送机12b例如设置于台车14的上部，具有发射及接收激光的功能。从导航用发送机12b，360°发射激光L，接收来自反射器11b的反射光作为位置测定系统信号。根据反射光返回为止的时间识别距离，并且根据角度识别各反射器11b的方向，与预先登录的反射器11b的坐标位置进行比较，由此能够算出导航用发送机12b的位置、方向。因此，通过用这样的手法运算导航用发送机12b的位置，能够实时地获得搭载有导航用发送机12b的行驶中的台车14的当前位置、姿势信息。
在以下进行说明的结构中，举出采用第一实施方式所涉及的金属板用自行式检查装置300a并采用位置测定系统200a的情况作为例子进行说明。以下进行说明的结构也能够应用于第二实施方式所涉及的金属板用自行式检查装置300b。另外，以下进行说明的结构通过采用台车的位置信息及姿势信息的例子进行说明。但是，在检查的金属板放置为与相对于水平的地面没有倾斜的平面平行，并且台车的姿势恒定地保持的情况下，不需要姿势的信息。
如图3A所示，主计算机13例如具有：位置运算用软件16，用于运算上述的导航用接收机12a的位置；和设定软件17，设定实施检查时的台车14的目标位置及台车14的姿势信息。
如图3A所示，台车14例如具备：导航用接收机12a，是上述的位置测定系统200a的一部分；检查设备15，包括探伤头35及检查结果制作部71；搭载计算机21；边缘探测用传感器22，探测金属板10的边缘；IO板23；扫描致动器24，扫描探伤头35；驱动控制部25，包括控制器及驱动器；车轮26，用于行驶；车轮驱动用及转向用的车轮用马达27。这里，搭载于主计算机13的位置运算用软件16及设定软件17也可以安装于搭载计算机21。
搭载计算机21具有控制部，该控制部基于由位置测定系统200a测定的台车14的位置及姿势、和实施检查时的台车14的目标位置及姿势，进行使台车14到该目标位置及姿势为止进行自主行驶的控制、和扫描探伤头35的扫描致动器24的控制。探伤头35在台车14的目标位置被扫描。在该自主行驶中，例如，首先与前述的主计算机13中的运算结果亦即台车14的当前位置及姿势、实施检查时的台车14的目标位置及姿势、扫描致动器24的目标位置相关的信息分别被无线传送至搭载于台车14的搭载计算机21。接下来，在搭载计算机21中，运算当前位置及姿势相对于目标位置及姿势的偏差。然后，以使该偏差中取决于台车主体的位置及姿势的偏差成为0那样地，从驱动控制部25向车轮用马达27输出控制信号，进行车轮26的速度、转向角度的反馈控制，由此进行台车14到目标位置及姿势的自主行驶。此外，在不需要上述的姿势的信息的情况下，也可以将搭载计算机21设为具有基于由位置测定系统200a测定的台车14的位置、和实施检查时的台车14的目标位置，进行使台车14到该目标位置为止自主行驶的控制、和扫描探伤头35的扫描致动器24的控制的控制部。
对搭载计算机21的检查用传感器(探头)中的扫描的控制进行说明。在描绘X方向及Y方向的二维的缺陷图像的情况、例如采用脉冲反射法作为扫描方法的情况下，通过对探伤头35向X方向及Y方向进行机械式的矩形扫描，控制探头的扫描。另外，在例如采用相控阵法作为扫描方法的情况下，控制向X方向的电子式的束扫描、和向Y方向的探伤头35的机械扫描。探伤头35的机械扫描的控制由扫描致动器24进行。相控阵的探伤头35具有多个超声波发送源(振子)，能够进行电子式的束扫描的距离取决于振子的宽度、配置间距、数量。探伤头35的内部结构要求较高的制作精度，因此一般与现有的垂直探头的探伤头相比变得昂贵。在考虑探伤头35故障的情况下的更换等维护性的情况下，一般是振子的数量由10～128左右构成。例如在向X方向的束扫描距离为120mm，金属板的X方向尺寸为5000mm的情况下，为了探伤金属板整个面，通过由台车14的车轮进行的100mm的间距行驶，补充在束扫描中不足的部分。另外，例如在Y方向尺寸为2000mm，在Y方向上扫描探伤头35的扫描致动器24的行程为600mm的情况下，通过由台车14的车轮进行的500mm的间距行驶，补充在扫描致动器24的机械扫描中不足的部分。
在金属板用自行式检查装置300a中，对检查金属板10的功能进行说明。对于该功能而言，例如，由包括具有检查金属板10的检查区域的探头(检查用传感器)的探伤头35的检查设备15、控制探伤头35的扫描的扫描致动器24、搭载计算机21、以及驱动控制部25承担。在搭载计算机21中，根据来自主计算机13的检查位置、和当前的台车位置及姿势的信息，对扫描作为检查设备15的结构要素的探伤头35的扫描致动器24的必要扫描量进行运算。驱动控制部25以仅驱动与该必要扫描量相应的量的方式向扫描致动器24输出电信号，该电信号通过扫描致动器24变换为探伤头35的扫描运动。探伤头35的位置信息反馈至搭载计算机21，与台车14的当前位置信息一起被运算为检查位置信息。检查设备15中的检查数据从检查设备15经由IO板23被取入至搭载计算机21，与检查位置信息一起被无线发送至主计算机13。此时，扫描致动器24可以与使台车14自主行驶的控制连动地进行探伤头35的位置控制，也可以与台车14的自主行驶独立地进行探伤头35的位置控制。
检查设备15具有探伤头35、和制作检查结果的检查结果制作部71。检查结果制作部71基于由探头(检查用传感器)获得的检查信息、和探伤头35的位置信息而制作检查结果。作为检查结果，例如，制作金属板的位置信息和探伤结果信息关联的探伤映射。若是本发明的装置结构，检查结果的制作由检查设备15进行即可，不需要由主计算机13进行探伤映射制作。
即使在采用超声波相控阵技术作为检查用传感器(探头)的情况下，对于庞大的探伤数据，也不需要将数据传递至主计算机13，即使在探伤数据的信息量变得庞大的情况下也能够高效地制作检查结果，进行评价。
在采用超声波相控阵技术的情况下，能够利用应用了公知的技术的。以下简单地进行说明。在采用超声波相控阵技术的情况下，探伤头35所具备的检查用传感器是排列有多个超声波振子的相控阵探头。在超声波相控阵法中，在从各超声波振子发送超声波时，电子控制发送的时机(延迟时间)，由此能够使超声波束集束于任意的位置，或者使超声波沿任意的方向传播。
另外，在采用超声波相控阵技术，来描绘X方向及Y方向的二维的缺陷图像的情况下，向X方向进行束的电子扫描，因此仅通过探伤头35向Y方向的机械扫描而能够在频道数量的范围内描绘缺陷图像。束的扫描方法能够采用线性扫描、扇区扫描、DDF(DynamicDepth Focusing)等公知的扫描方法。
能够采用脉冲信号作为探伤头35的位置信息。该情况下，例如，将作为输出部的脉冲信号输出板72搭载于搭载计算机21，该输出部将与由搭载计算机21进行的每个控制周期更新的探伤头35的位置的变化量相应的脉冲信号输出至探头(检查用传感器)。作为脉冲信号，例如能够采用表示钢板的水平面内的位置的X轴方向及Y轴方向的脉冲信号(A相及B相)。
由此，不需要从检查设备15取出大容量的探伤数据。即，从相控阵法中的多个振子振荡的束的路径运算、及考虑了该路径的探伤结果的分析等由检查设备15进行即可，不需要将探伤数据等大量的数据输出至主计算机13。因此，本发明的检查方法是实用性高的手法。
搭载于台车14的搭载计算机21具有脉冲信号输出板(输出部)72，该脉冲信号输出板(输出部)72将与每个控制周期更新的探伤头35的位置的变化量相应的脉冲输出至检查设备15。在制作探伤映射时，例如，基于实际的台车14的位置、姿势信息、扫描致动器24的行程位置，运算实时的探伤位置(探伤头35的位置)，其作为脉冲信号而被输出至检查设备15。此外，上述实际的台车14的位置、姿势信息通过IGPS实时地取得。由脉冲信号输出板72生成的脉冲信号的输出频率优选决定为与检查设备15的设定条件及探伤头35的机械扫描的速度同步。
例如，在探伤映射显示分辨率(检查结果的显示分辨率)为2mm、探伤数据取得频率为50Hz的情况下，为了在显示分辨率2mm之间不产生探伤数据缺失的最大扫描速度是他们的积，是100mm/s。即，若探伤头35的机械扫描的速度超过100mm/s，则在显示分辨率前进2mm的期间在探伤数据中产生遗漏。因此，为了提高探伤结果的精度，优选调整探伤头35的机械扫描的速度，以使在显示分辨率前进2mm的期间能够可靠地取得探伤数据。
另外，例如，将探伤数据取得频率为50Hz、成为脉冲信号接受侧的检查设备15中的脉冲分辨率设定为10脉冲/mm，将显示探伤结果时的空间分辨率亦即探伤映射显示分辨率设为1mm。该情况下，应输入至检查用传感器的脉冲频率用这些的积表示，是500Hz。在由脉冲信号输出板72生成的脉冲信号的输出频率是与上述同步的500Hz的情况下，检查用传感器(探头)接受的探伤头35的位置的经时变化是接近现实的运动的连续的。在图4A中示出该情况下的、现实的探伤头的位置信息(脉冲信号)与由脉冲信号输出板72输出的脉冲信号的关系。
另一方面，在由脉冲信号输出板72生成的脉冲信号的频率相对于500Hz大的情况下，检查用传感器(探头)接受的探伤头35的位置的经时变化变得不连续(阶梯状)。而且，由于取决于探头扫描用线性滑块规格的行程位置取得时机、取决于搭载计算机21的控制周期的脉冲输出指令时机的差别等偶发的要素，在显示分辨率2mm的范围内可能产生位置信息不更新的情况。在图4B中示出该情况下的、现实的探伤头的位置信息(脉冲信号)与由脉冲信号输出板72输出的脉冲信号的关系。
根据这些结果可知，优选由脉冲信号输出板72生成的脉冲信号的输出频率设定为与由检查设备15设定的每单位时间的探伤数据取得次数(次/sec)、脉冲分辨率(pulse/mm)、探伤映射显示分辨率(mm/次)的积同步，并且探伤头35的机械扫描的速度设为用探伤映射显示分辨率(检查结果的显示分辨率)与探伤数据取得频率的积求出的上限速度以下。
接下来，对形成本发明所涉及的金属板用自行式检查装置的主要部分的台车14的物理结构进行说明。图5是台车14的侧面图，图6是基于其A-A线的水平剖视图，图7是其主视图。另外，图8是放大表示其驱动部的剖视图。
台车14具有台车主体31，台车主体31分为上层部31a、中层部31b、下层部31c。
在上层部31a，除了上述的导航用接收机12a、搭载计算机21、IO板23、脉冲信号输出板72之外，设置有形成检查设备15的一部分的超声波探伤器32及无线通信单元33。
在中层部31b设置有作为供水单元的水箱34。在进行基于超声波探伤的金属板10的检查的情况下，探头与金属板10之间需要始终用水充满，因此从水箱34经由供水用软管(未图示)，始终向探头与金属板之间供水。此外，水箱的容积存在极限，因此也可以将水源设置于外部而用软管供给。
在下层部31c，设置有设置于其周围的边缘探测用传感器22、行驶用的车轮26、驱动控制部25、作为车轮用马达27的车轮驱动用马达27a及转向用马达27b、形成检查设备15的一部分的探伤头35、边缘探测用传感器控制器37，以及电池38。
在将水源设置于外部而用软管供给的情况下，优选软管不钩挂于被探伤材料的端部而妨碍机器人的运动、不因软管扭折而供水停止的供给方法。例如，探伤作业区域周围设置支柱，将具有悬挂软管的多个线缆吊架的导轨能够回转地固定于该支柱，由此能够在该线缆吊架传递从机器人上部供给软管。利用因机器人的运动而作用于软管的张力，导轨回转，线缆吊架在导轨上滑动，从而能够不妨碍机器人的运动地，稳定地进行供水。
该情况下，与基于软管的供水一起，也能够通过有线供给电源及信号。例如，该情况下，搭载计算机21不搭载于机器人，例如，收纳于设置于作业区域附近的操作板，将两者之间用通信用电缆连接，由此能够使机器人主体的设备结构简化，轻型化。另外，无线通信单元33设为非搭载，设为有线通信，由此能够消除由环境干扰等导致的无线通信的不稳定，能够成为可靠性高的系统结构。另外，将机器人主体驱动用电源及向搭载于机器人的检查用传感器(探头)的电源供给设为基于有线的外部供给，由此不需要电池38的搭载，能够防止由电池耗尽导致的异常停止等故障。
探伤头35具有作为扫描金属板10的检查区域的检查用传感器的探头，由探伤头支承机构36支承。探伤头35经由探伤头支承机构36安装于垂直轴39，垂直轴39能够沿着垂直导轨40在垂直方向上移动。另外，垂直轴39通过安装部41安装于水平导轨42，水平导轨42通过扫描致动器24(在图5、图6及图7中未图示)沿着水平扫描轴43被扫描。
典型而言，边缘探测用传感器22由涡流式传感器构成，由此，当台车14在金属板10上自主行驶时探测板端，防止台车14从金属板10露出而落下。另外，与此同时地，边缘探测用传感器22在四周边探伤时的板端的探伤中，被用作用于沿着板端行驶的传感器。例如，如图6所示，对于设置有探伤头35的一侧的边，2个边缘探测用传感器22配置为与探伤头35处于同一线上。2个边缘探测用传感器22总是以检测板端的方式控制台车14的行驶方向，从而能够进行沿着板端的检查。另外，对于未设置有探伤头35的一侧的边，也相同地左右配置有各2个边缘探测用传感器22。
车轮26在台车14的底部以能够分别独立地转向驱动90°以上的方式设置有4个，能够进行基于他们的全方向控制。采用多个车轮用马达各自的符合的马达编码器(未图示)检测马达的工作状态后，采用检测到的信号进行用于通常的机器人的控制的全方向控制。
驱动部50是独立驱动各车轮的，设置于每个车轮，如图8所示，作为车轮用马达27，分别具有作为第一驱动系统的车轮驱动用马达27a和作为用于转向的第二驱动系统的转向用马达27b。在用于转向的转向用马达27b的轴安装有小齿轮51，将该小齿轮51啮合于转向转盘52的外周边的齿条53。
在转向转盘52的上部安装有车轮驱动用马达27a的壳体(未图示)，车轮驱动用马达27a的减速齿轮的输出旋转轴54通过转向转盘52向下方延伸。在输出旋转轴54的下端结合有第一交叉轴齿轮55。在第一交叉轴齿轮55啮合有第二交叉轴齿轮56，第二交叉轴齿轮56结合于车轮26的轴部件57。轴部件57由从转向转盘52向下方延伸的悬架构造58支承为能够旋转。
因此，各车轮26由车轮驱动用马达27a旋转，通过转向用马达27b，车轮26与转向转盘52及悬架构造58一起转向。车轮驱动用马达27a能够使车轮正转、反转，转向用马达27b能够绕与台车14行驶的金属板面正交且相对于车轮26向台车中心侧偏移的轴转向90°以上。
接下来，对决定金属板用自行式检查装置的行驶方向的转向模式进行说明。图9A～图9D是用于对该转向模式进行说明的说明图。图9A是左右移动，图9B是斜向移动，图9C是前后移动，图9D是原地转向的转向状态。此外，原地转向是指液压挖掘机、战车等具有履带(无端轨道)的车辆使左右的无端轨道以相同速度相互相反地旋转，不移动而改变车体的朝向。
接下来，对采用了第一实施方式所涉及的位置测定系统200a的金属板用自行式检查装置300a中的检查动作进行说明。首先，对目标检查位置及检查路径设定的前过程中的、金属板的位置及姿势信息的取得进行说明。图10是用于对取得金属板的位置及姿势信息的手法进行说明的图。图11是表示此时的系统结构的图。
如这些图所示，这里，将安装有位置测定系统200a的导航用接收机12a的金属板位置及姿势检测用夹具60的接触式探针61贴在作为测定目标的金属板10的角位置，进行该位置测定。为了高精度地测定此时的接点坐标，导航用接收机12a与接触式探针61的几何位置关系通常以±50微米以内的高精度决定。在位置测定系统200a中，获得导航用接收机12a的位置(X、Y、Z)及姿势(θx、θy、θz)的信息。若导航用接收机12a与接触式探针61的位置关系决定，则能够进行将导航用接收机12a的位置信息换算为在接触式探针61的位置的位置信息的运算。
图12的工序1～5是用于金属板的位置及姿势检测的流程图。图13是表示金属板的位置及姿势检测的作业流程中的基于板端的测定点而设定的坐标系的图。首先，在构成位置测定系统200a的主计算机13中的操作画面中，选择金属板的端缘位置检测模式(工序1)。接下来使用金属板位置及姿势检测用夹具，测定测定点A位置，作为原点的板端角(拐角)(工序2)。接着，测定板端测定点B位置，作为与测定点A沿轧制方向相邻的板角(拐角)(工序3)。接下来测定板端测定点C位置，作为与测定点A对角的板角(拐角)(工序4)。这样，在金属板的4个角(拐角)中的至少3个角(拐角)检测到边缘位置的基础上，运算在角(拐角)包括该3个点的矩形形状，从而能够检测金属板的位置及姿势。通过主计算机13运算在假定在3个角(拐角)包括上述测定点A(原点)、B、C的测定位置坐标数据的矩形形状的情况下的金属板的位置和姿势。设定将测定点A设为原点、将从测定点A向B的矢量方向设为X方向、将与其正交的方向设为Y方向的坐标系(工序5)。此外，以下，本坐标系称为金属板坐标系。
此外，由于金属板并非一定是矩形状，也可以假定那样的情况，作为在线上连结金属板的4个角的4边形状，检测金属板的位置及姿势。
此外，在第二实施方式的情况下，在安装有位置测定系统200b的导航用发送机12b的金属板位置及姿势检测用夹具设置上述的接触式探针61，将其贴在作为测定目标的金属板10的角位置而进行该位置测定即可。
接下来，对目标检查位置及检查路径的设定方法进行说明。图12的工序6～10是目标检查位置及检查路径的设定方法的流程图。在如上所述设定金属板坐标系后，在主计算机13中的设定软件17中，选择金属板的目标检查位置设定模式(工序6)，基于工业标准、与顾客的合同选择金属板的检查模式(工序7)。继续在软件上，对金属板四周边的探伤，指定探伤部位、间距、次数(工序8)，对钢板内部的探伤，指定探伤部位、探头的扫描方向、间距(工序9)。基于该指定和金属板的位置及姿势信息，软件在金属板坐标系中决定目标检查位置及检查路径(工序10)。
作为检查模式的例子，在图14A～图14C中示出对在JISG0801压力容器用钢板的超声波探伤检查方法的“7.6探伤部位(扫描部位及范围)”中规定的扫描区分及探伤部位进行说明的图。图14A示出了对轧制方向及其直角方向进行探伤的情况下的探伤部位。图14B示出了对轧制方向进行探伤的情况。图14C示出了相对于轧制方向对直角方向进行探伤的情况的探伤部位。在该规格中，作为探伤部位，指定了金属板的四周边及钢板内部的探伤，对于四周边关于探伤间距有指定，对于钢板内部关于探伤间距及扫描方向有指定。关于这样的金属板的检查，并不局限于JIS，包括国外规格，存在各种规格，最终需要实施基于与顾客的合同的检查。因此，在上述检查模式的选择中，根据需要预先准备用于设定检查模式的软件从而能够进行与顾客的要求相应的灵活的应对。
图15A是作为在探伤中获得的一次信息的A域的概念图。图15B是表示A域中的探头接收声压与超声波传播时间的关系的图表。图15C是与A域和扫描位置的信息关联而进行与被探伤材料的垂直剖面相关的映射化显示的B域的概念图。图15D是表示B域中的、在被探伤材料的XZ面获得的信息的概念图。图15E是进行与被探伤材料的水平剖面相关的映射化显示的C域的概念图。图15F是表示C域中的、在被探伤材料的XY面获得的信息的概念图。A域是作为探伤中的一次信息而获得的，通过回波峰值高度能够提取“瑕疵的程度”，通过超声波传播时间能够提取“瑕疵的深度方向位置”。在图15A、图15C、图15E中，用网点表示缺陷部。
在采用相控阵法的情况下，图15A、图15C、图15E的X轴方向是振子的排列方向即电子扫描方向，Y轴方向是机械扫描。如上所述在板厚方向上控制焦距，由此能够相对于脉冲反射法提供S/N比。另外，检查结果在X轴、Y轴方向位置之外，也包含板厚方向的信息，因此能够得到上述A～C域。
在JISG0801压力容器用钢板的超声波探伤检查方法中的“9.瑕疵的分类及评价”中，规定有基于回波峰值高度的“瑕疵的程度”的判定方法，但关于“瑕疵的深度方向位置”的显示，现状是没有规定。但是，为了品质保证、和与顾客的要求相应的灵活的应对，需要掌握也包括“瑕疵的深度方向位置”的、作为制品的钢板内的三维的瑕疵的分布。
在使探头扫描目标检查位置及检查路径时，边鉴定探头的当前位置边检查，获得与在金属板平面上的检查位置信息相关联的探伤信息，从而能够正确地掌握缺陷的位置。例如，当在金属板内部存在图16中用网点表示的那样的瑕疵(缺陷)的情况下，如图17所示，基于与检查位置信息相关联的探伤信息，将金属板的内部的瑕疵(缺陷)的配置，在金属板平面上映射化处理，进行显示。由此，能够使瑕疵(缺陷)的平面的配置可视化，能够容易地掌握缺陷。另外，如图18所示，在厚度方向上也能够掌握金属板内部的瑕疵(缺陷)的配置，能够在金属板平板内三维地进行映射化处理、显示。具体而言，能够获得与A域和扫描位置的信息关联而进行与被探伤材料的垂直剖面相关的映射化显示的B域、和进行与水平剖面相关的映射化显示的C域。
在利用由上述的导航用接收机和接触式探针构成的金属板位置及姿势检测用夹具进行的金属板的位置及姿势信息的取得中，金属板形状将矩形形状作为前提。因此，当在金属板存在弯曲的情况等利用上述方法取得的金属板的板端识别位置和实际的板端位置产生差异，并基于将矩形形状作为前提而决定的目标检查位置及检查路径而行驶的情况下，台车有可能从金属板落下。因此，如上所述，在四周边探伤时优选在目标检查位置及检查路径之外，边通过设置于装置周围的边缘探测用传感器进行修正边行驶。
图19是用于对四周边探伤时的自行式检查装置(台车)的运动进行说明的说明图。(1)在检查图19下侧的板端时，以在台车14的侧面配置为与探伤头35处于同一线上的、2个边缘探测用传感器22总是检测板端的方式，控制装置的行驶方向而行驶。(2)基于目标检查位置及检查路径，若位于行驶方向的前方的板端位置接近，则装置开始减速，(3)最终在设置于装置正面的、2个边缘探测用传感器22检测到金属板10的边缘的时刻，暂时停止。(4)接下来通过用于在水平方向上扫描探伤头35的致动器(未图示)，移动探伤头35直到到达板端位置。(5)在装置停止的状态下驱动转向用马达(未图示)，将车轮26转向为与这之前的行进方向正交的朝向。(6)使装置前进，进行图19左侧的板端的检查。以下，反复进行直到规定的四周探伤完成为止。
图20A、图20B是用于对金属板内部探伤时的自行式检查装置(台车)的运动进行说明的说明图。对于金属板10的内部而言，基于前述的目标检查位置及检查路径进行检查，而不取决于板端。根据目标检查位置路径，决定目标台车位置及扫描探伤头35的致动器(未图示)的目标扫描量，进行与车轮26的驱动、转向相关的控制及扫描致动器24的扫描。
图21A～图21E是表示进行金属板四周边探伤及内部的检查的情况下的检查位置及路径的图。这里示出了如下情况，即、首先，如图21A所示，实施板端及距板端75mm内侧的四周探伤2周后，如图21B～图21E所示，对距相邻的扫描线的距离以50mm间距沿轧制方向进行检查。
如上所述，根据第一实施方式，在具备有检查金属板的缺陷的检查用传感器(探头)的台车14设置导航用接收机12a。导航用接收机12a接收从位置测定系统200a的导航用发送机11a射出的旋转扇束并将该旋转扇束识别为IGPS信号，从而识别自身位置。根据第二实施方式，在具备有检查金属板的缺陷的检查用传感器(探头)的台车14设置导航用发送机12b。从导航用发送机12b通过激光三角测量装置360°发射激光，接收来自反射器11b的反射光从而识别自身位置。由此，不使用金属板的标记、图像处理用的标记，而能够高精度地识别金属板上的台车14的位置及角度。另外，对这样识别的自身位置和距目标位置的偏差进行运算，根据该偏差指示车轮的正转、反转、停止而使台车14自主行驶至规定的目标位置，因此金属板的外周也能够检查。另外，能够确保相对于目标行驶路线的前进性。
另外，在任一实施方式中，基于预先测定的金属板的位置及姿势信息，决定与金属板接近而扫描的探头的扫描模式、和与所决定模式对应的检查位置及路径。能够以实现该扫描路径的方式，决定对探头相对于台车的位置进行决定的致动器及台车位置的目标位置，因此能够应对各种扫描模式。特别是对于台车位置，能够以目标位置与基于导航用接收机的当前位置的偏差成为探伤上的允许量以下的方式进行控制，因此无论是何种扫描模式都能够高精度地应对。
并且，也可以构成为在金属板面行驶的台车14具有能够正转、反转的4个车轮，驱动部50与各车轮对应设置，具有旋转驱动各车轮的驱动用马达。另外，台车14也可以是具备能够绕与台车14行驶的金属板面正交且相对于车轮向台车中心侧偏移的轴使车轮转向90°以上的转向用马达的结构。通过具备这些结构，台车14除了一般的前进后进之外，能够进行在保持台车正面的朝向的状态下的斜向移动、左右移动。并且，台车14能够进行原地的转向动作。另外，对于产生当前位置相对于目标位置的偏差的各种干扰，能够进行台车14的极细的位置调整，能够使相对于目标行驶路径的直行性极高。
另外，在金属板面行驶的台车14设置有用于探测作为检查对象的金属板的边缘的边缘探测用传感器，因此能够防止台车14从金属板露出而落下，并且在金属板的边缘的检查时，能够进行沿着金属板的边缘的检查。
另外，能够按照金属板的制品检查规格而对金属板表面的伤、内部缺陷自动地进行探伤，不需要检查人员操作探伤头对金属板表面的伤进行探查，有避免在洒了水的金属板上的跌倒事故等的优点。
此外，本发明并不限定于上述实施方式而能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，对在台车14设置了4个车轮的例子进行了例示，但车轮的数量并不局限于4个，只要是2个以上即可。另外，只要应用第一实施方式的金属板用自行式检查装置300a的位置测定系统200a中的导航用接收机12a的数量为1个以上即可。另外，只要应用第二实施方式的金属板用自行式检查装置300b的位置测定系统200b中的反射器11b的数量为1个以上即可。
接下来，对采用了本发明的金属板用自行式检查装置的金属板的制造方法进行说明。本发明的金属板的制造方法具有：制造工序，制造金属板；检查工序，采用本发明的金属板用自行式检查装置检查存在于金属板的缺陷；以及分选工序，基于在该检查工序中获得的检查结果而分选金属板。
作为金属板，例如可以举出钢板、铝板、铜板。在制造这些金属板的制造工序中，能够使用用于制造这些金属板的公知的方法。
另外，在本发明的金属板的制造方法中，采用本发明的金属板用自行式检查装置检查存在于金属板的缺陷，基于检查结果而分选金属板。具体而言，例如，根据金属板的种类、用途，预先决定缺陷的大小、缺陷的个数的合格基准，基于在检查工序中获得的检查结果而分选满足该合格基准的金属板。
以上说明的本发明的实施方式应该被理解为在所有方面都是例示而不是限制性的。即，本发明的范围由技术方案的范围示出而不是上述的说明，旨在包括与技术方案的范围等同的含义及在范围内的所有变更。
附图标记说明
10...金属板；11a...导航用发送机；11b...反射器；12a...导航用接收机；12b...导航用发送机；13...主计算机；14...台车；15...检查设备(检查部)；16...位置运算用软件；17...设定软件；21...搭载计算机；22...边缘探测用传感器；23...IO板；24...扫描致动器；25...驱动控制部；26...车轮；27...车轮用马达；27a...车轮驱动用马达(第一驱动系统)；27b...转向用马达(第二驱动系统)；31...台车主体；31a...上层部；31b...中层部；31c...下层部；32...超声波探伤器；33...无线通信单元；34...水箱；35...探伤头；36...探伤头支承机构；37...边缘探测用传感器控制器；38...电池；39...垂直轴；40...垂直导轨；41...安装部；42...水平导轨；43...水平扫描轴；50...驱动部；51...小齿轮；52...转向转盘；53...齿条；54...输出旋转轴；55...第一交叉轴齿轮；56...第二交叉轴齿轮；57...轴部件；58...悬架构造；60...姿势检测用夹具；61...接触式探针；71...检查结果制作部；72...脉冲信号输出板(输出部)；100a、100b...整体系统；200a、200b...位置测定系统；300a、300b...金属板用自行式检查装置。

Claims (12)

1.一种金属板用自行式检查装置，采用基于三角测量的原理测定位置的位置测定系统来检查金属板，其特征在于，具备：
台车，在金属板表面行驶；
搭载于所述台车的、发送位置测定系统信号的导航用发送机或接收位置测定系统信号的导航用接收机；
检查部，包括搭载于所述台车的、具有扫描金属板的检查区域的检查用传感器的探伤头、和制作检查结果的检查结果制作部；以及
控制部，基于由位置测定系统测定的所述台车的位置、和实施检查时的所述台车的目标位置，进行使所述台车到所述目标位置为止自主行驶的控制、和扫描所述探伤头的扫描致动器的控制，
所述检查结果制作部基于由所述检查用传感器获得的检查信息、和所述探伤头的位置信息，制作所述检查结果。
2.根据权利要求1所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
所述控制部基于由所述位置测定系统测定的所述台车的位置及姿势、和实施检查时的所述台车的目标位置及姿势，进行使所述台车到所述目标位置及姿势为止自主行驶的控制。
3.根据权利要求1或2所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
所述检查用传感器是排列有多个超声波振子的相控阵探头。
4.根据权利要求3所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
采用脉冲信号作为所述探伤头的位置信息，
具备输出部，将与每个控制周期更新的所述探伤头的位置的变化量对应的脉冲信号输出至所述检查用传感器。
5.根据权利要求4所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
由所述输出部生成的脉冲信号的输出频率设定为与由所述检查部设定的每单位时间的探伤数据取得次数、脉冲分辨率、所述检查结果的显示分辨率的积同步，
所述探伤头的机械扫描的速度为用所述检查结果的显示分辨率与探伤数据取得频率的积求出的上限速度以下。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
所述位置测定系统是IPGS亦即亦即室内全球定位系统，
所述导航用接收机接收从所述IGPS的1个以上的导航用发送机射出的旋转扇束，并将该旋转扇束识别为作为所述位置测定系统信号的IGPS信号。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
所述位置测定系统是采用激光三角测量技术的系统，
所述导航用发送机构成为具有发射及接收激光的功能的激光三角测量装置，使发射的激光在1个以上的反射器反射，接收反射光作为所述位置测定系统信号。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
所述台车具有能够旋转的至少2个车轮、和驱动所述车轮的驱动部，
所述驱动部构成为包括与所述各车轮对应地设置并旋转驱动所述各车轮的第一驱动系统、和能够绕与所述台车行驶的金属板面正交且相对于所述各车轮向台车中心侧偏移的轴，将所述车轮转向90°以上地驱动的第二驱动系统。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，其特征在于，
还具备边缘探测用传感器，设置于所述台车，用于探测作为检查对象的金属板的边缘。
10.一种金属板用自行式检查方法，是采用基于三角测量的原理测定位置的位置测定系统，来检查金属板的金属板用自行式检查方法，其特征在于，采用如下的金属板用自行式检查装置，即、具备：
台车，在金属板表面行驶；
搭载于所述台车的、发送位置测定系统信号的导航用发送机或接收位置测定系统信号的导航用接收机；
检查部，包括搭载于所述台车的、具有扫描金属板的检查区域的检查用传感器的探伤头、和制作检查结果的检查结果制作部；以及
控制部，基于由位置测定系统测定的所述台车的位置、和实施检查时的所述台车的目标位置，进行使所述台车到所述目标位置为止自主行驶的控制、和扫描所述探伤头的扫描致动器的控制，
所述检查结果制作部基于由所述检查用传感器获得的检查信息、和所述探伤头的位置信息，制作所述检查结果。
11.根据权利要求10所述的金属板用自行式检查方法，其特征在于，
所述控制部基于由所述位置测定系统测定的所述台车的位置及姿势、和实施检查时的所述台车的目标位置及姿势，进行使所述台车到所述目标位置及姿势为止自主行驶的控制。
12.一种金属板的制造方法，其特征在于，具有：
制造工序，制造金属板；
检查工序，采用权利要求1～9中的任一项所述的金属板用自行式检查装置，检查存在于所述金属板的缺陷；以及
分选工序，基于在所述检查工序中获得的检查结果，分选所述金属板。
CN202080015200.8A 2019-02-22 2020-02-18 金属板用自行式检查装置及检查方法、以及金属板的制造方法 Pending CN113490896A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-030898 2019-02-22
JP2019030898 2019-02-22
PCT/JP2020/006362 WO2020171090A1 (ja) 2019-02-22 2020-02-18 金属板用自走式検査装置及び検査方法、並びに金属板の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113490896A true CN113490896A (zh) 2021-10-08

Family

ID=72143972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080015200.8A Pending CN113490896A (zh) 2019-02-22 2020-02-18 金属板用自行式检查装置及检查方法、以及金属板的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220155767A1 (zh)
EP (1) EP3933538A4 (zh)
JP (1) JP6908195B2 (zh)
KR (1) KR102626472B1 (zh)
CN (1) CN113490896A (zh)
BR (1) BR112021016617A2 (zh)
WO (1) WO2020171090A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114424060A (zh) * 2019-09-19 2022-04-29 杰富意钢铁株式会社 移动式检查装置、移动式检查方法及钢材的制造方法
JP7400700B2 (ja) 2020-11-19 2023-12-19 株式会社豊田自動織機 全方向移動車の走行制御装置
CN113252256B (zh) * 2021-04-27 2023-02-10 宁海县雄达模塑有限公司 一种用于油气分离器的多动能检测试验台及检测方法
CN115719341B (zh) * 2022-11-21 2023-07-21 北京远舢智能科技有限公司 一种边浪缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质
CN117095009B (zh) * 2023-10-20 2024-01-12 山东绿康装饰材料有限公司 一种基于图像处理的pvc装饰板缺陷检测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949827A (ja) * 1995-05-26 1997-02-18 Nkk Corp 金属板用自走式検査装置及びその走行方法
CN101120248A (zh) * 2005-02-14 2008-02-06 株式会社艾科赛迪 自动超声波检查装置、其检查方法以及采用该检查方法的制造方法
JP2014074700A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Jfe Steel Corp 金属板の位置および姿勢検出方法および装置、ならびに金属板の検査方法
JP2014089173A (ja) * 2012-10-05 2014-05-15 Jfe Steel Corp 金属板用自走式検査装置および検査方法
JP2015194491A (ja) * 2014-03-24 2015-11-05 Ｊｆｅスチール株式会社 金属板用自走式検査装置および金属板用自走式検査方法、ならびに検査システム
CN108956761A (zh) * 2017-05-23 2018-12-07 浙江工商职业技术学院 钢板全覆盖超声波检测装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5954241U (ja) 1982-10-01 1984-04-09 臼井国際産業株式会社 ト−シヨナル．バイブレ−シヨンダンパ−
JPH05172798A (ja) 1991-12-24 1993-07-09 Kawasaki Steel Corp 板面探傷装置
JP2000046810A (ja) * 1998-07-30 2000-02-18 Nkk Corp 超音波探傷装置
US6501543B2 (en) 2000-02-28 2002-12-31 Arc Second, Inc. Apparatus and method for determining position
JP6566001B2 (ja) * 2016-10-28 2019-08-28 Ｊｆｅスチール株式会社 自走式疵取り装置および疵取り方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949827A (ja) * 1995-05-26 1997-02-18 Nkk Corp 金属板用自走式検査装置及びその走行方法
CN101120248A (zh) * 2005-02-14 2008-02-06 株式会社艾科赛迪 自动超声波检查装置、其检查方法以及采用该检查方法的制造方法
JP2014074700A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Jfe Steel Corp 金属板の位置および姿勢検出方法および装置、ならびに金属板の検査方法
JP2014089173A (ja) * 2012-10-05 2014-05-15 Jfe Steel Corp 金属板用自走式検査装置および検査方法
JP2015194491A (ja) * 2014-03-24 2015-11-05 Ｊｆｅスチール株式会社 金属板用自走式検査装置および金属板用自走式検査方法、ならびに検査システム
CN108956761A (zh) * 2017-05-23 2018-12-07 浙江工商职业技术学院 钢板全覆盖超声波检测装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W. GAO, ET AL.: "Measurement technologies for precision positioning", 《CIRP ANNALS - MANUFACTURING TECHNOLOGY》, vol. 64, no. 2, 1 January 2015 (2015-01-01), pages 773, XP055492565, DOI: 10.1016/j.cirp.2015.05.009 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6908195B2 (ja) 2021-07-21
JPWO2020171090A1 (ja) 2021-03-11
KR102626472B1 (ko) 2024-01-17
KR20210114452A (ko) 2021-09-23
US20220155767A1 (en) 2022-05-19
WO2020171090A1 (ja) 2020-08-27
EP3933538A4 (en) 2022-12-21
EP3933538A1 (en) 2022-01-05
BR112021016617A2 (pt) 2021-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113490896A (zh) 金属板用自行式检查装置及检查方法、以及金属板的制造方法
JP4734120B2 (ja) 航空機機体の検査方法および装置
JP5954241B2 (ja) 金属板用自走式検査装置および検査方法
JP6051751B2 (ja) 金属板の位置および姿勢検出方法および装置、ならびに金属板の検査方法
US7499772B2 (en) Method and system for navigating a nondestructive evaluation device
JP4658144B2 (ja) 軸穴内径の測量システム
CN102590245B (zh) X射线数字平板成像智能检测系统装置及检测方法
JP5999214B2 (ja) 金属板用自走式検査装置および金属板用自走式検査方法、ならびに検査システム
JPWO2004051187A1 (ja) 容器鋼板の板厚測定装置
JP2009008528A (ja) 距離測定装置および走行体位置検出システム
EP1930240B1 (en) Method and system for navigating a nondestructive evaluation device
RU2772682C1 (ru) Устройство для автоматической проверки металлических пластин, способ проверки и способ изготовления металлических пластин
JP2007114215A (ja) 容器鋼板の板厚測定装置
JP3442171B2 (ja) 鉄道用測量装置
JP6973425B2 (ja) 金属板用自走式検査装置及び検査方法
JP3219204B2 (ja) 路面凹凸計測車
JPS6367137B2 (zh)
JP7024746B2 (ja) 金属板用自走式検査装置および金属板用自走式検査方法、ならびに検査システム
JP2738751B2 (ja) 走行制御装置
JPH05180813A (ja) 溶接ビードセンサを有する移動ロボットの制御方法
JP3748879B2 (ja) 円筒タンク底板の板厚測定装置及びその方法
JPH09243365A (ja) 位置検出装置、測量方法及び掘削方向制御システム
JPH04290996A (ja) 容器及び走行ガイド装置
JPH04186156A (ja) 容器壁面の検査装置
JPH063341A (ja) 自走探傷装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination