JP2001133415A - 蛍光磁粉探傷方法および蛍光磁粉探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の探傷視野を確保しながら装置の高さを
制限範囲内に納めることができる蛍光磁粉探傷方法およ
び蛍光磁粉探傷装置を提供する。 【解決手段】 被検査材表面Ｗ₁に存在する傷を蛍光磁
粉探傷によりなすものであって、被検査材Ｗの静止画像
を撮像するようにされてなる静止画像撮像手段Ｅによる
被検査材表面Ｗ₁の撮像を、反射ミラー１３により屈折
させてなすものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光磁粉探傷方法
および蛍光磁粉探傷装置に関する。さらに詳しくは、装
置の高さを制限範囲内に納めることができる蛍光磁粉探
傷方法および蛍光磁粉探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋼材等の被検査材の表面傷を
探傷する方法の一つとして蛍光磁粉探傷法が知られてい
る。蛍光磁粉を被検査材の表面にシャワーあるいはミス
ト、ドブ漬けなどにより付着させた後にその被検査材を
磁化すると、表面傷がある場合そこから発生する漏れ磁
束によって磁粉がその傷部分に集まる。そして、その状
態で被検査材に、例えば紫外線を照射すると、磁粉が集
まっている傷部分が強く発光する。つまり、表面傷の有
無によって被検査材表面の発光状態（磁粉模様）が異な
ることになる。蛍光磁粉探傷法は、この現象を利用する
ものである。

【０００３】また、この被検査材表面の発光状態を撮像
し、その撮像画像を閾値処理して表面傷を自動的に探傷
する自動探傷装置も知られている。例えば、特開平６−
２０７９２６号公報には、図７に示すような、表面に蛍
光磁粉が付着された長尺の被検査材ｗの長手方向へ走行
部ｍによって相対移動させられ、該被検査材ｗの表面を
複数のブロックに分割して撮像する撮像装置ａと、前記
被検査材ｗの表面に紫外線を照射する紫外線照射手段ｂ
とを備え、前記撮像装置ａにより前記紫外線照射手段ｂ
により照射された探傷領域を、前記相対移動に追従する
走査ミラーの協働により静止画像として撮像し、その静
止撮像画像に基づいて前記表面に存在する傷を検出する
蛍光磁粉式自動探傷装置ｄが提案されている。

【０００４】このような構成の蛍光磁粉式自動探傷装置
においては、被検査材ｗの曲がりなども考慮した上で撮
像装置の視野の広さを決定する必要がある。また、被検
査材ｗの曲がりにより、被検査材ｗ表面と撮像装置ａと
の距離が変動する場合もあるため、撮像装置に装着させ
るレンズとしてある程度以上の焦点深度を有するものが
必要となる。したがって、このような諸条件を考慮した
上で撮像装置ａに装着させるレンズのＦナンバーや焦点
距離などの諸元が決定されるとともに、被検査材ｗ表面
と撮像装置ａとの間の必要距離、つまり撮像装置ａの取
付け高さも必然的に決まってくる。

【０００５】しかしながら、他の設備との関係で撮像装
置ａを所望高さ位置に設置できないことがあるという問
題がある。

【０００６】この対策として、焦点距離が短くかつ視野
および焦点深度が大きい広角レンズを撮像装置ａに備え
させることも考えられるが、この場合は撮像された画像
の歪みが大きくなって、所望精度で探傷を行うことが困
難になるという別の問題を生ずる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、所望の探傷視野
を確保しながら装置の高さを制限範囲内に納めることが
できる蛍光磁粉探傷方法および蛍光磁粉探傷装置を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の蛍光磁粉探傷方
法は、被検査材の静止画像を撮像するようにされてなる
静止画像撮像手段により撮像された画像に基づいて被検
査材表面に存在する傷を検出する蛍光磁粉探傷方法であ
って、前記静止画像撮像手段における前記被検査材表面
の撮像を、光路を屈折させてなすことを特徴とする。

【０００９】一方、本発明の蛍光磁粉探傷装置は、被検
査材の被探傷部位の静止画像を撮像するようにされてな
る静止画像撮像手段と、前記静止画像撮像手段を支持し
ながら被検査材の長手方向に沿って走行可能とされた走
行手段とを備えてなる蛍光磁粉探傷装置であって、前記
静止画像撮像手段が、光路を屈折させる撮像光路屈折手
段、例えば反射ミラーを有してなることを特徴とする。

【００１０】本発明の蛍光磁粉探傷装置においては、前
記反射ミラーに蛍光光線を効率的に反射させるコーティ
ングがなされているのが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、所望
の探傷視野が確保されているにもかかわらず、静止画像
撮像手段と被検査材との距離を所定制限内に収めること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【００１３】本発明の一実施形態の蛍光磁粉探傷方法
（以下、単に探傷方法という）に適用される蛍光磁粉探
傷装置（以下、単に探傷装置という）Ａのブロック図を
図１に示し、この実施形態の探傷方法においては、角型
鋼材（被検査材）は所要数のブロックに分けて探傷がな
される。

【００１４】探傷装置Ａは、検査台Ｂに菱形状に載置さ
れている角形鋼材Ｃの上部側面の一方（以下、第１側面
という）Ｃ１を撮像する第１探傷部１０と、上部側面の
他方（以下、第２側面という）Ｃ２を撮像する第２探傷
部２０と、前記第1探傷部１０で撮像された画像を処理
する第１画像処理部３０と、前記第２探傷部２０で撮像
された画像を処理する第２画像処理部４０と、第１探傷
部１０および第２探傷部２０を支持しつつ前記角形鋼材
Ｃの長手方向に沿って移動する走行部５０と、制御部６
０とを主要部として備えてなる。

【００１５】第１探傷部１０は、ＣＣＤカメラ（静止画
像撮像手段）１１と、走査ミラー１２と、反射ミラー
（撮像光路屈折手段）１３とを有する静止画像撮像手段
Ｅ１（図２参照）と、ブラックライト１４と、端縁位置
検出ライト１５とを備えてなるものとされる（図３参
照）。ここで、静止画像撮像手段Ｅ１の各構成要素はカ
メラボックス１６に収納されている。

【００１６】反射ミラー１３は、探傷領域Ｄ全体の像を
走査ミラー１２に投影できるような位置・角度で走行部
５０に固定されている。つまり、この反射ミラー１３は
ＣＣＤカメラ１１が探傷領域Ｄを撮像する撮像光路上に
配設されて、探傷領域Ｄから走査ミラー１２までの撮像
光路を屈折させて、ＣＣＤカメラ１１の高さ位置が制限
範囲に収まるようにしている。

【００１７】走査ミラー１２は、反射ミラー１３により
投影される探傷領域Ｄの像を静止画像として撮像できる
ようにその動作が調整されている。

【００１８】端縁位置検出ライト１５は、角形鋼材Ｃの
幅方向にスリット状に照射するようにその照射方向が調
整され、つまり端縁位置検出ライト１５の輝線が角形鋼
材Ｃの幅方向となるようにその照射方向が調整され（図
４参照）、またその照射は、ＣＣＤカメラ１１による探
傷画像の撮像に支障の生じないように、所定の時期にの
みなされるようにされている。例えばシャッターにより
照射時期が調整されている。なお、シャッターに代えて
ストロボ方式による照射とされてもよい。

【００１９】なお、ＣＣＤカメラ１１、走査ミラー１
２、ブラックライト１４および端縁位置検出ライト１５
は、従来より公知のものとすることができる。また、反
射ミラー１３および走査ミラー１２として使用されるミ
ラーは蛍光磁紛から発せられる紫外線を効果的に反射で
きるように、反射面が所定のコーティングがなされてい
る。例えば、ＡＲコートがなされている。

【００２０】第１画像処理部３０は、図３に示すよう
に、ＣＣＤカメラ１１により撮像された探傷領域Ｄの画
像（以下、探傷画像という）を画像処理する探傷画像処
理手段３１と、ＣＣＤカメラ１１により撮像された端縁
位置検出画像を画像処理する端縁位置検出画像処理手段
３２とを備えてなるものとされる。

【００２１】第２探傷部２０は、第１探傷部１０と同様
に、ＣＣＤカメラ２１および反射ミラー２３からなる撮
像系Ｅ２と、走査ミラー２２と、ブラックライト２４
と、端縁位置検出ライト２５とを備えてなるものとされ
る。また、第２画像処理部４０も同様に、探傷画像を画
像処理する探傷画像処理手段４１と、端縁位置検出画像
を画像処理する端縁位置検出画像処理手段４２とを備え
てなるものとされる。

【００２２】なお、作図の簡略化のために第２探傷部２
０および第２画像処理部４０に係る構成要素に関する符
号は、図２および図３に（）を付して示されている。

【００２３】走行部５０は、具体的には、角形鋼材Ｃの
上方に配設された一対のレールＲ上を走行する走行台車
５１とされる。この走行台車５１は、ボックス状の台車
本体５２と、台車本体５２の上部に配設された走行車輪
５４、５５を有する走行装置５３とを主要構成要素とし
て備えてなる。台車本体５２および走行装置５３の具体
的な構成は、例えば特開平６−２０７９２６号公報に提
案されているものとすることができる。

【００２４】台車本体５２の下部には、角形鋼材Ｃの上
部が走行台車５１の走行を妨げないようにして収納され
ており、また角形鋼材Ｃの上部の上方には、静止画像撮
像手段Ｅ１、Ｅ２、ブラックライト１４、２４、端縁位
置検出ライト１５、２５が、それぞれ第１側面Ｃ１およ
び第２側面Ｃ２に対応させて所定の位置関係にて配設さ
れている。

【００２５】制御部６０は、具体的には制御マイコン６
１とされ、ＣＣＤカメラ１１、２１、走査ミラー１２、
２２、ブラックライト１４、２４、端縁位置検出ライト
１５、２５および走行台車５１、第１画像処理部３０、
第２画像処理部４０等の制御をし、かつ探傷結果を出力
するようにされている。

【００２６】次に、図５に示すタイムチャートにより、
かかる構成とされている探傷装置Ａによる角形鋼材側面
Ｃ１、Ｃ２の探傷について説明する。

【００２７】（１）走行台車５１の走行が開始され、そ
れに伴いブラックライト１４、２４、走査ミラー１２、
２２もオンされる。

【００２８】（２）走査ミラー１２、２２がオンされる
と、走査ミラー１２、２２が走行台車５１の走行に対す
る追従動作を行う。この追従動作は、ブラックライト１
４、２４に照射され反射ミラー１３、２３により投影さ
れた探傷領域Ｄの静止した探傷画像が撮像できるように
なされる。

【００２９】（３）走査ミラー１２、２２がオンされて
から所定時間経過後、ＣＣＤカメラ１１、２１がオンさ
れて探傷領域Ｄの静止画像が撮像される。この撮像され
た画像は、第１画像処理部３０および第２画像処理部４
０の探傷画像処理手段３１、４１に送出される。なお、
この所定時間は走行台車５１の走行速度に応じて適宜設
定される。

【００３０】（４）ＣＣＤカメラ１１、２１による探傷
領域Ｄの静止画像の撮像が終了して所定時間経過後、走
査ミラー１２、２２がオフされる。これにより、走査ミ
ラー１２、２２は初期位置に復帰する。この走査ミラー
１２、２２のオフは探傷領域Ｄの撮像終了と同時とされ
てもよい。なお、この所定時間は走行台車５１の走行速
度に応じて適宜設定される。

【００３１】（５）走査ミラー１２、２２がオフされて
から所定時間経過後、端縁位置検出ライト１５、２５が
オンされる。端縁位置検出ライト１５、２５の照射位置
は、例えば探傷領域Ｄの中央とされる（図４参照）。

【００３２】（６）端縁位置検出ライト１５、２５がオ
ンされてから所定時間経過後、ＣＣＤカメラ１１、２１
がオンされて端縁位置検出ライト１５、２５が照射して
いる個所を撮像する。つまり、端縁検出用画像が撮像さ
れる。この撮像された端縁検出画像は、第１画像処理部
３０および第２画像処理部４０の端縁位置検出画像処理
手段３２、４２に送出される。なお、この所定時間は走
行台車５１の走行速度に応じて適宜設定される。

【００３３】（７）ＣＣＤカメラ１１、２１による端縁
検出画像の撮像が終了してから所定時間経過後、端縁位
置検出ライト１５、２５がオフされる。これにより、第
１ブロックの探傷が終了する。なお、この所定時間は走
行台車５１の走行速度に応じて適宜設定される。

【００３４】（８）端縁位置検出ライト１５、２５がオ
フされてから所定時間経過後、走査ミラー１２、２２が
オンされる。これにより、第２ブロックの探傷が開始さ
れる。なお、この所定時間は走行台車５１の走行速度に
応じて適宜設定される。

【００３５】次に、第１画像処理部３０における画像処
理について説明する。なお、この画像処理は第２画像処
理部４０においても同様である。

【００３６】探傷画像処理手段３１に送出された探傷画
像は、空間フィルタにより雑音が除去される。一方、端
縁位置検出画像処理手段３２に送出された端縁検出用画
像は、常法により処理されて角形鋼材Ｃの端縁位置が特
定される。この特定された角形鋼材Ｃの端縁位置によ
り、探傷画像から角形鋼材Ｃの範囲外の部分が除去され
る。ついで、範囲外の部分が除去された探傷画像は、常
法により閾値処理されて傷が検出される。この検出され
た傷の位置がマップ化されて制御部６０に送出される。
つまり、傷マップが作成されて制御部６０に送出され
る。制御部６０は、この傷マップを、例えば表面傷処理
部（図示省略）に送出する。

【００３７】以下、この傷マップに基づいて表面傷の補
修などがなされる。

【００３８】このように、本実施形態の探傷装置Ａは、
反射ミラー１３、２３に投影された探傷領域Ｄの像を走
査ミラー１２、２２の動作により走査し、ＣＣＤカメラ
１１、２１により静止画像を撮像する構成とされている
ので、静止画像撮像手段Ｅ１、Ｅ２の各構成要素の配置
の自由度が増し、反射ミラー１３、２３を用いない場合
（図２に符号１２´、１６´（２４´）で示してある）
よりも、ＣＣＤカメラ１１，２１の高さ位置を低くする
ことができる。それに伴い、探傷装置Ａの高さを制限範
囲内に納めることができる。

【００３９】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をより具体的
に説明する。

【００４０】この実施例における探傷装置は、例えば１
５５ｍｍ角の長さ１２ｍの長尺の鋼材Ｗの表面の傷を精
密に探傷することができるように構成されている。

【００４１】具体的には、図６に示すように、探傷装置
Ａ１は、撮像手段としてのデジタルカメラ７１、走査手
段としての走査ミラー７２および反射手段としての反射
ミラー７３からなる静止画像撮像手段Ｇを備えている。

【００４２】ＣＣＤカメラ７１は、受光素子が９ｍｍで
１０００ピクセルのデジタルカメラとされている。

【００４３】走査ミラー７２は、蛍光磁粉の蛍光光線を
よく反射するＡＲコートがなされた１００ｍｍ×８０ｍ
ｍのものが、その長手方向を鋼材Ｗの長手方向に合わせ
て配設される。

【００４４】反射ミラー７３は、蛍光磁粉の蛍光光線を
よく反射するＡＲコートがなされた２５０ｍｍ×１９０
ｍｍのものとされ、その長手方向を鋼材Ｗの長手方向に
合わせて、被探傷面Ｗ₁の像を走査ミラー７２に反射す
るように配置されている。これら各構成要素７１、７
２、７３の配置およびＣＣＤカメラ７１に装着されるレ
ンズ７１ａは以下のようにして決定される。

【００４５】仮に視野を２５０ｍｍ、焦点深度が上下そ
れぞれの方向に５０ｍｍ必要とすると、レンズ７１ａ
は、その近点および遠点が５０ｍｍ以上のレンズとな
り、例えば、焦点距離が１６ｍｍのレンズとされる。

【００４６】しかして、このようなレンズ７１ａにより
ＣＣＤカメラ７１の視野広さを得ようとすると、被探傷
面Ｗ₁と合焦点との距離は７７０ｍｍ必要となる。とこ
ろが、ＣＣＤカメラ７１が被探傷面Ｗ₁を撮像する撮像
光路上には、反射ミラー７３が設置されているので、被
探傷面Ｗ₁の像は反射ミラー７３によって反射されて走
査ミラー７２に投影され、この投影された像がさらに走
査ミラー７２で反射されてデジタルカメラ７１に到達す
る。つまり、ＣＣＤカメラ７１が被探正面Ｗ₁を撮像す
るのに必要な撮像光路の撮像光路長７７０ｍｍは、反射
ミラー７３によって屈折される。

【００４７】このように、本実施例では、被探傷面Ｗ１
からＣＣＤカメラ７１までの撮像光路が反射ミラー７３
によって屈折させられる構成とされているので、ＣＣＤ
カメラ７１、走査ミラー７２および反射ミラー７３から
なる静止画像撮像手段Ｇの各構成要素の配置の自由度が
増し、これによって、静止画像撮像手段Ｇを収納するカ
メラボックス７４の高さを制限範囲内に納めることをが
可能となる。

【００４８】以上、本発明を実施形態および実施例に基
づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および
実施例のみに限定されるものではなく、種々改変が可能
である。例えば、被検査材の端縁位置を検出する代わり
に頂部位置を検出するものとしてもよい。

【００４９】また、蛍光磁粉探傷装置には、撮像装置を
固定して被検査材を移動する方式のものも使用されてい
るが、このような被検査材を移動する方式の蛍光磁粉探
傷装置にも本発明を適用することができる。特に、被検
査材の４面を同時に探傷する場合などにおいて、装置の
寸法に制約の有る場合などに有効である。

【００５０】さらに、必要に応じて反射ミラーの数を増
やすこともできる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
撮像光路屈折手段により光路を屈折させているので、撮
像系の各構成要素の配置の自由度が増して、静止画像撮
像手段の被検査材からの距離を制限範囲に収めることが
できるという優れた効果が得られる。また、それにより
走行部の高さも制限範囲に収めることができるので、既
存の設備に適用できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の蛍光磁粉探傷装置のブロ
ック図である。

【図２】同実施形態の撮像系の配置説明図である。

【図３】同実施形態の蛍光磁粉探傷装置の概略図であ
る。

【図４】同実施形態の探傷手順の説明図であって、同
（ａ）は探傷画像の模式図を示し、同（ｂ）は端縁検出
画像の模式図を示す。

【図５】同実施形態におけるタイムチャートである。

【図６】本発明の実施例の撮像系と被検査材との位置関
係を示す配置図である。

【図７】従来の蛍光磁粉探傷装置の斜視図である。

【符号の説明】

１０ 第1探傷部 １１、２１ ＣＣＤカメラ（撮像手段） １２、２２ 走査ミラー １３、２３ 反射ミラー（撮像光路屈折手段） ２０ 第２探傷部 ５０ 走行部 ５１ 走行台車 Ａ 蛍光磁粉探傷装置 Ｅ，Ｇ 静止画像撮像手段 Ｗ 被検査材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査材の静止画像を撮像するようにさ
   れてなる静止画像撮像手段により撮像された画像に基づ
   いて被検査材表面に存在する傷を検出する蛍光磁粉探傷
   方法であって、 前記静止画像撮像手段における前記被検査材表面の撮像
   を、光路を屈折させてなすことを特徴とする蛍光磁粉探
   傷方法。
2. 【請求項２】 被検査材の被探傷部位の静止画像を撮像
   するようにされてなる静止画像撮像手段と、前記静止画
   像撮像手段を支持しながら被検査材の長手方向に沿って
   走行可能とされた走行手段と、を備えてなる蛍光磁粉探
   傷装置であって、 前記静止画像撮像手段が、光路を屈折させる撮像光路屈
   折手段を有してなることを特徴とする蛍光磁粉探傷装
   置。
3. 【請求項３】 前記撮像光路屈折手段が、反射ミラーと
   されてなることを特徴とする請求項２記載の蛍光磁粉探
   傷装置。
4. 【請求項４】 前記反射ミラーに蛍光光線を効率的に反
   射させるコーティングがなされていることを特徴とする
   請求項３記載の蛍光磁粉探傷装置。