JP2002207015A - 複層構造体を構成する各部材厚みのx線計測方法及び装置 - Google Patents

複層構造体を構成する各部材厚みのx線計測方法及び装置

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JP2002207015A
JP2002207015A JP2001003126A JP2001003126A JP2002207015A JP 2002207015 A JP2002207015 A JP 2002207015A JP 2001003126 A JP2001003126 A JP 2001003126A JP 2001003126 A JP2001003126 A JP 2001003126A JP 2002207015 A JP2002207015 A JP 2002207015A
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rays
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ray
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Akira Kajiwara
曉 梶原
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複層構造体を構成する各部材の厚み計測を簡
単に且つ高精度で行えるようにする。 【解決手段】 既知の複数の部材からなる複層構造体の
各部材の厚みをX線の透過濃度画像から計測を行う複層
構造体を構成する各部材厚みのX線計測方法であって、
複層構造体の各部材の厚みの組み合わせとX線の透過濃
度との関係を参照情報として有し、X線を照射して得ら
れた複層構造体の透過濃度画像から参照情報に基づき各
部材厚みの計測を行い、外からは判らない複層構造体の
内部変化を量的にとらえる場合に非破壊での計測、精度
の高い厚み計測を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、既知の複数の部材
からなる複層構造体の各部材の厚みをX線の透過濃度画
像から計測を行う複層構造体を構成する各部材厚みのX
線計測方法及び計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】非破壊で物体の厚みを計測する方法とし
ては、超音波を使う方法、電磁力を使う方法、放射線を
使う方法等がある。超音波を使う方法は、超音波を被計
測物体内に発射し、反射あるいは共振させて厚みを計測
する方法である。電磁力を使う方法は、交流電磁石を近
接させて励磁電流の変化を検出する方法であり、渦電流
を見る渦流探傷などがある。放射線を使う方法は、放射
線を照射してその透過線量により厚みを計測する方法で
あり、1回の撮影により、ある程度の面積を持った透過
視覚情報が得られるX線撮影による方法やX線の透過時
の減衰をそのままに測ってこれから厚みを計測する方法
等がある。
【0003】しかし、超音波を使う方法は、1回の計測
で1点の計測しかできず、厚みに広がりのある被計測物
体の傾向を掴もうとすれば、スキャンすることが必要に
なる。しかも、人力でやるにしても機械化するにして
も、平滑で周囲に空間のある平板をスキャンするのであ
れば計測も容易であるが、被計測物体が管状で内部を計
測する場合や周囲が狭隘な条件下にある場合には計測が
困難なことが多かった。また、取得情報が信号の減衰の
ように人間の五感では捉えられない情報のために、親し
みにくいあるいは納得しにくい傾向があった。しかも、
視覚的にわかるような情報にするには、情報の加工が必
要である。電磁力を使う方法は、おおまかに塗装やメッ
キ、ライニング等の欠陥の有無を掴まえるのが主で、細
かい寸法を得るのは難しい。
【0004】放射線を使う方法のうち、X線撮影による
方法では、従来より透過物の厚みに因るフイルム上の濃
度の違いを隣接した標準厚みの検体と比べて見ることが
広く行われており、X線の透過時の減衰をそのままに測
ってこれから厚みを計測する方法は、工場などの定置し
た施設では行われているが、点状の計測であるため超音
波と同じような欠点がある。CTのような大掛かりな装
置も検査装置として使われており、断面を透過できる高
い性能を持っているが、建築現場等の可搬で小型の装置
が要求される場所では、使うことが困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
厚み計測を建築現場等でも簡単に且つ高精度で行い、さ
らに視覚的な情報も得る方法を提案した(特開平9−2
57446号公報参照)。図6はX線を使った厚み計測
方法の従来例を説明するための図である。この方法は、
被計測物体と共に厚みが既知の複数点の標準物体を同一
面上に配置して、1回の撮影により図6(A)に示すよ
うなX線の透過濃度画像を計測し、標準物体の各既知の
厚みの透過濃度3′から図6(B)に示す透過濃度と厚
みとの関数を求め、該関数を使って被計測物体の各透過
濃度4′、4″から対応する厚みを計測するものであ
る。図6(A)に示す透過濃度画像において、4′は配
管の透過濃度の画像、4″はその中の腐食部の透過濃度
の画像、3′が厚みが既知の複数点の標準物体の透過濃
度の画像である。基準の厚みを持つ物として例えば最低
4点の基準物体が用意されると、この透過濃度の変化を
利用して図6(B)に示すように透過濃度と厚みの関係
の点5を求め、さらにこれらの点間を補間して関係近似
曲線6を求める。逆にこの関係近似曲線6を利用して未
知の部分の濃度7から未知の厚み8を求める。
【0006】しかし、上記従来のX線を使った厚み計測
方法では、1回の撮影により得られたフイルムからその
画像情報の処理により非破壊で厚みを計測することがで
きるが、単一の部材にしか採用できず、複数の部材から
なる複層構造体の各部材の厚みを計測することはできな
いという問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、複層構造体を構成する各部材の厚
み計測を簡単に且つ高精度で行えるようにするものであ
る。
【0008】そのために本発明は、既知の複数の部材か
らなる複層構造体の各部材の厚みをX線の透過濃度画像
から計測を行う複層構造体を構成する各部材厚みのX線
計測方法であって、前記複層構造体の各部材の厚みの組
み合わせとX線の透過濃度との関係を参照情報として有
し、X線を照射して得られた複層構造体の透過濃度画像
から前記参照情報に基づき各部材厚みの計測を行うよう
にしたことを特徴とするものである。
【0009】また、複層構造体を構成する各部材厚みの
X線計測装置としては、前記複層構造体の各部材の厚み
の組み合わせとX線の透過濃度との関係を参照情報とし
て記憶する記憶手段と、X線を照射するX線照射手段
と、前記X線照射手段より前記複層構造体にX線を照射
したときの透過X線を検出するX線検出手段と、前記X
線検出手段より検出された透過X線により透過濃度画像
から前記参照情報に基づき各部材厚みの計測演算を行う
計測演算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1は複層構造体を構成する各
部材厚みのX線計測方法の実施の形態を説明するための
図、図2は測定装置の概要を説明するための図であり、
1はX線照射装置、2はフィルム、3は複層構造体、
4、5は構造材を示す。
【0011】図1において、横軸は複層構造体をA材と
B材で構成する場合の、複層構造体を構成する一方のA
材の厚みを、縦軸は複層構造体にX線を照射したとき透
過して得られるX線の濃度を示し、カーブは、複層構造
体を構成する他方のB材の各厚みb0、b1、b2、…
…での一方のA材の厚みに対応する濃度を示している。
したがって、例えばいま、複層構造体にX線を照射して
濃度dが得られたとすると、このとき、A材の厚みがa
0であれば、B材の厚みはb0であり、B材の厚みがb
2であれば、A材の厚みはa2であることを表してい
る。つまり、濃度と複層構造体を構成するA材とB材の
厚みとの関係を示すものであるので、横軸をB材の厚み
にし、A材の各厚みでのB材の厚みに対応する濃度を示
す曲線で表してもよいし、縦軸と横軸をA材の厚みとB
材の厚みにし、各濃度の曲線を用意してもよい。X線を
使った撮影では、透過物体の厚みにより濃度が非線形に
変化する性質がある。例えば4点以上の既知の厚みデー
タがあればスプライン曲線で補間し、3点の既知の厚み
データがあれば2次曲線で補間するが、2点の既知の厚
みデータしかなければ、直線補間となる。したがって、
これらの曲線は、予めそれぞれの厚みの複層構造体をX
線撮影し透過濃度画像により求めて作成することができ
る。
【0012】本発明に係るX線による複層構造の厚み非
破壊計測方法は、上記のように複層構造体を構成する各
材料の厚みの組み合わせに対応する濃度の関係曲線を予
め求めておき、図2に示すように複層構造体2にX線照
射装置1からX線を照射して透過するX線をフイルム3
で測定し、その濃度から複層構造体2を構成する各構造
材4、5の厚みを計測するものである。濃度を測定する
手段として、図2に示す例ではフイルム3を用いている
が、2次元のX線検出器により濃度を検出するように構
成してもよい。
【0013】次に、使用中の配管を取り外することな
く、現場で配管の内壁が腐食したり、内壁にスケール等
が付着している厚みを非破壊計測する例で説明する。図
3は本発明に係るX線による複層構造の厚み非破壊計測
方法による計測アルゴリズムの例を説明するための図、
図4は配管の厚み、内径の計測の例を説明するための図
である。
【0014】本発明に係るX線による複層構造の厚み非
破壊計測方法では、A材とB材で構成する複層構造体に
ついてまず、図3に示すようにX線照射装置1より複層
構造体2にX線を照射してフイルム3に透過濃度画像を
取得し(ステップS11)、その画像から測定部、例え
ばP点の濃度dmを取得する(ステップS12)。次
に、直接計測により全部材の厚みHを求め(ステップS
13)、複層構造体を構成する一方のA材の厚みをai
に設定する(ステップS14)。全部材の厚みHを求め
るには、中空の配管の場合、例えば外径は、ノギス等の
スケールを使って計ることはできるが、内径は、計測部
を真横の90度変えた方向から同様に透過濃度画像を取
得して求めることになる。
【0015】そして、A材の厚みがaiのときに濃度d
mとなる他方のB材の厚みbiを求めて、このときの全
部材の厚みH′=ai+biとし(ステップS15)、
全部材の厚みHとH′の差に基づいて以下のような判定
及びA材の厚みaiの再設定に基づく処理の繰り返しを
行う。
【0016】まず、直接計測により求めた全部材の厚み
Hと、A材の厚みをaiに設定して濃度dmに対応して
求められるB材の厚みbiから導出された全部材の厚み
H′との差について、h0>|H−H′|>h1の判定
を行う(ステップS16)。ここで、h0は、誤差範囲
内であるか否かを判定する基準値であり、h1は、かな
り誤差が大きいことを判定する基準値である。
【0017】したがって、ステップS16の判定で、|
H−H′|がh1よりまだ大きい場合には、Δをh1に
設定し(ステップS17)、h1とh0の間に入ってい
る場合にはΔをh0に設定する(ステップS18)。そ
して、HとH′とを比較し、例えばH>H′の判定を行
い(ステップS19)、Hの方が大きい場合には、A材
の厚みaiの設定が小さかったことになるので、aiを
大きくするように、例えばai+Δに再設定し(ステッ
プS20)、Hの方が大きい場合には、A材の厚みai
の設定が小さかったことになるので、aiをai−Δに
再設定して(ステップS21)、ステップS15に戻っ
て同様の処理を繰り返し実行する。
【0018】このように直接計測により求めた全部材の
厚みHと、A材の厚みをaiに設定して濃度dmに対応
して求められるB材の厚みbiから導出された全部材の
厚みH′との差が大きい場合には、全部材の厚みH′が
Hに近づくようにΔをh1にして大きい刻みでA材の厚
みaiを再設定し、H′がHに近づきh1の範囲内に入
ると、Δをh0にして刻みを小さくしA材の厚みaiを
再設定する。そして、h0より小さくなったことがステ
ップS16で判定されると、その厚みai、biを計測
値として確定する(ステップS22)。
【0019】中空配管の全部材の厚みを透過濃度画像か
ら求める場合には、本来の計測のためのX線照射に対し
て90度角度を変えた2方向撮影を行うことになる。照
射したX線の中空配管における減衰は、図4に示すよう
に部材が存在し中空部分のない両側で急激に増大し、中
空部分に係ると中心部に向かって急激に減少する曲線を
描く。したがって、両側の縁からピーク部分までのH
1、H2が全部材の厚みとして認識できる。なお、図4
は照射したX線の減衰特性を示しているので、濃度はこ
の逆になり、ピーク部分は、濃度の最も低い、つまり最
も明るい部分となる。
【0020】図5は本発明に係る方法を採用した計測装
置の実施の形態を示す図であり、12は被計測物体、1
3はX線源、14は計測台、15は検出器、16は走査
制御部、17はX線検出部、18は計測演算部、19は
出力部、20はデータ記憶部を示す。
【0021】図5において、被計測物体12は、複層構
造の物体である。X線源13は、X線を真下に照射する
ものである。計測台14は、標準物体11及び被計測物
体12を同一面上に載置してXY方向に移動するもので
あり、そのXY駆動を制御するのが走査制御部16であ
る。検出器15は、X線源13より真下に照射されたX
線が被計測物体12及び計測台14を透過して到達する
線量を検出するものであり、その検出データを透過濃度
として取り込むのがX線検出部17である。計測演算部
18は、X線検出部17より取り込まれた透過濃度を走
査制御部16による走査位置に対応させて、複層構造体
の厚みの異なる組み合わせ厚みと透過濃度との関係近似
曲線を使って被計測物体12の透過濃度から各部材の厚
みを計測するものであり、これらのデータを格納するの
がデータ記憶部20、表示画面や印刷用紙に出力するの
が出力部19である。この場合、計測演算部18では、
先に図4に説明した処理を行い各部材の厚みを求める。
【0022】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、中空配管の複層構造体の計測を行う
方法として説明したが、平板でも同様に計測が可能であ
り、基本的には、全部材の厚み、A部材の厚み、B部材
の厚みが求められていれば、取得した濃度に対する各部
材の厚み、全部材の厚みを計測することができる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、既知の複数の部材からなる複層構造体の各部
材の厚みをX線の透過濃度画像から計測を行う複層構造
体を構成する各部材厚みのX線計測方法であって、複層
構造体の各部材の厚みの組み合わせとX線の透過濃度と
の関係を参照情報として有し、X線を照射して得られた
複層構造体の透過濃度画像から参照情報に基づき各部材
厚みの計測を行うようにしたので、外からは判らない複
層構造体の内部変化を量的にとらえる場合に非破壊での
計測を実現し、精度の高い厚み計測を実現することがで
きる。
【0024】また、複層構造体を構成する各部材厚みの
X線計測装置としては、複層構造体の各部材の厚みの組
み合わせとX線の透過濃度との関係を参照情報として記
憶する記憶手段と、X線を照射するX線照射手段と、X
線照射手段より複層構造体にX線を照射したときの透過
X線を検出するX線検出手段と、X線検出手段より検出
された透過X線により透過濃度画像から参照情報に基づ
き各部材厚みの計測演算を行う計測演算手段とを備えた
ので、画像情報の処理により非破壊で厚みを計測するこ
とができる。
【0025】したがって、外見からは全く判らない中空
配管内の腐食や析出物の付着状況、それらの程度を厚み
として計測することができ、また、積層板状の積層状
態、境界部の変状、その程度などの計測にも利用するこ
とができる。しかも、狭隘な場所あるいは途中の運送路
が狭い場所でも使用することができ、透過濃度と厚みの
関係曲線からの比較により細かく計測でき、精度が上げ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 複層構造体を構成する各部材厚みのX線計測
方法の実施の形態を説明するための図である。
【図2】 測定装置の概要を説明するための図である。
【図3】 本発明に係るX線による複層構造の厚み非破
壊計測方法による計測アルゴリズムの例を説明するため
の図である。
【図4】 配管の厚み、内径の計測の例を説明するため
の図である。
【図5】 本発明に係る方法を採用した計測装置の実施
の形態を示す図である。
【図6】 X線を使った厚み計測方法の従来例を説明す
るための図である。
【符号の説明】
1…X線照射装置、2…複層構造体、3…フイルム、
4、5…構造材
フロントページの続き Fターム(参考) 2F067 AA27 BB16 HH04 KK06 LL18 NN03 RR31 2G001 AA01 BA11 CA01 DA09 FA02 FA06 GA01 GA06 HA01 HA05 HA12 HA13 JA11 JA13 JA17 KA03 KA11 LA02 MA05 MA06 PA12 SA12 SA17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 既知の複数の部材からなる複層構造体の
    各部材の厚みをX線の透過濃度画像から計測を行う複層
    構造体を構成する各部材厚みのX線計測方法であって、
    前記複層構造体の各部材の厚みの組み合わせとX線の透
    過濃度との関係を参照情報として有し、X線を照射して
    得られた複層構造体の透過濃度画像から前記参照情報に
    基づき各部材厚みの計測を行うようにしたことを特徴と
    する複層構造体を構成する各部材厚みのX線計測方法。
  2. 【請求項2】 既知の複数の部材からなる複層構造体の
    各部材の厚みをX線の透過濃度画像から計測を行う複層
    構造体を構成する各部材厚みのX線計測装置であって、
    前記複層構造体の各部材の厚みの組み合わせとX線の透
    過濃度との関係を参照情報として記憶する記憶手段と、
    X線を照射するX線照射手段と、前記X線照射手段より
    前記複層構造体にX線を照射したときの透過X線を検出
    するX線検出手段と、前記X線検出手段より検出された
    透過X線により透過濃度画像から前記参照情報に基づき
    各部材厚みの計測演算を行う計測演算手段とを備えたこ
    とを特徴とする複層構造体を構成する各部材厚みのX線
    計測装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010504536A (ja) * 2006-09-25 2010-02-12 ロントヘン テヒニスヘ ディーンスト ベー. フェー. 物体の肉厚および表面形状の非破壊測定のための配置および方法
WO2014136194A1 (ja) * 2013-03-04 2014-09-12 東京エレクトロン株式会社 X線非破壊検査装置

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