JP2003065959A - 非破壊検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大幅な高信頼性及び業務高効率化が図れるよう
な非破壊検査装置を提供すること。 【解決手段】表面非破壊検査において、被検査面と校正
された寸法ゲージ等を同一画面内に画像データとして記
憶媒体に保存し、取得した画像データの撮像状態良否を
自動判断し、更に欠陥を自動識別する機能を有すること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非破壊検査装置に
関するものである。観察方法は、目視検査を肉眼による
直接目視で行うのではなく、ＣＣＤカメラ等で撮影した
画像を通して検査を行う間接目視に係り、取得した画像
データの解像度を算出することにより信頼性を確保した
欠陥判定の非破壊検査装置にある。更に検査結果等を磁
気記録媒体に保存することにより、検査結果の信頼性向
上、検査時間の短縮等に貢献するものである。

【０００２】

【従来の技術】非破壊検査のうち、ＪＩＳ Ｗ０９０４
やＪＩＳ Ｚ２３４３などで、技量認定をもつ検査員に
よる観察条件を要求している浸透探傷試験、磁粉探傷試
験に代表される外観検査は、肉眼により、きず模様の有
無確認をする直接目視検査が広く行われている。特開２
０００−２５８３９８号公報に示される、画像処理技術
を利用した非破壊検査装置があるが、間接目視条件につ
いての規格基準であるＮＤＩＳ−３４２１等に適合し
た、校正された寸法ゲージ等を非破壊検査面に設置し、
それとの比較により欠陥の寸法計算等及び取得画像デー
タの撮像状態等の良否を判定する非破壊検査装置は見あ
たらなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の検査方法は検査
員の肉眼（直接目視）によって行われるため次のような
問題があった。

【０００４】記録性が乏しいほか、作業の自動化が難
しい。

【０００５】検査員の疲労により、欠陥の見逃しや、
検査員の能力等により検査結果が相違することがあり得
る。

【０００６】検査結果が「合格」等の合否で記録され
ることが一般的であるため、再検査などが発生した場
合、具体的な履歴などが分らないことがある。

【０００７】また、画像処理技術を利用した非破壊検査
装置においては、次のような問題があった。

【０００８】取得した画像データの撮像状況等の良否
判定を解像度を算出して自動判定化するものではなかっ
た。

【０００９】本発明は、上記の問題に対処し、検査員の
肉眼（直接目視）に頼ることなく、デジタルカメラ等で
撮影した画像データを用いて高信頼性のある非破壊検査
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮影された検
査表面画像のデータを処理して表面の検査をする非破壊
検査装置にあって、前記検査表面画像と寸法ゲージ等の
比較用基準ゲージ画像を一所で比較できるように一つの
比較検査画像に収めたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を実施例
の図面に沿って説明する。

【００１２】図１は、本発明一実施例を示す浸透探傷検
査装置の一例である。また図４は本実施例の動作を示す
フローチャートである。

【００１３】検査対象物を撮像する撮像機器は、デジタ
ルカメラ１４等のカラー画像撮像手段と照明装置を組み
合わせ、電源コードや信号ケーブル等を無くしたコード
レスで、可搬性の優れたものを用いるのが望ましい。

【００１４】溶接部の検査対象１１は配管として使用す
る金属管の部品で、図中水平方向（長手方向）に伸びる
溶接部１２がある。浸透探傷検査では、その溶接部１２
に赤色溶剤を塗布した後に取り除き（拭き取り）、その
上から現像剤を塗布する。現像剤は白色で、クラック等
の欠陥があると、欠陥部に染み込んでいた赤色溶剤が毛
細管現象で現像剤表面に滲み出る。欠陥の無い場合、溶
接部１２は通常、白色（現像剤の色）である。

【００１５】この溶接部１２の直ぐ脇に配置されるよう
に寸法ゲージ２８（比較用基準ゲージ）を設置し（ステ
ップＳ０）、デジタルカメラ１４で撮像する（ステップ
Ｓ１）。撮像される検査領域１３（検査表面）は、デジ
タルカメラ１４に一体に備わるＬＥＤで構成したリング
ライト１５で照明されるので同じ明るさの照明条件下で
良く写される。リングライト１５の給電は、デジタルカ
メラ１４に備わるリングライト用バッテリー１５１より
行われるので、撮影に際し、給電線を引き回さずに済
み、込み入ったところまで容易に撮影できる。

【００１６】撮影した画像は、検査領域１３（検査表
面）を示す検査表面画像と比較用基準ゲージを示す基準
ゲージ画像が一つに収まる比較検査画像となる。この比
較検査画像の画像データはメモリーカードなどの記録媒
体１６に記録される。

【００１７】撮影記録が収録された記録媒体１６はコン
ピュータ１７にセットされ、読み出された比較検査画像
の画像データは、ハードデイスクなどの大型メモリー１
８に格納される。又はデータ通信用端末２７（携帯電話
等の通信手段）を接続し、コンピュータ１７に画像を撮
影場所から離れた所より電送することで、時間的ロスを
最小にできる。

【００１８】例えば、コンピュータ１７は工場の管理所
に置き、検査員はデジタルカメラ１４一式を持って、屋
内外の検査現場（配管構造物、橋梁等）にて、溶接欠陥
候補の撮影画像入力を行い、データ通信用端末２７によ
りデータをコンピュータ１７へ入力又は転送する（ステ
ップＳ２）。溶接個所の欠陥有無の判定を行う画像処理
はコンピュータ１７が行い、画像の入力は記録媒体１６
やデータ通信用端末２７等を用いることによりデジタル
カメラ１４とコンピュータ１７を分離することができ、
機動性・可搬性がきわめて高い検査システムとなる。

【００１９】寸法ゲージ２８（比較用基準ゲージ）は、
溶接個所の欠陥有無の判定を行う基準ゲージになるもの
であるが、画像撮像状態の良否判定にも用いられる。欠
陥有無判定の説明前に図６に沿い画像撮像状態の良否判
定について述べる。

【００２０】図６は解像度の算出方法を示したものであ
る。Ｘ軸は撮像位置を，Ｙ軸は明るさ（数値化）を示
す。デジタルカメラ等の撮像媒体に蓋をする等で遮光し
た状態の明るさを（Ｙ＝）０とする。この場合、例えば
寸法ゲージ２８に印刷されている３本の線６１の明るさ
を２５６階調に分解し数値化したものを線で結んで明る
さ曲線６２として示す。

【００２１】図６におけるＡ〜Ｃは、Ａ：撮像時の最大
明るさ、Ｂ：寸法ゲージ黒色線間の明るさ、Ｃ：寸法ゲ
ージの黒色線位置での明るさを示している。ここに線と
スペースの分解率が何％で確認できるかを数値化したＭ
ＴＦ（振幅変調伝達関数）があり、次式にて示される。
ＭＴＦ＝（Ｂ−Ｃ）／（２×Ａ−（Ｂ＋Ｃ））。ここ
で、ＭＴＦのしきい値を予め定めておき、画像撮像状態
良否撮像状態の良否を確認する。この原理により、コン
ピュータ１７では記録媒体１６に保存されている原画像
２０と併せて撮影されている寸法ゲージ等から解像度を
算出し、予め設定した閾値との比較から画像撮像状態良
否を自動判定することができる。

【００２２】この結果が良好であれば画像処理を施し、
溶接個所の欠陥判定１９を行う。撮像状態に不備があれ
ば、その旨警告が発せられる。この場合、撮像条件とし
て明るさや撮像距離などを適切に補正し再撮像する（ス
テップＳ３）。自動判定により欠陥が検出された場合
は、記録媒体１６に保存されている原画像２０に欠陥情
報を付加させ、欠陥判定画像２１を作成する。画像デー
タ２５はモニタ２４にて確認できる（ステップＳ４）。
この場合、人がモニタ２４にて確認できる画像データ２
５を直接見て確認し、最終的な欠陥判定を実施する（ス
テップＳ５）。撮像状態及び欠陥判定処理１９にて検出
した欠陥の形状情報、色情報、大きさ情報は、記録媒体
１６に保存されている原画像２０と欠陥判定画像２１と
ともにファイル２２にファイリングされる。欠陥がない
場合も同様にファイリングされる（ステップＳ７）。各
欠陥情報２６はモニタ２４上に画像２５及び寸法ゲージ
２８とともに表示される。また、欠陥情報をキーワード
に外部キーボード２３より検索命令を受ければ、関連す
る情報をピックアップし、検索結果として情報２６並び
に画像２５をモニタ２４に表示する。

【００２３】コンピュータ１７は通信ケーブル２７によ
ってネットワークに接続され、他のコンピュータから
も、本コンピュータ１７が有するファイル２２情報を検
索できる。

【００２４】溶接個所の欠陥有無判定について、図２、
図１を引用して述べる。

【００２５】寸法ゲージ２８（比較用基準ゲージ）は、
３本で一組の線が３組備わっている。この線の長さ、間
隔、線の太さは、規定の寸法に定められている。溶接個
所の欠陥部の長さ、幅等は、寸法の規定された比較用基
準ゲージで、一つの比較検査画面上で比べるようにして
計測される。この計測処理は、原画像２０が記録されて
いるメモリー１８から読み出した画像データを欠陥判定
１９で判定して行われる。

【００２６】このようにデジタルカメラ等で撮影した溶
接個所の欠陥部の長さ、幅等を示す検査表面画像のデー
タと比較用基準ゲージのデータが比べるようにして計測
処理することで溶接個所の欠陥有無判定が行われるので
高信頼性のある非破壊検査装置を提供できる。

【００２７】この判定は撮影された図１の溶接部１２の
全範囲にわたり行われる。

【００２８】溶接部１２は、図２に示す入力画像１２１
の区分単位で撮影記録される。溶接部１２の撮影は、隣
接する入力画像１２１のマーク１２３が重なるように金
属管の長手方向に沿って行われる。このように撮影する
ことで、溶接部１２は全範囲にわたって漏れなく行われ
る。マーク１２３のピッチに対応するスケールを溶接部
１２に沿って這わすことで、隣接する入力画像１２１の
マーク１２３の重なりを容易に取ることができる。

【００２９】画像ファイリングの形態の一例を、図２に
沿って説明する。入力画像１２１には欠陥１２２、寸法
ゲージ２８及びマーク１２３が同画像内に表示されてい
る。検出欠陥の詳細データ１２５には特徴量として、長
さ、幅、縦横比、彩度、色エッジ（彩度の微分値）など
を表示する。これらの数値及び寸法ゲージ等から算出さ
れた解像度はファイルＲ１２４として、画像１２１に付
随されてコンピュータに記録する。

【００３０】なお、上述した寸法ゲージ２８に代えて、
デジタルカメラ１４またはコンピュータ１７側に予め寸
法ゲージ２８に相当する画像データを備え、溶接部を撮
影した画像データと併せて一つの比較検査画像を作成す
ることが可能である。この場合、デジタルカメラ１４ま
たはコンピュータ１７側に予め備える寸法ゲージ２８用
の画像データとサイズを合わせるためにデジタルカメラ
１４と溶接部との撮影距離を一定に保つ道具や装置を用
意すると、常に一定の距離を保った撮影ができるので検
査精度が向上するのである。

【００３１】次にプラント設備の置かれている地域、設
備の配置、配管形状、欠陥部、実施時期等の情報を含ん
だファイリングの形態について説明する。ファイリング
の形態を例示す図３（ａ）〜（ｆ）を引用して述べる。

【００３２】図３（ａ）はプラント設備の置かれ全国各
地の検査場所Ａ〜Ｐを示している。図３（ｂ）は設備の
配置を示している。検査場所ＡにはＢ１，Ｂ２，Ｂ３の
設備があることを示している。さらに図３（ｃ）では配
管形状を示している。図は簡単にモデル化したもので、
実際は、複雑なものになる。図３（ｃ）の配管には３箇
所Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が溶接されている。溶接部Ｃ２に浸
透探傷検査を行った結果を図３（ｄ）に示す。実施例の
検査結果では、１と２の二つの欠陥が認められた場合を
示している。この画像データを図３（ａ）〜（ｄ）にわ
たって検査日別にファイリングした例が図３（ｅ）であ
る。このファイルから、例えば検査日平成１１年９月の
画像データをモニタ表示した一例を、図３（ｆ）に示
す。図３（ｆ）のＰ，Ｑは各々図３（ｄ）の欠陥１、２
を示すものである。ここでは、日本国内のプラントから
検索表示する一実施例を示しているが、国内にとどまる
ことなく、世界各国でのプラント設備についても、同様
な検査結果の検索や表示により、欠陥の形状比較や進行
状態を速やかに確認できるため、業務高効率化を図るこ
とができる。

【００３３】図５は、製造メーカ５１、検査会社５２、
検査代行会社５３、顧客５４、の溶接の非破壊検査に係
わるフローの一例を示したものである。検査代行会社５
３は顧客との請負契約により溶接部の非破壊検査合否を
判定する検査会社５２とは独立した機関である。

【００３４】顧客５４は製造メーカ５１に検査判定させ
る場合は検査会社５２が溶接部の非破壊検査の合否判定
を請け負う。このため、検査の信頼性を著しく向上でき
る効果がある。製造メーカ５１は溶接部の非破壊検査を
検査会社５２に依頼する。製造メーカ５１自身が検査す
る場合もある。検査会社５２は本発明の例で説明したよ
うな画像処理装置を使用して溶接継手の非破壊検査対象
の画像を取得し、画像データから画像処理装置を使用
し、総合的に合否を判定した上で、製造メーカ５１に画
像データ、結果等を送付する。

【００３５】製造メーカ５１では、検査内容を確認し、
画像データを検査代行会社５３へインターネット等を通
じて送付する。検査会社５２では検査代行会社５３は画
像データに基づき溶接部の非破壊検査の合否を判定す
る。その結果に問題がないと判断すれば、検査代行会社
５３から顧客５４へ画像データと合否結果を送付する。
顧客５４でも同様に検査代行会社５３で使用したのと同
種の画像処理装置を使用し、検査内容を確認する。

【００３６】従来、製造メーカ５１、検査会社５２、検
査代行会社５３、顧客５４が非破壊検査の立会のため、
複数回に渡り現場へ足を運んでいたが、今回の発明によ
り、溶接の非破壊検査のために、現場へ足を運ぶのは、
検査会社５２が画像処理装置に画像データを取込むた
め、最小１回とすることができる。また結果報告等のレ
ポートも自動的に集計、印刷することが可能となるた
め、手書き等の業務作業が低減し、管理性も向上する。

【００３７】以上に述べた実施形態の良さをまとめると
次のとおりである。

【００３８】１．目視検査の場合、検査員の個人差によ
り検査結果が異なるが、デジタルカメラ等の撮像機器で
画像を入力する為、定量的で安定した評価を行うことが
可能となる。

【００３９】２．結果報告等のレポートも自動的に集
計、印刷することも可能となるため、手書き等の作業も
低減する。

【００４０】３．検査結果のレポートに入力画像及び、
画像処理装置での欠陥検査処理結果を加えることによ
り、いつでも検索可能な客観的な信頼性のあるデータを
残すことが可能となる。

【００４１】４．複数回実施してきた立合検査が最小限
で済むため、業務高効率化が可能となる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、検査表面画像のデータ
と比較用基準ゲージのデータを比べる溶接個所の欠陥有
無判定が行われるので高信頼性のある非破壊検査装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るもので、配管溶接の浸
透探傷検査装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】本発明の実施形態に係るもので、データのファ
イリング方式の一例を示す図である。

【図３】本発明の実施形態に係るもので、プラント設備
の置かれている地域、設備の配置、配管形状、欠陥部、
実施時期等の情報を含んだファイリングの形態を示す図
である。

【図４】本発明の実施形態に係るもので、動作状況を示
すフローチャートである。

【図５】本発明の実施形態に係るもので、製造メーカ、
検査会社、検査代行会社、顧客の溶接の非破壊検査に係
わる業務フローを示す図である。

【図６】本発明の実施形態に係るもので、解像度の算出
方法を示す図である。

【符号の説明】 １１…試験体、１２…検査対象である溶接痕、１３…画
像検査エリア、１４…デジタルカメラ、１５…リング照
明、１６…記憶媒体、１７…コンピュータ、２３…キー
ボード、２４…モニタ、２５…画像データ、２６…各欠
陥情報、２７…通信用端末、２８…寸法ゲージ、６１…
寸法ゲージの線、６２…明るさ曲線、１２１…入力画
像、１２２…欠陥、１２３…マーク、１２４…ファイル
Ｒの画像、１２５…ファイルＲの検出欠陥の詳細デー
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 哲夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者 野本 峰生 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 勝田 大輔 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA21 AA49 FF04 FF42 FF61 GG17 JJ26 QQ08 QQ24 QQ31 SS04 2G051 AA90 AB02 AB13 BA20 CA03 CA04 EA11 EA14 EA21 EB01 FA10 GA00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影された検査表面画像のデータを処理し
   て表面の検査をする非破壊検査装置において、 前記検査表面画像と寸法ゲージ等の比較用基準ゲージ画
   像を一所で比較できるように一つの比較検査画像に収め
   たことを特徴とする非破壊検査装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載したものにおいて、 前記比較検査画像は、検査表面の近傍に寸法ゲージ等の
   比較用基準ゲージを配置して撮影したことを特徴とする
   非破壊検査装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載したものにおい
   て、 前記比較検査画像のデータを判定処理して良否の識別を
   することを特徴とする非破壊検査装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載されたものにおいて、 否に識別された欠陥判定画像と、この欠陥判定画像に関
   する詳細なデータ等を併せてモニタ画像として表示する
   ことを特徴とする非破壊検査装置。
5. 【請求項５】請求項１から４に記載されたいずれか１つ
   のものにおいて、 前記比較検査画像を記録する記録媒体を有することを特
   徴とする非破壊検査装置。
6. 【請求項６】請求項１から５に記載されたいずれか１つ
   のものにおいて、 前記撮影はデジタルカメラで行い、撮影した画像データ
   を通信手段を介して遠隔地に送信することを特徴とする
   非破壊検査装置。