JP2006275977A - 超音波検査判断の支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 経験の浅い検査員が、容易かつ可能な限り正確に超音波データの解析を行うことが出来るようにする。

【解決手段】 検査対象物に超音波を射出して複数のエコーデータを収集する手段１１、１２と、検査対象物の断面図をあらわす二次元の図形データに基づいて、検査対象物の三次元形状モデルを生成する手段２１、２３と、エコーデータに基づいて、傷の蓋然性が高い一定閾値以上の範囲を指定して位置演算を行う手段１４〜１６と、検査対象物の三次元形状モデル上に傷の蓋然性が高い箇所をカラー表示する２７を備える。

【選択図】 図１

Description

本願発明は、超音波を用いて検査対象物の傷を検査するための支援装置に係り、とくに、超音波検査に熟練していない検査員でも比較的簡単に傷の位置や種類の判断を可能とする支援装置に関する。

射出した超音波のエコーに基づいて検査対象物の傷、例えば亀裂や溶接不良あるいは経年劣化による隙間の発生などを検査する技術は、従来から公知である。また、エコーデータに基づく検査を容易にするために、三次元形状モデルとして表されるコンピュータ画像上に、エコーの強度に応じた表示を行うことも下記特許文献１に開示されている。
特開２００２−２５７８０２号

ところで、特許文献１等によって開示された従来の装置は、三次元形状モデルを利用して検査結果を表示するが、装置を利用するユーザーの使い良さなど、使用環境の整備という点では多くの問題を抱える。

超音波を利用した非破壊検査の分野では、高度な熟練を積んだ技師であれば、エコーデータさえあれば、検査対象物の形状や材質との関係などから、比較的簡単に、しかも高い精度で損傷箇所を特定することが出来る。

一方、特許文献１等に示される三次元形状モデルを利用した従来装置は、単に、コンピュータグラフィックスを利用して、誰にでもわかりやすいかたちで損傷箇所を示すというだけであって、必ずしも検査を行う事業者の作業効率を向上させるものではない。

超音波を利用した非接触型の損傷検査を行う事業者には、エコーデータの解析処理に熟練した者が必ずいる。彼らには、エコーデータを三次元形状モデルを使って示すまでもない。他方、エコーデータの分析や解析に不慣れな経験の浅い検査員は、生データだけでは損傷箇所を瞬時に把握できないため、三次元形状モデルを使ったエコーデータの表示が便利だとされる。

つまり、三次元形状モデルを利用した損傷箇所の表示装置というのは、熟練した技術者をサポートする立場にある経験の浅い者が、出来るだけ間違いのないよう超音波データを分析できるようにするための支援装置である。従来の装置は、経験の浅い者が使用する装置であるという点を離れ、三次元形状モデルを用いた表示によって精度の高い検査が可能になるという、一種の誤解や錯誤をユーザーに抱かせるが、熟練した技師の判断の精度には及ばないのが実状である。

そこで、本発明の目的は、経験の浅い者が、より容易に、出来る限り超音波データの解析を正確に行うことが出来るようにするとともに、経験の浅い者には判別が困難な場合に、熟練者に対し、特定箇所の傷の種類や程度を判断しやすい状態で容易に提示できる装置を提供する点にある。

前記目的を達成するため、本発明に係る超音波検査判断の支援装置は、検査対象物に超音波を射出して複数のエコーデータを収集する第一の手段と、検査対象物の断面図をあらわす二次元の図形データに基づいて、検査対象物の三次元形状モデルを生成する第二の手段と、第一の手段によって収集したエコーデータに基づいて、傷の蓋然性が高い一定閾値以上のエコーデータを指定して位置演算を行う第三の手段と、第三の手段による演算結果に基づいて、第二の手段によって生成した検査対象物の三次元形状モデル上に傷の蓋然性が高い箇所をカラー表示する第四の手段とを備える（請求項１）。

請求項１に係る装置は、経験の浅い検査員が、出来るだけ容易にエコーデータを解析できるようにするものであり、このため、検査対象物の断面図をあらわす二次元の図形データに基づいて三次元の立体図形をコンピュータグラフィックスとして生成する手段（第二の手段）を設ける。

経験の浅い検査員は、もともと複雑な形状の検査対象物のエコーデータを解析することは困難であり、主として板材のように単純な形の検査対象物を扱うことから、誰でも簡単に描ける二次元の断面図から三次元の立体図を作る手段を設けることによって、作業効率を高める。

作成される三次元形状モデルに、損傷の疑いがある箇所をマーキングすることは従来の装置でも同じであるが、請求項１に係る装置では、損傷の疑いがある箇所を示す部位をカラー表示（黒色および/または白色を含む）とすることにより、エコーデータの例えばピークの閾値等に応じて色表示を変えるなど、損傷の可能性の程度や種類に応じた表示を柔軟に行うことが出来るようにする。

請求項２に係る装置は、カラー表示される表示点のそれぞれが、少なくとも位置データと、第一の手段によって収集されたエコーデータとに、それぞれデータリンクされていることを特徴とするものである。

三次元の立体図に表示される表示点の意味合いは、それぞれ異なる。表示点が密集した箇所もあるし、まばらな箇所もあるが、必ずしも表示点の密集した箇所が大きな損傷箇所であるとは限らない。表示点は、エコーデータの閾値の設定によってどのようにでも変化する。そこで、表示点のひとつひとつにつき、位置データとエコーデータとにリンクさせ、表示点の指定（クリック等）に基づいて当該ポイントに関する詳細なデータをモニタ表示できるようにする。これにより、経験の浅い検査員でも、損傷の疑いがある箇所についての総合的な知見を得ることが出来る。判断が困難な箇所については、当該箇所のデータを示して熟練者の判断を仰ぐことが出来るから、少なくとも判断が容易な箇所についてのサポート効率は確実に向上する。

本発明に係る超音波検査判断の支援装置によれば、経験の浅い検査員が、熟練者のサポートのために、容易かつ出来るだけ正確に、超音波データの解析をひとりで行うことが可能となる。また、検査員が判別が困難な場合には、熟練者に対し、特定箇所の傷の種類や程度を判断しやすい状態で容易に提示できる。

図１は、本発明に係る超音波検査判断の支援装置の構成を例示するブロック図である。この装置は、検査対象物に超音波を射出して反射波を取得する超音波センサ１１と、超音波センサ１１の位置に対応して反射波のデータを保存するエコーデータ格納部１２を備える。これらは、従来の装置においても普通に用いられる公知の技術である。

１４は、超音波センサ１１に基づく検査の全範囲の反射波のピークを経時的に表示する波形表示部、１５は、この波形表示部１４に示された波形に基づいて、損傷の疑いがある波形部分を判断し、検査員が閾値を設定して絞り込みを行うための閾値設定部である。図２に示すように、波形表示部１４は、検査の全範囲のピーク点を経時的に表すものであり、閾値設定部１５は、当該波形のなかから、とくに疑わしい範囲を指定して、一定のエコーレベル以上の部分を特定するものである。範囲を指定するラインを符号Ｌとして示した。

１６は、閾値設定部１５において指定された部分の位置を演算する位置演算部である。指定されたエコーレベルが、検査対象物のどの部位にあるかは、超音波センサ１１の位置と反射波の計測タイミングに基づいて比較的容易に割り出すことができる。演算結果は、位置データ格納部１７に保存する。

２１は、検査対象物の断面図（二次元図形データ）を作成する断面図作成部、２３は、この断面図作成部２１において作成された二次元図形データに基づいて立体図（三次元図形データ）を生成する立体図作成部である。２４は、検査対象物のサイズに応じて、二次元図形データに奥行き寸法の条件を与えるサイズ設定部である。

検査対象物の断面図（二次元図形データ）を作成し、奥行きの寸法条件を設定することで、経験の浅い検査員でも、検査対象物の立体図（三次元図形データ）を容易に得ることができる。超音波検査で取り扱われる検査対象物は、板状、または若干の曲面をもった板状部材が多いため、簡単な操作で描くことが出来る断面図から立体図を生成することによって、検査対象物の作図に要する作業効率を確実に高める。

２７は、前記位置演算部１６の演算結果に基づいて、検査対象物の立体図（三次元図形データ）上に、損傷の可能性が高い部位をカラー表示するマーキング処理部である。このマーキング処理部２７の処理結果は、例えば図３に示すように、検査対象物の立体図（三次元図形データ）に個別点として表すことが望ましい。個別点をカラー表示とするのは、閾値の設定によって、エコーデータの解釈（意味合い）や位置の演算結果が変わるからであり、表示点Ｑの色を変得ることによって、損傷箇所の疑いが高い部分を出来るだけ詳細に表示できるようにするためである。表示点Ｑの色を変えることによって、解釈可能な損傷の意味内容（損傷の種類）がモニタ画面上で視覚的に理解しやすく出来る利点がうまれる。

また、カラー表示された各表示点Ｑは、エコーデータ格納部１２および位置演算部１６といったデータソースにリンクさせる。これにより、表示点Ｑを例えばマウスクリックによって指定すると、当該表示点Ｑに関する位置データまたは／およびエコーデータの詳細を簡単に呼び出すことが可能となる。エコーデータを表示する際には、閾値データも同時に表示することが望ましい。

従って、かかる装置構成によれば、経験が浅い検査員であっても、作成が簡単な断面図形に基づいて検査対象物の三次元図形データを生成し、位置演算部１６において計算された損傷の可能性の高い部位を、三次元図形データ上にカラーの表示点Ｑとして表すことが出来る。

損傷の可能性が高い部位が立体図上にカラー表示されるので、視覚的に、損傷の可能性が高い部分を全体的に把握できるとともに、個別の表示点Ｑの詳細を知ることによって、閾値の設定の可否を含めて、さらに精度の高い解析を行うことが出来る。また、閾値の設定を含めて、経験の浅い検査員では判別が困難な部位については、熟練した技師の判断を求めることが出来るため、熟練者の時間を無駄に拘束することなく、高い精度で良質な検査結果を得る。もちろん、閾値の設定のしかたによっては検査結果にも微妙な変化が生じることもあるが、閾値の設定等、高度な判断を要する処理段階は熟練者の速やかな判断処理にゆだねることもできるので、爾後の判断を経験の少ない検査員に任せても良質な検査結果を得る可能性が高まり、検査における費用対経済効果を確実に向上させることが出来る。

図４は、本発明の第二の実施形態に係る装置を例示するものである。この装置は、マーキング処理部２７の処理結果を、検査対象物の任意の部分で切断した断面図に表示する断面表示部３１を設けた点に特徴がある。

この断面表示部３１は、例えば、図５に示すように、検査対象物をあらわす三次元図形データ３２の任意の部位で切断したときにおける、表示点Ｑの位置を、当該切断箇所の断面図にあらわすものである。例えば、Ａ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図を表示する等である。

三次元図形データにあらわした表示点Ｑは、図形の拡大表示をする等によっておおよその位置を判別できるのであるが、上下の位置関係の詳細や、左右の位置関係が詳細は、表示点Ｑが複雑に入り組んだ場所では、わかりにくいことが多い。このため、多数の表示点Ｑが重なり合っているような、損傷の可能性が高い箇所では、三次元図形データ上の表示点Ｑに基づいて判断するよりも、断面図に示された表示点Ｑの位置関係を確認した方が表示点Ｑの意味内容について容易に判断しやすく、表示点Ｑの解釈（分析）も正確なものとなる。

このように、断面表示部３１を介して任意箇所の断面図上に傷の可能性をあらわす表示点Ｑを示すことによって、三次元空間における損傷箇所の特定処理の精度をさらに高めることが可能となる。なお、断面表示部３１において示される各表示点Ｑも、エコーデータ格納部１２および位置演算部１６といったデータソースにリンクさせ、マウスクリック等によって、表示点Ｑに関する位置データまたは／およびエコーデータの詳細をモニタ上に表示可能とすることが望ましい。また、閾値データを表示可能とすることが望ましい。

本発明に係る装置の第一の実施形態を例示するブロック図である。 図１に係る閾値設定部における処理を波形図とともに示す図である。 図１に係るマーキング処理部の処理結果を例示する図である。 本発明に係る装置の第二の実施形態を例示するブロック図である。 第二の実施形態に係る断面表示部の処理結果を例示する図である。

符号の説明

１１ 超音波センサ
１２ エコーデータ格納部
１４ 波形表示部
１５ 閾値設定部
１６ 位置演算部
１７ 位置データ格納部
２１ 断面図作成部
２３ 立体図作成部
２４ サイズ設定部
２７ マーキング処理部
３１ 断面表示部
Ｑ 表示点

Claims (2)

1. 検査対象物に超音波を射出して収集した複数のエコーデータを蓄積する第一の手段と、
   検査対象物の断面図をあらわす二次元の図形データに基づいて、検査対象物の三次元形状モデルを生成する第二の手段と、
   第一の手段によって収集したエコーデータに基づいて、傷の蓋然性が高い一定閾値以上のエコーデータを指定して位置演算を行う第三の手段と、
   第三の手段による演算結果に基づいて、第二の手段によって生成した検査対象物の三次元形状モデル上に傷の蓋然性が高い箇所をカラー表示する第四の手段とを備えることを特徴とする超音波検査判断の支援装置。
2. 第四の手段によってカラー表示される傷の蓋然性が高い箇所は、表示点のそれぞれが、少なくとも位置データと、第一の手段によって収集されたエコーデータとに、それぞれデータリンクされていることを特徴とする請求項１記載の超音波検査判断の支援装置。

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