JP2020003240A - 検査対象物の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の内部欠陥の有無を容易に判定する。【解決手段】検査方法は、ＦＲＰ材を含む層状構造物及び／又は樹脂で構成される構造物を検査対象物とする検査方法であって、検査対象物の表面における被検査領域に打撃具で打撃を与えるステップと、打撃への反力による打撃具の加速度に応じた加速度信号を打撃具に搭載した加速度計で検出するステップと、検出された加速度信号の波形データを記録するステップと、記録された波形データに基づき被検査領域に対応するコンター図を作成するステップと、コンター図を表示部に表示するステップと、表示部に表示されたコンター図に基づき検査対象物の内部欠陥の有無を判定するステップと、を備えている。【選択図】図１

Description

本開示は、検査対象物の検査装置及び検査方法に関する。

従来、風力発電設備の健全性を検査する方法が種々知られている。

例えば、特許文献１には、風力発電機用ブレードの表面を打撃具で打撃し、打撃に対する反力による上記打撃具の加速度に応じた加速度信号を検出及び解析して上記ブレードの不具合の有無を判断する技術が開示されている。

特許第６１８５５４１号公報

ところで、上記のような検査は、検査対象物の不具合有無の判断を通じて上記検査対象物の補修の要否や補修範囲の判断に用いられる。このため、検査対象物における不具合箇所の位置及びその程度を精度よくかつ容易に認識し得る形態で示すことが望まれるが、上記特許文献１に開示された技術によってもなお、検査対象物との関係で不具合の位置及び程度を必ずしも十分容易に認識し得るとは言えないという問題があった。

上述した問題に鑑み、本開示の少なくとも一実施形態は、検査対象物の内部欠陥の有無を容易に判定することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る検査方法は、
ＦＲＰ材を含む層状構造物及び／又は樹脂で構成される構造物を検査対象物とする検査方法であって、
前記検査対象物の表面における被検査領域に打撃具で打撃を与えるステップと、
前記打撃への反力による前記打撃具の加速度に応じた加速度信号を前記打撃具に搭載した加速度計で検出するステップと、
検出された前記加速度信号の波形データを記録するステップと、
記録された前記波形データに基づき前記被検査領域に対応するコンター図を作成するステップと、
前記コンター図を表示部に表示するステップと、
前記表示部に表示された前記コンター図に基づき前記検査対象物の内部欠陥の有無を判定するステップと
を備えている。

上記（１）の方法では、検査対象物の表面の被検査領域が打撃具で打撃され、打撃への反力による打撃具の加速度に応じた加速度信号が加速度計で検出され、その波形データが記録される。また、記録された波形データに基づき被検査領域に対応するコンター図が作成されて表示部に表示される。そして、表示されたコンター図に基づきＦＲＰ材を含む層状構造物及び／又は樹脂で構成される構造物の内部欠陥の有無が判定される。
上記（１）の方法によれば、打撃具に搭載した加速度計で加速度信号の波形データを検出することにより、例えば、計測時における周囲の雑音の影響を受けることなく検査対象物の内部欠陥の有無を判定することができる。また、被検査領域に対応するコンター図を表示部に表示することにより、視覚的に内部欠陥の有無を容易に把握することができるから、例えば検査者の経験や勘に頼ることなく検査対象物の内部欠陥の有無を容易に判定することができる。

（２）幾つかの実施形態において、上記（１）に記載の検査方法は、
前記打撃の際の打音を集音マイクで計測するステップをさらに備え、
前記記録するステップでは、前記打音の波形データを記録し、
前記コンター図を作成するステップでは、記録された前記加速度信号の前記波形データ及び前記打音の波形データの各々に基づく前記コンター図を作成し、
前記判定するステップでは、前記加速度信号又は前記打音に基づき作成された前記コンター図の少なくとも一方に基づき、前記内部欠陥の有無を判定し、必要に応じて検査員に知らせるアラーム及び又は眼鏡型のヘッドマウントディスプレイなどの準備をしてもよい。

上記（２）の方法によれば、打撃の際の打音が集音マイクで計測されて打音の波形データが記録され、加速度信号と打音それぞれの波形データに基づくコンター図が作成される。そして、少なくとも一方のコンター図に基づき、内部欠陥の有無が判定される。つまり、打撃の際の加速度信号と打音との少なくとも一方に基づいて内部欠陥の有無を判定することができるから、判定精度の向上を図ることができる。

（３）幾つかの実施形態において、上記（１）又は（２）に記載の検査方法は、
前記検査対象物の健全部における前記加速度信号の波形データを予め取得して記録するステップを備え、
前記判定するステップでは、検査の際に取得した前記波形データを予め記録された前記健全部の波形データと比較することで前記内部欠陥の有無を判定してもよい。

上記（３）の方法によれば、検査の際に取得した波形データを、予め取得して記録した検査対象物の健全部における加速度信号の波形データと比較することで検査対象物の内部欠陥の有無を判定することができる。つまり、打撃の際の加速度信号及び／又は打音に基づく検出結果を、予め取得して記録された健全部の波形データと比較して内部欠陥の有無を判定することができるから、さらに判定精度の向上を図ることができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の方法において、
前記打撃を与えるステップでは、前記被検査領域を格子状に区画して格子毎に前記打撃を与えてもよい。

上記（４）の方法によれば、被検査領域を格子状に区画して格子毎に打撃を与えることにより、被検査領域を均等に検査することができる。また、このようにして作成されたコンター図には、例えば被検査領域を格子状に区画せずランダムに打撃する場合よりも高精度に内部欠陥が反映されるから、判定精度の向上を図ることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の方法において、
前記コンター図を作成するステップでは、
前記被検査領域の各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を当該取得時の加振力（Ｆｎ）で除算した結果（Ｌｎ／Ｆｎ）について、取得回数に応じた平均値を求めて前記各計測点のデータ（Ｚｎ）とするとともに、
前記データ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出してもよい。

上記（５）の方法によれば、被検査領域の各計測点のデータ（Ｚｎ）として、各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を、上記時系列データ（Ｔｎ）取得時の加振力（Ｆｎ）で標準化（Ｌｎ／Ｆｎ）し、さらに取得回数に応じて平均したものを適用することができる。よって、データのバラつきによる誤検知の可能性を抑制して判定精度の向上を図ることができる。また、各計測点のデータ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出することにより、例えば、振動や音等の取得するデータの種類に応じて注目すべき周波数帯域に着目してデータを抽出することができるから、作成されるコンター図の精度をさらに向上させることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の方法において、
前記コンター図を作成するステップでは、
パルスパワー法を用いて前記加速度信号の波形データを解析するとともに、
エンベロープ処理法を用いて前記打音の波形データを解析してもよい。

本発明者らによる鋭意研究の結果、打撃による加速度信号の波形データは、パルスパワー法を用いて解析すること検査対象物の内部欠陥を高精度に検出できるという知見が得られた。また打音の波形データは、エンベロープ処理法を用いて解析することで検査対象物の内部欠陥を高精度に検出し得ることが判明した。
つまり、上記（６）の方法によれば、加速度信号の波形データ及び打音の波形データを、それぞれ高精度に検出可能な解析手法をもって解析することができる。そして、上記の各波形データと各手法との組み合わせを併用することにより、より高精度に内部欠陥の有無を判定することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の方法において、
前記検査対象物は、風力発電設備の風車翼であってもよい。

上記（７）の方法によれば、風力発電設備の風車翼を検査対象物として、上記（１）〜（６）の何れか一つで述べた利益を享受することができる。

（８）本開示の少なくとも一実施形態に係る検査対象物の検査装置は、
ＦＲＰ材を含む層状構造物及び／又は樹脂で構成される構造物を検査対象物とする検査装置であって、
前記検査対象物の表面における被検査領域に打撃を与えるための打撃具及び前記打撃への反力による前記打撃具の加速度に応じた加速度信号を検出する加速度計を含む打撃装置と、
前記加速度計により検出された前記加速度信号の波形データを記録する記録部と、
前記波形データに基づき前記検査対象物の内部欠陥の有無を判定するデータ処理部と、
前記データ処理部による処理結果を表示するための表示部と、を備え、
前記データ処理部は、前記記録部に記録された前記波形データに基づき前記被検査領域に対応するコンター図を作成して前記表示部に表示させるように構成されている。

上記（８）の構成によれば、上記（１）で述べたように、打撃装置の加速度計で打撃の反力による打撃具の加速度に応じた加速度信号の波形データを検出することにより、例えば、計測時における周囲の雑音の影響を受けることなく検査対象物の内部欠陥の有無を判定することができる。また、被検査領域に対応するコンター図をデータ処理部による処理結果として表示部に表示することにより、視覚的に内部欠陥の有無を容易に把握することができるから、例えば検査者の経験や勘に頼ることなく検査対象物の内部欠陥の有無を容易に判定することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の構成において、
検査対象物の検査装置は、
前記打撃の際の打音を計測するための集音マイクを備え、
前記記録部は、前記集音マイクで計測された前記打音の波形データを記録するように構成され、
前記データ処理部は、前記記録部に記録された前記加速度信号の前記波形データ又は前記打音の前記波形データに基づき前記内部欠陥の有無を判定するように構成されていてもよい。

上記（９）の構成によれば、上記（２）で述べたように、打撃の際の打音が集音マイクで計測されて打音の波形データが記録され、加速度信号と打音それぞれの波形データに基づくコンター図が作成される。そして、少なくとも一方のコンター図に基づき、内部欠陥の有無が判定される。つまり、打撃の際の加速度信号と打音との少なくとも一方に基づいて内部欠陥の有無を判定することができるから、判定精度の向上を図ることができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載の構成において、
前記記録部には、予め取得した前記検査対象物の健全部又は前記検査対象物の任意の一点における前記加速度信号の前記波形データが記録されており、
前記データ処理部は、検査の際に取得した前記加速度信号の前記波形データを予め記録された前記健全部又は前記検査対象物の任意の一点の前記波形データと比較して前記内部欠陥の有無を判定するように構成されていてもよい。

上記（１０）の構成によれば、上記（３）で述べたように、検査の際に取得した波形データを、予め取得して記録した検査対象物の健全部又は前記検査対象物の任意の一点における加速度信号の波形データと比較することで検査対象物の内部欠陥の有無を判定することができる。つまり、打撃の際の加速度信号及び／又は打音に基づく検出結果を、予め取得して記録された健全部又は検査対象物の任意の一点の波形データと比較して内部欠陥の有無を判定することができるから、さらに判定精度の向上を図ることができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１０）の何れか一つに記載の構成において、
検査対象物の検査装置は、
前記打撃装置を搭載するためのフレームと、
前記検査対象物の前記表面に対向する前記フレームの一側に突設された突出部と、
前記フレームに対する前記打撃装置の配置を可変に構成された移動機構と、を備え、
前記移動機構は、
前記フレームの前記一側に沿う第１方向に延在する第１レールと、
前記第１レールに沿って移動可能な第１スライダと、
前記第１スライダに取り付けられ、前記一側に沿うとともに前記第１方向と交差する第２方向に延在する第２レールと、
前記打撃装置を搭載し前記第２レールに沿って移動可能な第２スライダと、を含んでもよい。

上記（１１）の構成によれば、移動機構を介して打撃装置がフレームに対して配置変更可能に搭載される。その際、打撃装置を、第２スライダに搭載して第１レール及び第２レールに沿ってフレームに対して平面的に移動させることができる。そして、突出部を介してフレームを検査対象物の表面に当接させることにより、検査対象物の表面に対して打撃装置を平行に移動させることができる。これにより、検査対象物の表面に対する打撃及び当該打撃に基づく打音や打撃具の加速度信号の検出を効率的かつ円滑に行うことができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の構成において、
検査対象物の検査装置は、
前記第１スライダ、前記第２スライダ及び前記打撃具にそれぞれ駆動力を付与する第１駆動源、第２駆動源及び第３駆動源と、
少なくとも前記第１駆動源、前記第２駆動源及び前記第３駆動源の動作を制御するためのコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記被検査領域を格子状に区画して格子毎に前記打撃を与えるように前記第１駆動源、前記第２駆動源及び前記第３駆動源を制御するように構成されていてもよい。

上記（１２）の構成によれば、コントローラにより、第１駆動源、第２駆動源及び第３駆動源を駆動して、格子状に区画した被検査領域を格子毎に打撃することができる。つまり、検査対象物の表面の被検査領域に自動的に順次打撃を加えて検査を行うことができる。これにより、検査効率の大幅な向上を図ることができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１２）の何れか一つに記載の構成において、
前記データ処理部は、
前記被検査領域の各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を当該取得時の加振力（Ｆｎ）で除算した結果（Ｌｎ／Ｆｎ）について、取得回数に応じた平均値を求めて前記各計測点のデータ（Ｚｎ）とするとともに、
前記データ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出するように構成されていてもよい。

上記（１３）の構成によれば、上記（５）で述べたように、被検査領域の各計測点のデータ（Ｚｎ）として、各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を、上記時系列データ（Ｔｎ）取得時の加振力（Ｆｎ）で標準化（Ｌｎ／Ｆｎ）し、さらに取得回数に応じて平均したものを適用することができる。よって、データのバラつきによる誤検知の可能性を抑制して判定精度の向上を図ることができる。また、各計測点のデータ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出することにより、例えば、振動や音等の取得するデータの種類に応じて注目すべき周波数帯域に着目してデータを抽出することができるから、作成されるコンター図の精度をさらに向上させることができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１３）の何れか一つに記載の構成において、
前記データ処理部は、
パルスパワー法を用いて前記加速度信号の波形データを解析するとともに、
エンベロープ処理法を用いて前記打音の波形データを解析するように構成されていてもよい。

上記（１４）の構成によれば、上記（６）で述べたように、加速度信号の波形データ及び打音の波形データを、それぞれ高精度に検出可能な解析手法をもって解析することができる。そして、上記の各波形データと各手法との組み合わせを併用することにより、より高精度に内部欠陥の有無を判定することができる。

（１５）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１４）の何れか一つに記載の構成において、
前記検査対象物は、風力発電設備の風車翼であってもよい。

上記（１５）の構成によれば、風力発電設備の風車翼を検査対象物として、上記（８）〜（１４）の何れか一つで述べた利益を享受することができる。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、検査対象物の内部欠陥の有無を容易に判定することができる。

一実施形態に係る検査装置の構成例を示す概略図である。 一実施形態におけるコンター図の例を示す図である。 一実施形態におけるデータ処理部の構成例を示す制御ブロック図である。 他の実施形態に係る検査装置の構成例を示す概略図である。 他の実施形態に係る検査装置の構成例を示す概略図である。 各検査手法による検出結果を示す表である。 一実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面に従って本発明の例示的な実施形態について説明する。ただし、以下に示す幾つかの実施形態に記載された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

先ず、本開示の少なくとも一実施形態に係る検査装置について説明する。
図１は、一実施形態に係る検査装置の構成例を示す概略図である。図２は、一実施形態におけるコンター図の例を示す図である。図３は、一実施形態におけるデータ処理部の構成例を示す制御ブロック図である。図４は、他の実施形態に係る検査装置の構成例を示す概略図である。図５は、他の実施形態に係る検査装置の構成例を示す概略図である。なお、図１、図４及び図５に示す検査装置は、例えば、ＵＡＶ（ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ）又はドローンに搭載し、遠隔操作により風車翼に押し付けて使うことができるように構成され得る。

図１に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態に係る検査対象物の検査装置は、ＦＲＰ（ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）材２０Ａを含む層状構造物２０及び／又は樹脂２０Ｂで構成される構造物２０を検査対象物２とする検査装置１であって、検査対象物２の表面２１における被検査領域２３に打撃を与えるための打撃具１１及び該打撃への反力による打撃具１１の加速度に応じた加速度信号を検出する加速度計１３を含む打撃装置１０と、加速度計１３により検出された加速度信号の波形データを記録する記録部３７と、上記波形データに基づき検査対象物２の内部欠陥の有無を判定するデータ処理部３０と、データ処理部３０による処理結果を表示するための表示部（ディスプレイ）３８と、を備えている。
打撃装置１０は、検査対象物２の表面２１に一定の力で打撃を与えることができるように構成され得る。この打撃装置１０は、例えば汎用のハンマに加速度センサを取り付けて構成してもよいし、センサ内蔵型の打撃具１１（例えばインパルスハンマなど）を用いてもよい。
記録部３７は、少なくとも上記加速度信号の波形データを記録できるように構成された記録装置であり、例えばデジタルデータレコーダ等を採用してもよい。
表示部３８は、データ処理部３０による処理結果を表示する表示装置であり、例えば、液晶、プラズマ、有機ＥＬ或いは投影など種々の方式により上記処理結果を表示できるように構成されたディスプレイであってもよい。例えば、上記表示部３８として、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイ等を採用してもよい。
本開示の少なくとも一実施形態におけるデータ処理部３０は、記録部３７に記録された波形データに基づき被検査領域２３（例えば、図２（ａ）参照）に対応するコンター図７０（例えば、図２（ｂ）及び図２（ｃ）参照）を作成して表示部３８に表示させるように構成されている。
データ処理部３０は、例えばコンピュータであり、デスクトップ型、ラップトップ型、タブレット型その他種々の形態のＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を採用し得る。
図３は、一実施形態におけるデータ処理部３０の構成例を示す制御ブロック図である。図３に非限定的に例示するように、データ処理部３０は、ＣＰＵ３１、該ＣＰＵ３１が実行する各種プログラムやテーブル等のデータを記憶するための記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３３、各プログラムを実行する際の展開領域や演算領域としてのワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、及び外部記憶装置（例えば図１に例示する記録部３７など）が装着されるアクセス部などを備えていてもよい。これらは全て、バス３６を介して接続される。更に、データ処理部３０は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部（図示省略）や表示部３８等と接続されていてもよい。
幾つかの実施形態において、ＲＯＭ３３には、記録部３７に記録された波形データに基づき被検査領域２３に対応するコンター図７０を作成して表示部３８に表示させるための表示プログラム３４が格納されていてもよい。そして、ＣＰＵ３１がこの表示プログラム３４をＲＯＭ３３から読み出し、ＲＡＭ３２に展開して実行することにより、上記コンター図７０が表示部３８に表示され得る。

上述した構成によれば、打撃装置１０の加速度計１３で打撃の反力による打撃具１１の加速度に応じた加速度信号の波形データを検出することにより、例えば、計測時における周囲の雑音の影響を受けることなく検査対象物２における内部欠陥２５の有無を判定することができる。また、被検査領域２３に対応するコンター図７０をデータ処理部３０による処理結果として表示部３８に表示することにより、内部欠陥２５の有無を視覚的に容易に把握することができるから、例えば検査者の経験や勘に頼ることなく検査対象物２の内部欠陥２５の有無を容易に判定することができる。

幾つかの実施形態において、検査対象物２の検査装置１は、打撃の際の打音を計測するための集音マイク１５を備えていてもよい（例えば図１参照）。この場合、記録部３７は、集音マイク１５で計測された打音の波形データを記録するように構成されていてもよい。そして、データ処理部３０は、記録部３７に記録された加速度信号の波形データ又は打音の波形データに基づき内部欠陥２５の有無を判定するように構成されていてもよい。
この場合、ＲＯＭ３３には、記録部３７に記録された加速度信号の波形データ又は打音の波形データに基づき内部欠陥２５の有無を判定するためのプログラム（図示略）が格納されていてもよい。そして、ＣＰＵ３１が当該プログラムをＲＯＭ３３から読み出し、ＲＡＭ３２に展開して実行することにより、加速度信号の波形データ又は打音の波形データに基づくコンター図７０が表示部３８に表示され得る。
例えば図２（ｂ）は、図２（ａ）の被検査領域２３を打撃具１１で打撃した際の加速度信号の波形データから作成されたコンター図７０、図２（ｃ）は図２（ａ）の被検査領域２３を打撃具１１で打撃した際に集音マイク１５を介して検出された打音の波形データから作成されたコンター図７０をそれぞれ非限定的に例示している。図２（ａ）の符号２５で示す内部欠陥の領域には、内部に層間剥離が形成されており、両コンター図７０が内部欠陥２５を表示部３８上に視覚的に再現できていることがわかる。

このような構成によれば、打撃の際の打音が集音マイク１５で計測されて打音の波形データが記録され、加速度信号と打音それぞれの波形データに基づくコンター図７０が作成される。そして、少なくとも一方のコンター図７０に基づき、内部欠陥２５の有無が判定される。つまり、打撃の際の加速度信号と打音との少なくとも一方に基づいて内部欠陥２５の有無を判定することができるから、判定精度の向上を図ることができる。

幾つかの実施形態において、記録部３７には、予め取得した検査対象物２の健全部２７（例えば図２（ｂ）及び図２（ｃ）参照）又は上記検査対象物２の任意の一点における加速度信号の波形データが記録されていてもよい。健全部２７は、検査対象物２において表面２１及び内部の何れにも欠陥がない部位であってもよく、該健全部２７で得られたデータは、内部欠陥２５が存在しない場合の参照用の比較データとして用いられ得る。
そして、データ処理部３０は、検査の際に取得した加速度信号の波形データを、予め記録された健全部２７又は検査対象物２の任意の一点の波形データと比較して内部欠陥２５の有無を判定するように構成されていてもよい。
この場合、ＲＯＭ３３には、検査の際に取得した加速度信号の波形データを、予め記録された健全部２７又は検査対象物２の任意の一点の波形データと比較して内部欠陥２５の有無を判定するためのプログラム（図示略）が格納されていてもよい。そして、ＣＰＵ３１が当該プログラムをＲＯＭ３３から読み出し、ＲＡＭ３２に展開して実行することにより、検査の際に取得した加速度信号の波形データを、予め記録された健全部２７又は検査対象物２の任意の一点の波形データと比較して内部欠陥２５の有無が判定され得る。

この構成によれば、検査の際に取得した波形データを、予め取得して記録した検査対象物２の健全部２７又は上記検査対象物２の任意の一点における加速度信号の波形データと比較することで検査対象物２の内部欠陥２５の有無を判定することができる。つまり、打撃の際の加速度信号及び／又は打音に基づく検出結果を、予め取得して記録された健全部２７又は検査対象物２の任意の一点の波形データと比較して内部欠陥２５の有無を判定することができるから、さらに判定精度の向上を図ることができる。

図４及び図５に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態における検査対象物２の検査装置１は、打撃装置１０を搭載するためのフレーム４０と、検査対象物２の表面２１に対向する上記フレーム４０の一側に突設された突出部４１と、フレーム４０に対する打撃装置１０の配置を可変に構成された移動機構４３と、を備えていてもよい。
フレーム４０は、例えば平面視にて略正方形をなす環状の枠体であってもよく、当該フレーム４０の内側の開口部を介して打撃装置１０の打撃具１１により検査対象物２の表面２１を打撃（図４では紙面垂直方向に、又は、図５では紙面左右方向に）できるように構成され得る。このフレーム４０には、検査員が当該フレーム４０ごと打撃装置１０を搬送可能とする少なくとも一つのハンドル４２（把持部）が設けられていてもよい。なお、フレーム４０は、打撃装置１０を搭載した状態で打撃具１１による被検査領域２３への打撃が可能に構成されていればよく、その形状は特に限定されない。
突出部４１は、検査対象物２の表面２１と打撃装置１０との間に一定の距離を確保した状態で該表面２１にフレーム４０を固定するものであり、検査対象物２の表面２１に対向する上記フレーム４０の一側に複数設けられ得る。幾つかの実施形態では、例えば、異なる３か所に設けられた３つの突出部４１により、フレーム４０を表面２１に３点支持するように構成してもよい（図４参照）。
移動機構４３は、フレーム４０の一側に沿う第１方向（例えば図４におけるＸ方向）に延在する第１レール４５と、該第１レール４５に沿って移動可能な第１スライダ４６と、該第１スライダ４６に取り付けられ、上記一側に沿うとともに第１方向と交差する第２方向（例えば図４におけるＹ方向）に延在する第２レール４８と、打撃装置１０を搭載し第２レール４８に沿って移動可能な第２スライダ４９と、を含んでもよい。すなわち、上記第１レール４５及び第１スライダ４６により、例えば図４において紙面上下方向に移動可能なＸ軸移動機構４４が構成されるとともに、上記第２レール４８及び第２スライダ４９により、例えば図４において紙面左右方向に移動可能なＹ軸移動機構４７が構成され得る。
上記Ｘ軸移動機構４４及びＹ軸移動機構４７は、それぞれ手動によって移動可能に構成されていてもよいし、モータその他の電動アクチュエータを含む駆動源によって移動可能に構成されていてもよい。

上記のように、打撃装置１０をフレーム４０に搭載した構成によれば、移動機構４３を介して打撃装置１０がフレーム４０に対して配置変更可能に搭載される。その際、打撃装置１０を、第２スライダ４９に搭載して第１レール４５及び第２レール４８に沿ってフレーム４０に対して平面的に移動させることができる。そして、突出部４１を介してフレーム４０を検査対象物２の表面２１に当接させることにより、検査対象物２の表面２１に対して打撃装置１０を平行に移動させることができる。これにより、検査対象物２の表面２１に対する打撃及び当該打撃に基づく打音や加速度信号の検出を効率的かつ円滑に行うことができる。
なお、上記フレーム４０には、該フレーム４０における任意の位置に固定した状態で集音マイク１５を搭載してもよい。また、集音マイク１５は、打撃装置１０とともに移動可能な状態で移動機構４３（例えば第２スライダ４９）に搭載されてもよい。

幾つかの実施形態において、検査対象物２の検査装置１は、第１スライダ４６、第２スライダ４９及び打撃具１１にそれぞれ駆動力を付与する第１駆動源５１、第２駆動源５２及び第３駆動源５３と、少なくとも第１駆動源５１、第２駆動源５２及び第３駆動源５３の動作を制御するためのコントローラ（例えばデータ処理部３０）と、を備えていてもよい（例えば図３参照）。
上記第１駆動源５１、第２駆動源５２及び第３駆動源５３は、各々、例えばステッピングモータやＡＣサーボモータ等を含む電動モータであってもよい。なお、打撃具１１を駆動する第３駆動源５３には、例えば電磁ソレノイド等を適用してもよい。
そして、本開示の幾つかの実施形態におけるコントローラは、被検査領域２３を格子状に区画して格子６０毎に打撃を与えるように第１駆動源５１、第２駆動源５２及び第３駆動源５３を制御するように構成され得る（図２（ａ）、図４及び図５参照）。
各格子６０は、例えば縦方向及び横方向にそれぞれ所定の間隔で区画されていてもよく、縦及び横に等間隔（つまり正方形）に区画されていてもよい。
幾つかの実施形態において、ＲＯＭ３３には、検査対象物２の健全性を診断するための自動診断プログラム３５が格納されていてもよい。そして、ＣＰＵ３１がこの自動診断プログラム３５をＲＯＭ３３から読み出し、ＲＡＭ３２に展開して実行することにより、コントローラは、検査対象物２の健全性を自動で診断するように構成され得る。

この構成によれば、コントローラにより、第１駆動源５１、第２駆動源５２及び第３駆動源５３を駆動して、格子状に区画した被検査領域２３を格子６０毎に打撃することができる。つまり、検査対象物２の表面２１の被検査領域２３に自動的に順次打撃を加えて検査を行うことができる。これにより、検査効率の大幅な向上を図ることができる。

幾つかの実施形態において、データ処理部３０は、被検査領域２３の各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を当該取得時の加振力（Ｆｎ）で除算した結果（Ｌｎ／Ｆｎ）について、取得回数に応じた平均値を求めて各計測点のデータ（Ｚｎ）とするとともに、データ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出するように構成されていてもよい。
具体的に、各計測点のデータ（Ｚｎ）は、次式（１）で表される。


また、周波数帯域レベルは、次式（２）で表される。

このようにすれば、被検査領域の各計測点のデータ（Ｚｎ）として、各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を、上記時系列データ（Ｔｎ）取得時の加振力（Ｆｎ）で標準化（Ｌｎ／Ｆｎ）し、さらに取得回数に応じて平均したものを適用することができる。よって、データのバラつきによる誤検知の可能性を抑制して判定精度の向上を図ることができる。また、各計測点のデータ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出することにより、例えば、振動や音等の取得するデータの種類に応じて注目すべき周波数帯域に着目してデータを抽出することができるから、作成されるコンター図の精度をさらに向上させることができる。

図６は、複数の検査手法による内部欠陥の検出結果を示す表である。
幾つかの実施形態において、データ処理部３０は、パルスパワー法を用いて加速度信号の波形データを解析するように構成されていてもよい（図６参照）。また、データ処理部３０は、エンベロープ処理法を用いて打音の波形データを解析するように構成されていてもよい（図６参照）。
パルスパワー法は、例えば打撃具１１による打撃の際の打撃力と、打撃の反力による打撃具１１の加速度とを解析することで内部欠陥２５の有無を検知する。
エンベロープ処理法は、例えば振動波形の包絡線（エンベロープ）を周波数解析するものであり、共振系で励振された高周波成分を絶対値整流し、ローパスフィルタで高周波成分を除去することにより低周波成分を抽出する。

本発明者らによる鋭意研究の結果、打撃による加速度信号の波形データは、パルスパワー法を用いて解析することで検査対象物２の内部欠陥２５を高精度に検出できるという知見が得られた。また打音の波形データは、エンベロープ処理法を用いて解析することで検査対象物２の内部欠陥２５を高精度に検出し得ることが判明した。
つまり、パルスパワー法を用いて加速度信号の波形データを解析するとともに、エンベロープ処理法を用いて打音の波形データを解析するように構成すれば、加速度信号の波形データ及び打音の波形データを、それぞれ高精度に検出可能な解析手法をもって解析することができる。そして、上記の各波形データと各手法との組み合わせを併用することにより、より高精度に内部欠陥２５の有無を判定することができる。

幾つかの実施形態において、検査対象物２は、風力発電設備の風車翼２Ａであってもよい。この場合、風力発電設備の風車翼２Ａを検査対象物２として、本開示の何れかで述べた利益を享受することができる。

続いて、本開示の一実施形態に係る検査方法について説明する。
図７は本開示の少なくとも一実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。
図７に示すように、本開示の少なくとも一実施形態に係る検査方法は、ＦＲＰ材２０Ａを含む層状構造物２０及び／又は樹脂２０Ｂで構成される構造物２０を検査対象物２とする検査方法であって、上記検査対象物２の表面２１における被検査領域２３に打撃具１１で打撃を与えるステップ（Ｓ１０）と、打撃への反力による打撃具１１の加速度に応じた加速度信号を打撃具１１に搭載した加速度計１３で検出するステップ（Ｓ２０）と、検出された加速度信号の波形データを記録するステップ（Ｓ３０）と、記録された波形データに基づき被検査領域２３に対応するコンター図７０を作成するステップ（Ｓ４０）と、コンター図７０を表示部（ディスプレイ）３８に表示するステップ（Ｓ５０）と、表示部３８に表示されたコンター図７０に基づき検査対象物２の内部欠陥２５の有無を判定するステップ（Ｓ６０）と、を備えている。

この方法では、検査対象物２の表面２１の被検査領域２３が打撃具１１で打撃され、打撃への反力による打撃具１１の加速度に応じた加速度信号が加速度計１３で検出され、その波形データが記録される。また、記録された波形データに基づき被検査領域２３に対応するコンター図７０が作成されて表示部３８に表示される。そして、表示されたコンター図７０に基づきＦＲＰ材２０Ａを含む層状構造物２０及び／又は樹脂２０Ｂで構成される構造物２０の内部欠陥２５の有無が判定される。
上記の方法によれば、打撃具１１に搭載した加速度計１３で加速度信号の波形データを検出することにより、例えば、計測時における周囲の雑音の影響を受けることなく検査対象物２の内部欠陥２５の有無を判定することができる。また、被検査領域２３に対応するコンター図７０を表示部３８に表示することにより、視覚的に内部欠陥２５の有無を容易に把握することができるから、例えば検査者の経験や勘に頼ることなく検査対象物２の内部欠陥２５の有無を容易に判定することができる。

幾つかの実施形態において、上記検査方法は、打撃の際の打音を集音マイク１５で計測するステップ（Ｓ２１）をさらに備えていてもよい（図８参照）。
そして上記の記録するステップ（Ｓ３０）では、打音の波形データを記録し、コンター図７０を作成するステップ（Ｓ４０）では、記録された加速度信号の波形データ及び打音の波形データの各々に基づくコンター図７０を作成し、判定するステップ（Ｓ６０）では、加速度信号又は打音に基づき作成されたコンター図７０の少なくとも一方に基づき、内部欠陥２５の有無を判定し、必要に応じて検査員に知らせるアラーム３９及び又は眼鏡型のヘッドマウントディスプレイなどの準備をしてもよい。

このような方法によれば、打撃の際の打音が集音マイク１５で計測されて打音の波形データが記録され、加速度信号と打音それぞれの波形データに基づくコンター図７０が作成される。そして、少なくとも一方のコンター図７０に基づき、内部欠陥２５の有無が判定される。つまり、打撃の際の加速度信号と打音との少なくとも一方に基づいて内部欠陥２５の有無を判定することができるから、判定精度の向上を図ることができる。

幾つかの実施形態において、上記何れかの検査方法は、検査対象物２の健全部２７における加速度信号の波形データを予め取得して記録するステップ（Ｓ２）を備え、判定するステップ（Ｓ６０）では、検査の際に取得した波形データを予め記録された健全部２７の波形データと比較することで内部欠陥２５の有無を判定してもよい（図９参照）。

この方法によれば、検査の際に取得した波形データを、予め取得して記録した検査対象物２の健全部２７における加速度信号の波形データと比較することで検査対象物２の内部欠陥２５の有無を判定することができる。つまり、打撃の際の加速度信号及び／又は打音に基づく検出結果を、予め取得して記録された健全部２７の波形データと比較して内部欠陥２５の有無を判定することができるから、さらに判定精度の向上を図ることができる。

幾つかの実施形態において、打撃を与えるステップ（Ｓ１０）では、被検査領域２３を格子状に区画して格子６０毎に打撃を与えてもよい。

この方法によれば、被検査領域を格子状に区画して格子６０毎に打撃を与えることにより、被検査領域２３を均等に検査することができる。また、このようにして作成されたコンター図７０には、例えば被検査領域２３を格子状に区画せずランダムに打撃する場合よりも高精度に内部欠陥２５が反映されるから、判定精度の向上を図ることができる。

幾つかの実施形態において、コンター図７０を作成するステップでは、被検査領域２３の各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を当該取得時の加振力（Ｆｎ）で除算した結果（Ｌｎ／Ｆｎ）について、取得回数に応じた平均値を求めて各計測点のデータ（Ｚｎ）とするとともに、データ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出してもよい。なお、各計測点のデータ（Ｚｎ）及び周波数帯域レベルは上述した式（１）、式（２）と同様であり、説明を省略する。

この方法によれば、被検査領域２３の各計測点のデータ（Ｚｎ）として、各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を、上記時系列データ（Ｔｎ）取得時の加振力（Ｆｎ）で標準化（Ｌｎ／Ｆｎ）し、さらに取得回数に応じて平均したものを適用することができる。よって、データのバラつきによる誤検知の可能性を抑制して判定精度の向上を図ることができる。また、各計測点のデータ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出することにより、例えば、振動や音等の取得するデータの種類に応じて注目すべき周波数帯域に着目してデータを抽出することができるから、作成されるコンター図７０の精度をさらに向上させることができる。

幾つかの実施形態において、コンター図７０を作成するステップ（Ｓ４０）では、パルスパワー法を用いて加速度信号の波形データを解析するとともに、エンベロープ処理法を用いて打音の波形データを解析してもよい。

このようにすれば、加速度信号の波形データ及び打音の波形データを、それぞれ高精度に検出可能な解析手法をもって解析することができる。そして、上記の各波形データと各手法との組み合わせを併用することにより、より高精度に内部欠陥２５の有無を判定することができる。

以上述べた本開示の少なくとも一実施形態によれば、検査対象物２の内部欠陥２５の有無を容易に判定することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。

１ 検査装置
２ 検査対象物
２Ａ 風車翼
１０ 打撃装置
１１ 打撃具（打撃ロッド）
１３ 加速度計（加速度センサ）
１５ 集音マイク
２０ 層状構造物（樹脂構造物）
２０Ａ ＦＲＰ材
２０Ｂ 樹脂
２１ 表面
２３ 被検査領域
２５ 内部欠陥
２７ 健全部
３０ データ処理部（ＰＣ）
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３３ ＲＯＭ
３４ 表示プログラム
３５ 自動診断プログラム
３６ バス
３７ 記録部（デジタルデータレコーダ）
３８ 表示部（ディスプレイ）
３９ アラーム（警報機）
４０ フレーム
４１ 突出部（接地脚）
４２ ハンドル（把持部）
４３ 移動機構
４４ Ｘ軸移動機構
４５ 第１レール（Ｘ軸移動レール）
４６ 第１スライダ
４７ Ｙ軸移動機構
４８ 第２レール（Ｙ軸移動レール）
４９ 第２スライダ
５１ 第１駆動源
５２ 第２駆動源
５３ 第３駆動源
６０ 格子（計測点）
７０ コンター図

Claims (15)

1. ＦＲＰ材を含む層状構造物及び／又は樹脂で構成される構造物を検査対象物とする検査方法であって、
   前記検査対象物の表面における被検査領域に打撃具で打撃を与えるステップと、
   前記打撃への反力による前記打撃具の加速度に応じた加速度信号を前記打撃具に搭載した加速度計で検出するステップと、
   検出された前記加速度信号の波形データを記録するステップと、
   記録された前記波形データに基づき前記被検査領域に対応するコンター図を作成するステップと、
   前記コンター図を表示部に表示するステップと、
   前記表示部に表示された前記コンター図に基づき前記検査対象物の内部欠陥の有無を判定するステップと
   を備えたことを特徴とする検査方法。
2. 前記打撃の際の打音を集音マイクで計測するステップをさらに備え、
   前記記録するステップでは、前記打音の波形データを記録し、
   前記コンター図を作成するステップでは、記録された前記加速度信号の前記波形データ及び前記打音の波形データの各々に基づく前記コンター図を作成し、
   前記判定するステップでは、前記加速度信号又は前記打音に基づき作成された前記コンター図の少なくとも一方に基づき、前記内部欠陥の有無を判定し、必要に応じて検査員に知らせるアラーム及び又は眼鏡型のヘッドマウントディスプレイなどの準備をすることを特徴とする
   請求項１に記載の検査方法。
3. 前記検査対象物の健全部における前記加速度信号の波形データを予め取得して記録するステップを備え、
   前記判定するステップでは、検査の際に取得した前記波形データを予め記録された前記健全部の波形データと比較することで前記内部欠陥の有無を判定する
   請求項１又は２に記載の検査方法。
4. 前記打撃を与えるステップでは、前記被検査領域を格子状に区画して格子毎に前記打撃を与える
   請求項１〜３の何れか一項に記載の検査方法。
5. 前記コンター図を作成するステップでは、
   前記被検査領域の各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を当該取得時の加振力（Ｆｎ）で除算した結果（Ｌｎ／Ｆｎ）について、取得回数に応じた平均値を求めて前記各計測点のデータ（Ｚｎ）とするとともに、
   前記データ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出する
   請求項１〜４の何れか一項に記載の検査方法。
6. 前記コンター図を作成するステップでは、
   パルスパワー法を用いて前記加速度信号の波形データを解析するとともに、
   エンベロープ処理法を用いて前記打音の波形データを解析する
   請求項１〜５の何れか一項に記載の検査方法。
7. 前記検査対象物は、風力発電設備の風車翼である
   請求項１〜６の何れか一項に記載の検査方法。
8. ＦＲＰ材を含む層状構造物及び／又は樹脂で構成される構造物を検査対象物とする検査装置であって、
   前記検査対象物の表面における被検査領域に打撃を与えるための打撃具及び前記打撃への反力による前記打撃具の加速度に応じた加速度信号を検出する加速度計を含む打撃装置と、
   前記加速度計により検出された前記加速度信号の波形データを記録する記録部と、
   前記波形データに基づき前記検査対象物の内部欠陥の有無を判定するデータ処理部と、
   前記データ処理部による処理結果を表示するための表示部と、を備え、
   前記データ処理部は、前記記録部に記録された前記波形データに基づき前記被検査領域に対応するコンター図を作成して前記表示部に表示させるように構成されている
   ことを特徴とする検査対象物の検査装置。
9. 前記打撃の際の打音を計測するための集音マイクを備え、
   前記記録部は、前記集音マイクで計測された前記打音の波形データを記録するように構成され、
   前記データ処理部は、前記記録部に記録された前記加速度信号の前記波形データ又は前記打音の前記波形データに基づき前記内部欠陥の有無を判定するように構成されている
   請求項８に記載の検査装置。
10. 前記記録部には、予め取得した前記検査対象物の健全部又は前記検査対象物の任意の一点における前記加速度信号の前記波形データが記録されており、
    前記データ処理部は、検査の際に取得した前記加速度信号の前記波形データを予め記録された前記健全部又は前記検査対象物の任意の一点の前記波形データと比較して前記内部欠陥の有無を判定するように構成されている
    請求項８又は９に記載の検査装置。
11. 前記打撃装置を搭載するためのフレームと、
    前記検査対象物の前記表面に対向する前記フレームの一側に突設された突出部と、
    前記フレームに対する前記打撃装置の配置を可変に構成された移動機構と、を備え、
    前記移動機構は、
    前記フレームの前記一側に沿う第１方向に延在する第１レールと、
    前記第１レールに沿って移動可能な第１スライダと、
    前記第１スライダに取り付けられ、前記一側に沿うとともに前記第１方向と交差する第２方向に延在する第２レールと、
    前記打撃装置を搭載し前記第２レールに沿って移動可能な第２スライダと、を含む
    請求項８〜１０の何れか一項に記載の検査装置。
12. 前記第１スライダ、前記第２スライダ及び前記打撃具にそれぞれ駆動力を付与する第１駆動源、第２駆動源及び第３駆動源と、
    少なくとも前記第１駆動源、前記第２駆動源及び前記第３駆動源の動作を制御するためのコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記被検査領域を格子状に区画して格子毎に前記打撃を与えるように前記第１駆動源、前記第２駆動源及び前記第３駆動源を制御するように構成されている
    請求項１１に記載の検査装置。
13. 前記データ処理部は、
    前記被検査領域の各計測点で取得した時系列データ（Ｔｎ）を周波数分析した結果（Ｌｎ）を当該取得時の加振力（Ｆｎ）で除算した結果（Ｌｎ／Ｆｎ）について、取得回数に応じた平均値を求めて前記各計測点のデータ（Ｚｎ）とするとともに、
    前記データ（Ｚｎ）に関して評価すべき周波数帯域のバンドレベルを算出するように構成されている
    請求項８〜１２の何れか一項に記載の検査装置。
14. 前記データ処理部は、
    パルスパワー法を用いて前記加速度信号の波形データを解析するとともに、
    エンベロープ処理法を用いて前記打音の波形データを解析するように構成されている
    請求項８〜１３の何れか一項に記載の検査装置。
15. 前記検査対象物は、風力発電設備の風車翼である
    請求項８〜１４の何れか一項に記載の検査装置。