JP2020046215A - 評価装置及び評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】探傷画像に基づいて、傷及び変形等の変位を正確に評価する。【解決手段】対象物の渦流探傷画像に基づいて対象物を評価する評価方法であって、探傷画像の前記探傷画像中に二次元的領域を複数設定し、前記領域毎の情報を数値化した指数に基づいて評価する。また、前記評価データは、前記探傷画像の各画素中に含まれる数値の絶対値の和である。また、全ての前記領域における前記評価データの最大値に基づいて推定強度を算出し、対象物を評価する。また、前記最大値と全ての前記領域における前記評価データの最小値とに基づいて推定強度を算出する。【選択図】図５

Description

本発明は、評価装置及び評価方法に関するものである。

例えば、特許文献１には、被検査材に存在する種々の傷を高精度に探傷する磁気探傷装置が開示されている。このような磁気探傷装置は、検査対象と近接させたコイルに通電することで、検査対象に渦電流を発生させる。そして、渦電流の変化を検出することにより、検査対象の表面における傷や腐食等を検出する。このような磁気探傷装置により、検査対象に対して非接触にて検査を実施することが可能である。

特開２００９−２７６２３２号公報

しかしながら、このような磁気探傷装置から取得される探傷画像の評価時には、探傷画像の画素を一列ずつ一次元的に評価しているため、検査対象に二次元的広がりを有する傷がある場合等に評価や、表面の繊維が蛇行している場合に、傷や変形を正確に評価することができない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、探傷画像に基づいて、傷及び変形等の変位を正確に評価することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、対象物を渦流探傷することにより取得される探傷画像に基づいて前記対象物を評価する評価方法であって、前記探傷画像の前記探傷画像中に二次元的領域を複数設定し、前記領域毎の情報を数値化した評価データに基づいて評価する、という構成を採用する。

第２の手段として、前記評価データは、前記探傷画像の各画素中に含まれる数値の絶対値の和である、という構成を採用する。

第３の手段として、全ての前記領域における前記評価データの最大値に基づいて推定強度を算出し、対象物を評価する、という構成を採用する。

第４の手段として、前記最大値と全ての前記領域における前記評価データの最小値とに基づいて推定強度を算出する、という構成を採用する。

第５の手段として、前記最大値と前記最小値との比を算出し、予め定められた推定強度と前記比との相関に基づいて推定強度を算出する、という構成を採用する。

第６の手段として、前記最大値と前記最小値との差分を算出し、予め定められた推定強度と差分との相関に基づいて推定強度を算出する、という構成を採用する。

第７の手段として、前記対象物は、繊維を含む複合材料により構成される、という構成を採用する。

評価装置に係る第１の手段として、対象物を渦流探傷することにより取得される探傷画像に基づいて前記対象物を評価する評価装置であって前記探傷画像の前記探傷画像中に二次元的領域を複数設定し、前記領域毎の情報を数値化した評価データを算出する評価データ算出部と、前記評価データに基づいて評価する、という構成を採用する。

本発明によれば、探傷画像を、二次元的な領域毎の評価データに基づいて評価することができる。したがって、探傷画像を二次元的に評価することができ、広がりのある傷や変形についても正確に評価することが可能である。

本発明の一実施形態における探傷装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る評価装置のブロック図である。 探傷画像の一例と二次元領域の設定例を示す図である。 引張強度と評価結果との相関を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る評価方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る評価方法の一実施形態について説明する。

まず、本実施形態に係る評価方法に用いられる探傷装置１（渦流探傷装置）について図１を参照して説明する。探傷装置１は、ステージ２と、制御装置３と、電流調整部４と、コイル５と、磁界センサ６とを備えている。

ステージ２は、検査対象物Ａを載置する台座であり、不図示のレールに沿って制御装置３により制御されるモータにより移動可能とされている。ステージ２は、水平方向において互いに直交する２方向に移動可能とされ、検査対象物Ａを２方向に移動させる。なお、本実施形態における検査対象物Ａは、導電性を有する繊維を含む複合材料（ＦＲＰ製品）であり、容器形状や翼形状とされる。

制御装置３は、ステージ２を駆動させるモータ及び電流調整部４を制御すると共に、磁界センサ６からの信号を取得するコンピュータである。電流調整部４は、コイル５へと通電すると共に、コイル５へと流れる交流電流の大きさを変化させる。

コイル５は、巻回軸がステージ２と水平となるように設けられており、通電されることにより磁界を発生させる。磁界センサ６は、検査対象物Ａの表面に対向して設けられており、感磁軸がコイル５の巻回軸と直交かつ検査対象物Ａの表面と直交するように設けられている。磁界センサ６は、検査対象物Ａにより変化する磁界の強度を電気信号として制御装置３へと出力している。

このような探傷装置１は、コイル５に交流電流を流すことで発生した磁界の電磁誘導効果により、検査対象物Ａの表面において渦電流を発生させる。そして、探傷装置１は、渦電流による磁界の変化を磁界センサ６により検出する。さらに、探傷装置１は、ステージ２を水平方向において移動させることにより検査対象物Ａを移動させ、コイル５及び磁界センサ６を検査対象物Ａに対して走査させ、検査対象物Ａの表面全体を検査する。また、制御装置３は、磁界センサ６より取得した磁界の変化を検査対象物Ａの表面における磁界強度分布を示す二次元マップ（探傷画像）として記憶する。すなわち、探傷装置１は、検査対象物Ａを渦流探傷することにより、二次元マップを取得する。

二次元マップは、すなわち各画素に対応する各領域における磁界強度（数値）を格納した数値データであり、作業者が視認しやすいように数値の高低を色分けして示している。二次元マップにおける磁界強度は、磁力の方向により、正負の符号が付いている。

続いて、本実施形態における評価装置１０について説明する。
本実施形態における評価装置１０は、上述した探傷装置１により撮像された二次元マップを解析する装置であり、ＣＰＵ、ハードディスク及びメモリ等を備えるコンピュータの一機能として構成される。評価装置１０は、図２に示すように、領域指数算出部１１（評価データ算出部）と、最大最小比算出部１２と、回帰直線記憶部１３と、強度算出部１４（評価部）とを備えている。なお、図３は、本実施形態における二次元マップをモノクロ化したものを示している。図３においては、数値データの絶対値が大きいほど色が濃く、数値データの絶対値が小さいほど色が薄く表示されている。

領域指数算出部１１は、二次元マップにおいて、図３に実線で示すように、所定の大きさの二次元的な領域Ｐ１を設定し、領域Ｐ１内の全数値データに基づいて、領域指数を算出する。なお、領域指数の算出方法については、後述する。また、領域指数算出部１１は、同様に、領域Ｐ１から１画素変位した位置に領域Ｐ１と同一の大きさの領域Ｐ２を設定し、領域Ｐ２内の領域指数を算出する。なお、この際の領域Ｐ１と領域Ｐ２とは、一部が互いに重なり合った状態とされる。そして、領域指数算出部１１は、同様に領域設定を領域Ｐｍ、Ｐｎまで繰り返すことにより、二次元マップ中の全画素について網羅するように複数の領域を設定し、その全ての領域についての領域指数を算出する。

最大最小比算出部１２は、領域指数算出部１１によって算出された全ての領域指数から、最大値Ｓ_ｍａｘと最小値Ｓ_ｍｉｎとを算出する。さらに、最大最小比算出部１２は、最大値Ｓ_ｍａｘを最小値Ｓ_ｍｉｎにより割ることで、最大最小比Ｒ（Ｒ＝Ｓ_ｍａｘ／Ｓ_ｍｉｎ）を算出する。

回帰直線記憶部１３は、引張強度と最大最小比Ｒとの相関のデータマップであり、予め記憶されている。該データマップは、予め行われた試験において、試験対象物の引張強度と上記試験対象物の最大最小比Ｒとを取得し、図４の下段に示すように、試験結果から算出される回帰直線Ｌである。回帰直線Ｌは、一次関数の回帰直線式として表される。

強度算出部１４は、回帰直線式に基づいて、取得した二次元マップについて算出された最大最小比Ｒから推定引張強度（推定強度）を算出する。また、強度算出部１４は、例えばモニタ等の出力装置に対して推定引張強度を出力する。

このような評価装置１０による評価方法について、図５を参照して説明する。
初めに、領域指数算出部１１が、探傷装置１より二次元マップを取得する（ステップＳ１）。そして、領域指数算出部１１は、二次元マップ中の各領域の数値データ全ての絶対値を算出する（ステップＳ２）。これにより、二次元マップ中の数値は、正負の無い数値となる。続いて、領域指数算出部１１は、算出した絶対値に基づいて、領域毎に領域指数を算出する（ステップＳ３）。領域指数は、領域内の全ての絶対値を合計した数値（和）である。すなわち、二次元マップ中において、正負に関わらず磁界強度が大きい領域において、領域指数が大きくなる。

そして、最大最小比算出部１２は、算出された全ての領域指数の中の最大値Ｓ_ｍａｘ及び最小値Ｓ_ｍｉｎを抽出する（ステップＳ４）。さらに、最大最小比算出部１２は、最大最小比Ｒを算出する（ステップＳ５）。

次に、強度算出部１４は、引張強度を算出する（ステップＳ６）。強度算出部１４は、回帰直線記憶部１３より回帰直線式を取得し、最大最小比算出部１２より最大最小比Ｒを取得する。さらに、強度算出部１４は、最大最小比Ｒを用いて回帰直線式より引張強度を算出する。

本実施形態によれば、評価装置１０は、二次元マップ中に設定した二次元的な領域について領域指数を算出することにより、二次元マップを二次元的に評価することが可能である。したがって、検査対象物Ａの表面に繊維蛇行や広がりのある傷等がある場合について、繊維蛇行や傷を含む二次元的な評価を行うことが可能である。

また、図４の上段は、従来の手法に基づいて、画素一列毎に評価した場合における引張強度との相関を示したグラフである。このような従来手法においては、引張強度と評価値との間に乖離があるため、傾向としての線形性が分かりにくい。これに対し、図４の下段に示す本実施形態の手法に基づいて最大最小比Ｒと引張強度との相関を示すグラフは、図４の上段のグラフと比較して、引張強度と最大最小比Ｒとの間に線形性が認められる。したがって、本評価方法によれば、回帰直線を求めることで最大最小比Ｒより、引張強度を算出することが可能である。

また、本実施形態によれば、評価装置１０は、最大値Ｓ_ｍａｘと最小値Ｓ_ｍｉｎとの比である最大最小比Ｒから強度を算出する。領域指数の最小値Ｓ_ｍｉｎは、領域内における磁界の変化が小さく、すなわち検査対象物Ａにおいて健全な領域を示している。したがって、最小値Ｓ_ｍｉｎにより最大値Ｓ_ｍａｘを除することで、探傷装置１による探傷時に発生する探傷画像毎のベースラインのバラツキを抑え、領域指数を標準化することが可能である。これにより、より正確に検査対象物Ａの評価を行うことが可能である。

また、本実施形態によれば、検査対象物ＡがＦＲＰにより構成されるものとした。ＦＲＰ製品は、金属製品と比較して表面に発生する傷が大きくかつ二次元的広がりを有する傾向がある。また、ＦＲＰ製品は、製造時に表面の繊維に蛇行が発生した場合に強度が低下する。したがって、ＦＲＰ製品において、本発明を適用することにより、繊維の蛇行や、二次元的な広がりのある傷を検出することができると共に、強度を算出することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上記実施形態においては、評価装置１０は、最大値Ｓ_ｍａｘと最小値Ｓ_ｍｉｎとの比を取ることにより領域指数を標準化している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、最大値Ｓ_ｍａｘと最小値Ｓ_ｍｉｎとの差分をとることにより、領域指数のバラツキを抑えることも可能である。

また、上記実施形態においては、評価装置１０により評価を行うものとしたが、本発明はこれに限定されない。本発明の評価方法は、例えば検査者が手作業により算出するものとしてもよい。また、本発明の評価方法は、制御装置３の一機能として組み込まれるものとしてもよい。また、評価装置１０は、探傷画像に基づいて検査対象物Ａを評価する単体の装置として構成されるものとしてもよい。

また、上記実施形態においては、検査対象物Ａは複合材料により構成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。検査対象物Ａは、導電性の部材であれば良く、表面形状は曲面と平面とのいずれとしてもよい。

また、上記実施形態においては、評価装置１０は、検査対象物Ａの引張強度を算出するものとしたが、本発明はこれに限定されない。評価装置１０は、検査対象物Ａの曲げ強度や圧縮強度を算出するものとしてもよい。この場合は、試験対象物の曲げ強度または圧縮強度と上記試験対象物の最大最小比Ｒとの相関に基づいて回帰直線Ｌを算出する。

また、上記実施形態においては、回帰直線Ｌを用いて、引張強度と最大最小比Ｒとの相関を示すものとしたが、本発明はこれに限定されない。引張強度と最大最小比Ｒとの相関は、例えば２次関数的曲線により示すものとしてもよい。

また、領域Ｐ１〜Ｐｎは、検査対象物Ａの大きさや、検査対象物Ａに発生し得る傷の形状によって、適切な大きさに変更することが可能である。

１ 探傷装置
２ ステージ
３ 制御装置
４ 電流調整部
５ コイル
６ 磁界センサ
１０ 評価装置
１１ 領域指数算出部
１２ 最大最小比算出部
１３ 回帰直線記憶部
１４ 強度算出部
Ａ 検査対象物
Ｌ 回帰直線
Ｐ１ 領域
Ｐ２ 領域
Ｐｍ 領域
Ｐｎ 領域

Claims (8)

1. 対象物を渦流探傷することにより取得される探傷画像に基づいて前記対象物を評価する評価方法であって、
   前記探傷画像の前記探傷画像中に二次元的領域を複数設定し、前記領域毎の情報を数値化した評価データに基づいて評価することを特徴とする評価方法。
2. 前記評価データは、前記探傷画像の各画素中に含まれる数値の絶対値の和であることを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
3. 全ての前記領域における前記評価データの最大値に基づいて推定強度を算出し、対象物を評価することを特徴とする請求項１または２記載の評価方法。
4. 前記最大値と全ての前記領域における前記評価データの最小値とに基づいて推定強度を算出することを特徴とする請求項３記載の評価方法。
5. 前記最大値と前記最小値との比を算出し、予め定められた強度と前記比との相関に基づいて推定強度を算出することを特徴とする請求項４記載の評価方法。
6. 前記最大値と前記最小値との差分を算出し、予め定められた強度と差分との相関に基づいて推定強度を算出することを特徴とする請求項４記載の評価方法。
7. 前記対象物は、繊維を含む複合材料により構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の評価方法。
8. 対象物を渦流探傷することにより取得される探傷画像に基づいて前記対象物を評価する評価装置であって
   前記探傷画像の前記探傷画像中に二次元的領域を複数設定し、前記領域毎の情報を数値化した評価データを算出する評価データ算出部と、
   前記評価データに基づいて評価する評価部を備えることを特徴とする評価装置。