JP2021162382A - Method and device for inspecting resin pipe fusion joints - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂管同士を融着して接続された樹脂管融着部における接続状態の健全性を検査するための検査方法、及び、樹脂管融着部の検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection method for inspecting the soundness of a connected state in a resin pipe fusion portion connected by fusing resin pipes to each other, and an inspection device for the resin pipe fusion portion.
地下に埋設される都市ガスや水道の配管には、例えば、ポリエチレン等からなる樹脂管が使用される。このような樹脂管同士を接続する方法として、比較的大口径の樹脂管に用いられるバット融着法や電気融着法などがある。バット融着法は、2本の樹脂管の接続する端部を加熱溶融しながら突合せ圧着するものである。電気融着法(EF接合法という場合もある)は、2本の樹脂管の端部をコイル状の電熱線が埋め込まれた接続パイプに差し込んで、電熱線の加熱により溶着させる方法である。 For example, resin pipes made of polyethylene or the like are used for pipes for city gas and water services buried underground. As a method for connecting such resin tubes, there are a butt fusion method and an electric fusion method used for a resin tube having a relatively large diameter. The butt fusion method is a method in which the connecting ends of two resin pipes are butt-bonded while being heated and melted. The electric welding method (sometimes referred to as an EF joining method) is a method in which the ends of two resin pipes are inserted into a connecting pipe in which a coiled heating wire is embedded and welded by heating the heating wire.
このように樹脂管同士を融着して接続された樹脂管融着部において、内部に気泡が発生する場合、あるいは、管の表面に付着していた泥土が樹脂管の内部にそのまま残っている場合等がある。内部にこのような異常箇所があると、その箇所から亀裂が入って融着部が破損してガスや水道水が漏れ出す等のおそれがある。そこで、そのような異常箇所を非破壊状態で検査する必要がある。 In the resin pipe fusion part where the resin pipes are fused and connected in this way, when air bubbles are generated inside, or the mud adhering to the surface of the pipe remains as it is inside the resin pipe. There are cases. If there is such an abnormal part inside, there is a risk that a crack will enter from that part, the fused part will be damaged, and gas or tap water will leak out. Therefore, it is necessary to inspect such abnormal parts in a non-destructive state.
従来では、このような融着部の異常箇所の検査方法として、例えば、特許文献1に記載されるように、超音波探傷による検査が行われていた。すなわち、バット融着法により接続された樹脂管融着部に対して、送信部(送信プローブ)より超音波を発信し、樹脂管融着部から反射してきた超音波を受信部(受信プローブ)により受信して、受信情報に基づいて、内部の異常箇所の存在を検知するようにしたものがあった(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as a method for inspecting such an abnormal portion of a fused portion, for example, as described in
超音波は、空気中と樹脂の内部とでは伝達速度が異なるので、上記従来構成のように超音波を用いる方法では、精度よく計測するために、送信部や受信部等の計測部を検査対象である樹脂管の表面に接触させた状態で検査しなければならない。その結果、煩わしい作業が必要であり、検査に長時間を要するという問題があった。 Since the transmission speed of ultrasonic waves differs between the air and the inside of the resin, in the method using ultrasonic waves as in the above conventional configuration, in order to measure accurately, the measuring parts such as the transmitting part and the receiving part are inspected. It must be inspected in contact with the surface of the resin tube. As a result, there is a problem that troublesome work is required and it takes a long time for inspection.
又、特許文献1に記載されるようなバット融着法により接続された樹脂管融着部を検査する場合には、バット融着部が樹脂管の外周部よりも外方に突出する状態となるので、バット融着部を挟んで両側に送信部と受信部とを振り分け配置して、送信部から送信された超音波がバット融着部を通過して受信部に達するように位置決めを行う必要があり、専門的な技能を要するとともに検査時間が長くかかる等の不利な面があった。
Further, when inspecting the resin pipe fusion portion connected by the butt fusion method as described in
本発明の目的は、樹脂管融着部における検査を精度よく短時間で行える樹脂管融着部の検査方法及び検査装置を提供する点にある。 An object of the present invention is to provide an inspection method and an inspection apparatus for a resin tube fused portion, which can perform an inspection of the resin tube fused portion with high accuracy and in a short time.
本発明に係る樹脂管融着部の検査方法の特徴は、樹脂管同士を融着して接続された樹脂管融着部に対してテラヘルツ波を照射し、前記樹脂管融着部から反射してくるテラヘルツ波の反射波を受信し、その受信されたテラヘルツ波の受信情報に基づいて、前記樹脂管融着部における健全性を評価する点にある。 A feature of the method for inspecting a resin pipe fusion portion according to the present invention is that a terahertz wave is applied to the resin pipe fusion portion connected by fusing the resin pipes to each other and reflected from the resin pipe fusion portion. The point is to receive the reflected wave of the incoming terahertz wave and evaluate the soundness of the resin tube fusion portion based on the received information of the received terahertz wave.
本発明によれば、テラヘルツ波を用いて樹脂管融着部における健全性を評価するようにした。テラヘルツ波は、電波と光との境界に位置する電磁波の一種であり、樹脂材を透過する電波としての性質と、直進性を有しかつレンズによる収束や反射板による反射が可能である光としての性質と、を共に有している。 According to the present invention, the terahertz wave is used to evaluate the soundness of the resin tube fused portion. Terahertz waves are a type of electromagnetic waves located at the boundary between radio waves and light, and have the properties of radio waves that pass through resin materials, as well as light that has straightness and can be converged by a lens and reflected by a reflector. It has both the properties of.
そこで、このようなテラヘルツ波を樹脂管融着部に対して照射し、樹脂管融着部から反射してくる反射波を受信する。その受信したテラヘルツ波の受信情報には、樹脂管の表面からの反射だけでなく、例えば、樹脂管内部を気泡や異物等の異常箇所が存在していると、その異常箇所からも反射してくるので、その受信情報と時間経過とを関連付けて内部に異常箇所が存在しているか否かを判別することが可能となる。 Therefore, such a terahertz wave is irradiated to the resin tube fusion portion, and the reflected wave reflected from the resin tube fusion portion is received. In the received terahertz wave reception information, not only the reflection from the surface of the resin tube but also, for example, if there is an abnormal part such as air bubbles or foreign matter inside the resin tube, it is reflected from the abnormal part. Therefore, it is possible to determine whether or not an abnormal part exists inside by associating the received information with the passage of time.
上述したようにテラヘルツ波は、電波と同じように空気中だけでなく樹脂材の内部も透過するので、テラヘルツ波の発信部や受信部を樹脂管から離間させても測定が可能であり、樹脂管に接触させながら計測作業を行う必要がなく、能率よく作業を行える。また、計測精度が低下することもない。 As described above, the terahertz wave transmits not only in the air but also inside the resin material like the radio wave, so that the measurement can be performed even if the transmitting part and the receiving part of the terahertz wave are separated from the resin tube. There is no need to perform measurement work while in contact with the pipe, and work can be performed efficiently. Moreover, the measurement accuracy does not decrease.
従って、樹脂管融着部における検査を精度よく短時間で行える樹脂管融着部の検査方法を提供できるに至った。 Therefore, it has become possible to provide an inspection method for the resin pipe fusion portion, which can perform the inspection for the resin pipe fusion portion with high accuracy and in a short time.
本発明においては、テラヘルツ波を収束させて小径の照射範囲にて前記樹脂管融着部における被検知箇所に照射すると好適である。 In the present invention, it is preferable to converge the terahertz wave and irradiate the detected portion in the resin tube fusion portion with a small diameter irradiation range.
本構成によれば、テラヘルツ波を小径の照射範囲にて照射するので、樹脂管の内部の異常箇所として小さい欠陥が存在している場合であっても、その欠陥を精度よく検出することが可能となる。 According to this configuration, since the terahertz wave is irradiated in a small diameter irradiation range, even if a small defect exists as an abnormal part inside the resin tube, the defect can be detected accurately. It becomes.
本発明においては、被検知箇所に照射されるテラヘルツ波の径が1mm〜数mm程度であると好適である。 In the present invention, it is preferable that the diameter of the terahertz wave applied to the detected portion is about 1 mm to several mm.
本構成によれば、樹脂管融着部の強度低下を引き起こすおそれがある異常箇所の大きさとしては、例えば、数mm程度の大きさよりも小さいことが想定される。そこで、テラヘルツ波の径が略1mm〜数mm程度に設定しておくと、上記したような大きさの異常箇所をより判別し易くするために、例えば、断層画像を作成するような場合であれば、得られた画像をぼやけたりすることなくできるだけ鮮明にして精度よく検出することが可能となる。 According to this configuration, it is assumed that the size of the abnormal portion that may cause a decrease in the strength of the resin pipe fused portion is smaller than, for example, a size of about several mm. Therefore, if the diameter of the terahertz wave is set to about 1 mm to several mm, for example, in the case of creating a tomographic image in order to make it easier to discriminate an abnormal portion having the above-mentioned size. For example, it is possible to make the obtained image as clear as possible without blurring and to detect it with high accuracy.
本発明においては、0.1〜2.5THz(テラヘルツ)の周波数を含むパルス状のテラヘルツ波を照射すると好適である。 In the present invention, it is preferable to irradiate a pulsed terahertz wave having a frequency of 0.1 to 2.5 THz (terahertz).
本出願人の実験によれば、上記した周波数帯を下回る周波数帯のテラヘルツ波を用いると、より大きな欠陥でなければ検出することができないおそれがある。また、上記した周波数帯を上回る周波数帯のテラヘルツ波を用いると、樹脂管融着部の形状に影響を受けて、反射波が小さくなり、受信波に基づく検査が精度よく行えないおそれがある。 According to the applicant's experiment, if a terahertz wave in a frequency band lower than the above frequency band is used, it may not be possible to detect it unless the defect is larger. Further, if a terahertz wave having a frequency band higher than the above frequency band is used, the reflected wave becomes small due to the influence of the shape of the resin tube fusion portion, and there is a possibility that the inspection based on the received wave cannot be performed accurately.
本出願人は、実験により、0.1〜2.5THz(テラヘルツ)の周波数を含むパルス状のテラヘルツ波を用いると、樹脂管内部の異常箇所として、大きさが、例えば、0.5mm程度の大きさから数mm程度の大きさの欠陥等を精度よく検出することが可能であることを見出した。また、パルス状のテラヘルツ波を用いることにより、時間経過と異常箇所に相当する反射波の信号との相関関係を管理し易く、樹脂管の内部にある異常箇所を精度よく検出することが可能である。 According to experiments, the applicant uses a pulsed terahertz wave containing a frequency of 0.1 to 2.5 THz (terahertz), and the size of the abnormal portion inside the resin tube is, for example, about 0.5 mm. It has been found that it is possible to accurately detect defects and the like having a size of about several mm. In addition, by using a pulsed terahertz wave, it is easy to manage the correlation between the passage of time and the signal of the reflected wave corresponding to the abnormal part, and it is possible to accurately detect the abnormal part inside the resin tube. be.
本発明においては、前記樹脂管融着部の被検知箇所に対してテラヘルツ波を、前記樹脂管の表面に対して直交する方向に照射し、前記被検知箇所から前記樹脂管の表面に対して直交する方向に反射するテラヘルツ波を受信すると好適である。 In the present invention, a terahertz wave is applied to the detected portion of the resin tube fusion portion in a direction orthogonal to the surface of the resin tube, and the detected portion is directed to the surface of the resin tube. It is preferable to receive terahertz waves reflected in orthogonal directions.
本構成によれば、樹脂管の表面に対して直交する方向にテラヘルツ波を照射し、その方向と反対方向に反射するテラヘルツ波を受信するので、テラヘルツ波を送信する送信部と反射波を受信する受信部とを近接した位置に設けたり、それらを同一の筐体内に設けること等により、コンパクトに収納することが可能である。 According to this configuration, the terahertz wave is irradiated in the direction orthogonal to the surface of the resin tube, and the terahertz wave reflected in the direction opposite to that direction is received, so that the transmitting unit that transmits the terahertz wave and the reflected wave are received. It is possible to store them compactly by providing the receiving units in close proximity to each other or by providing them in the same housing.
本発明においては、前記テラヘルツ波の受信情報から前記樹脂管融着部における断層画像を作成し、さらに、その断層画像に対してウェーブレット変換を施して得られた画像情報に基づいて、前記樹脂管融着部における異常箇所を判定すると好適である。 In the present invention, a tomographic image of the resin tube fusion portion is created from the received information of the terahertz wave, and further, the resin tube is based on the image information obtained by performing wavelet transform on the tomographic image. It is preferable to determine the abnormal portion in the fused portion.
本構成によれば、例えば、超音波診断装置等のように、テラヘルツ波のエコー等の受信情報、例えば、テラヘルツ波を送信してから反射して受信するまでの経過時間と、反射してくるテラヘルツ波の受信信号等から樹脂管融着部における断層画像を作成する。このようにして得られる断層画像において、異常箇所を強調するための手法として、フーリエ変換を用いるのが一般的であるが、この方法では、受信信号の周波数情報は得られるが、時間情報が失われる。パルス状のテラヘルツ波を用いる場合、時間情報が失われると、時間経過の分解能と周波数分解能との両立ができない不利がある。 According to this configuration, for example, like an ultrasonic diagnostic apparatus, reception information such as an echo of a terahertz wave, for example, the elapsed time from the transmission of the terahertz wave to the reflection and reception, and the reflection. Create a tomographic image of the resin pipe fusion part from the received signal of the terahertz wave. In the tomographic image obtained in this way, it is common to use the Fourier transform as a method for emphasizing the abnormal part. In this method, the frequency information of the received signal can be obtained, but the time information is lost. It is said. When a pulsed terahertz wave is used, if the time information is lost, there is a disadvantage that the resolution over time and the frequency resolution cannot be compatible with each other.
そこで、断層画像に対してウェーブレット変換を施して得られた画像情報に基づいて、樹脂管融着部における異常箇所を判定するようにした。ウェーブレット変換は、時間情報を有する受信信号に対して、特定周波数成分を抽出することで、異常箇所に対応する信号を強調するように変化することができる。その結果、時間経過の分解能と周波数分解能とを両立させた状態で、樹脂管融着部における異常箇所を精度よく判定することができる。 Therefore, based on the image information obtained by performing the wavelet transform on the tomographic image, the abnormal portion in the resin tube fusion portion is determined. The wavelet transform can be changed so as to emphasize the signal corresponding to the abnormal portion by extracting a specific frequency component from the received signal having the time information. As a result, it is possible to accurately determine the abnormal portion in the resin tube fusion portion while achieving both the time-lapse resolution and the frequency resolution.
本発明に係る樹脂管融着部の検査装置の特徴は、樹脂管同士を融着して接続された樹脂管融着部に対してテラヘルツ波を照射する照射部と、前記樹脂管融着部から反射してくるテラヘルツ波の反射波を受信する受信部と、その受信されたテラヘルツ波の受信情報に基づいて、前記樹脂管融着部における健全性を評価する評価処理部とを備えている点にある。 The features of the inspection device for the resin tube fusion section according to the present invention are an irradiation section that irradiates a terahertz wave to the resin tube fusion section that is connected by fusing the resin tubes to each other, and the resin tube fusion section. It is provided with a receiving unit that receives the reflected terahertz wave reflected from the resin tube and an evaluation processing unit that evaluates the soundness of the resin tube fusion unit based on the received terahertz wave reception information. At the point.
本構成によれば、照射部がテラヘルツ波を樹脂管融着部に対して照射する。受信部が樹脂管融着部から反射してくる反射波を受信する。評価処理部は、受信したテラヘルツ波の受信情報には、樹脂管の表面からの反射だけでなく、例えば、樹脂管内部を気泡や異物等の異常箇所が存在していると、その異常箇所からも反射してくるので、その受信情報と時間経過とを関連付けて内部に異常箇所が存在しているか否か、すなわち、樹脂管融着部が健全に接続されているか否かを評価するのである。 According to this configuration, the irradiation unit irradiates the resin tube fusion portion with a terahertz wave. The receiving unit receives the reflected wave reflected from the resin tube fusion unit. The evaluation processing unit tells that the received information of the terahertz wave includes not only the reflection from the surface of the resin tube but also an abnormal part such as air bubbles or foreign matter inside the resin tube. Is also reflected, so it is evaluated whether or not there is an abnormal part inside, that is, whether or not the resin pipe fusion part is soundly connected, by associating the received information with the passage of time. ..
テラヘルツ波は、電波と光との境界部に位置する電磁波の一種であり、電波と光の両方の性質を併せ持つものである。すなわち、樹脂材を透過する電波としての性質を有し、直進性があり、物体の表面で反射したり、レンズによる収束が可能である等、光としての性質を有している。このようにテラヘルツ波は、電波と同じように空気中だけでなく樹脂材の内部も透過するので、テラヘルツ波の発信部や受信部を樹脂管から離間させても測定が可能であり、樹脂管に接触させながら計測作業を行う必要がなく、能率よく作業を行える。また、検査精度が低下することもない。 Terahertz waves are a type of electromagnetic waves located at the boundary between radio waves and light, and have the properties of both radio waves and light. That is, it has the property of a radio wave transmitted through a resin material, has straightness, is reflected on the surface of an object, can be converged by a lens, and has the property of light. In this way, the terahertz wave penetrates not only in the air but also inside the resin material like radio waves, so it is possible to measure even if the transmitting part and receiving part of the terahertz wave are separated from the resin tube, and the resin tube. There is no need to perform measurement work while in contact with the plastic, and work can be performed efficiently. Moreover, the inspection accuracy does not decrease.
従って、樹脂管融着部における検査を精度よく短時間で行える樹脂管融着部の検査装置を提供できるに至った。 Therefore, it has become possible to provide an inspection device for the resin pipe fusion part, which can perform the inspection for the resin tube fusion part with high accuracy and in a short time.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2に、本発明に係る樹脂管融着部の検査方法を実施するための検査装置が示されている。この検査装置は、ポリエチレン等の合成樹脂材からなる樹脂管1同士をバット融着法にて融着した樹脂管融着部2の健全性を検査するためのものである。樹脂管融着部2は、一方の樹脂管1の後端と他方の樹脂管1の前端を突き合わせて加熱溶融しながら圧着することで形成される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show an inspection device for carrying out the inspection method for the resin tube fused portion according to the present invention. This inspection device is for inspecting the soundness of the resin
この検査装置には、図1に示すように、樹脂管融着部2に対してテラヘルツ波を照射し、かつ、樹脂管融着部2から反射してくるテラヘルツ波の反射波を受信する検査用ヘッド部3と、検査用ヘッド部3を支持するヘッド支持装置4とが備えられている。
As shown in FIG. 1, this inspection device irradiates the resin
この検査装置は、樹脂管融着部2に対してテラヘルツ波を照射し、樹脂管融着部2から反射してくるテラヘルツ波の反射波を受信し、その受信されたテラヘルツ波の受信情報に基づいて、樹脂管融着部2における健全性を評価するための装置である。
This inspection device irradiates the resin
図3に示すように、検査用ヘッド部3は、樹脂管融着部2の被検知箇所に対してテラヘルツ波を、樹脂管1の表面に対して直交する方向に照射する照射部5と、被検知箇所から樹脂管1の表面に対して直交する方向に反射するテラヘルツ波を受信する受信部6とが、同一筐体3A内に収納されている。照射部5は、0.1〜2.5THz(テラヘルツ)の周波数を含むパルス状のテラヘルツ波(以下、テラヘルツパルス波という)を照射する。
As shown in FIG. 3, the
また、検査用ヘッド部3には、照射部5から照射されるテラヘルツ波及び反射してくるテラヘルツ波を収束するレンズ7と、反射してくるテラヘルツ波の一部を反射して受信部6に導くビームスプリッタ8とが備えられている。照射部5から照射されたテラヘルツ波はレンズ7により小径のスポット部を形成するように収束される。被検知箇所に照射されるテラヘルツ波のスポット部の直径は略1mm〜数mm程度であることが好ましい。
Further, the
ヘッド支持装置4は、樹脂管1の周方向並びに軸芯方向に位置変更可能に、かつ、樹脂管1との間の径方向での離間距離を変更可能に、検査用ヘッド部3を支持するように構成されている。すなわち、ヘッド支持装置4は、樹脂管1の径方向外方側に位置して全周にわたって延び、かつ、周方向に沿って複数の単位体に分割可能な円形状の支持体9と、支持体9に対して検査用ヘッド部3を径方向に沿って位置変更調節可能な径方向位置調節機構T3と、支持体9に対して検査用ヘッド部3を周方向に沿って相対位置を変更調節可能に、かつ、樹脂管1と支持体9との間の径方向の離間距離を一定に維持する状態で、支持する周方向位置調節機構T2と、樹脂管1に対して支持体9を軸芯方向に沿って位置変更調節可能に、かつ、樹脂管1と支持体9との間の径方向の離間距離を一定に維持する状態で、支持する軸芯方向位置調節機構T1と、を備えている。以下、具体的な構成について説明する。
The
ヘッド支持装置4は、樹脂管1の径方向外方側に位置して全周にわたって延び、かつ、周方向に沿って複数の単位体に分割可能な円形状の支持体9が備えられている。支持体9は、樹脂管1の軸芯方向に離間する状態で2つ備えられている。2つの支持体9は、周方向に間隔をあけて備えられた4本の連結杆10により一体的に連結されている。
The
4本の連結杆10には、それぞれ、長手方向に間隔をあけて2組ずつ転動ローラ11が備えられている。転動ローラ11は、連結杆10に固定されている支持ブラケット12により樹脂管1の外周面の接線方向に沿う軸芯周りで回転可能に支持されている。複数の転動ローラ11は、樹脂管1の外周面に接当して外周面上を転動しながら軸芯方向に沿って移動可能に設けられている。
Each of the four connecting
このように支持体9は、周方向に間隔をあけて設けられる複数の転動ローラ11が、樹脂管1の外周部に接する状態で支持されるので、支持体9と樹脂管1との間の径方向の間隔は常に一定に保持されている。複数の転動ローラ11のうちのいずれかの転動ローラ11に、軸芯方向駆動モータ13が備えられ、軸芯方向駆動モータ13によって転動ローラ11を回転させて、検査用ヘッド部3を含むヘッド支持装置4全体が、樹脂管1の軸芯方向に位置変更可能に支持されている。軸芯方向駆動モータ13は、回転速度や回転角度を制御可能なサーボモータが用いられる。複数の転動ローラ11による支持体9の支持構造と軸芯方向駆動モータ13とにより、軸芯方向位置調節機構T1が構成されている。
In this way, the
支持体9は、長尺の樹脂管1の外周部に外方側から装着並びに取り外しが行えるように構成されている。すなわち、周方向に2分割され、一方の分割箇所において、樹脂管1の軸芯方向と平行な軸芯X周りで揺動可能にヒンジ14により連結され、他方の分割箇所は、連結並びに解除可能な連結装置15により連結されている。
The
検査用ヘッド部3は、一方の支持体9に対して周方向に沿って相対位置を変更調節可能、並びに、支持体9に対して径方向に沿って位置変更調節可能に支持されている。説明を加えると、図2に示すように、支持体9に対して周方向に移動可能に支持されるベース部16が設けられ、このベース部16に対して検査用ヘッド部3が樹脂管1の径方向に沿って相対移動可能に支持されている。一方の支持体9には、外周部と内周部のそれぞれにベース部16を周方向に案内するためのガイドレール部17が形成されている。
The
ベース部16には、支持体9を内外両側から挟み込む状態で回転可能に4個の案内輪体18が備えられ、そのうちの1つを回動駆動してベース部16を樹脂管1の周方向に沿って移動操作可能な周方向駆動モータ19と、が備えられている。各案内輪体18は、左右両側に係止鍔20が設けられ、外れ止めをしながら周方向に移動可能に設けられている。周方向駆動モータ19により駆動される案内輪体18の外周部には、支持体9の外周部に備えられたラックギア部(図示せず)に噛み合いながら、ベース部16を支持体9に対して周方向に案内するためのギア部(図示せず)が形成されている。詳述はしないが、ギア部とラックギア部は、細かなピッチのギアであり、精度よく周方向の位置調節が行えるようになっている。
The
周方向駆動モータ19としては、回転速度や回転角度を制御可能なサーボモータを用いるとよい。ベース部16を周方向に移動可能に支持する支持構造と、周方向駆動モータ19と、により、周方向位置調節機構T2が構成されている。
As the
ベース部16と検査用ヘッド部3との間には、例えば、ラックギアとピニオンギア等を用いたスライド操作機構21と、それを駆動操作する径方向駆動モータ22とが備えられ、径方向駆動モータ22の作動によって、ベース部16に対して検査用ヘッド部3を径方向に移動操作させることができるように構成されている。すなわち、スライド操作機構21と、径方向駆動モータ22とにより、径方向位置調節機構T3が構成されている。径方向駆動モータとしては、回転速度や回転角度を制御可能なサーボモータを用いるとよい。
Between the
転動ローラ11によって支持体9に対するベース部16の径方向の位置は一定の位置に保持されている。このような支持体9に対するベース部16の径方向に位置保持構造と、検査用ヘッド部3をベース部16に径方向に移動可能に支持する支持構造と、径方向駆動モータ22とにより、径方向位置調節機構T3が構成されている。
The rolling
検査装置には、図4に示すように、極短時間のパルス幅を持ったパルス状のテラヘルツ波を発生させるために、検査用ヘッド部3に与える光パルスを発生する光パルス発生部23と、光パルス発生部23、検査用ヘッド部3及びヘッド支持装置4の各駆動モータを制御するとともに、受信されたテラヘルツ波の受信情報に基づいて、樹脂管融着部2における健全性を評価する評価処理部としての制御ユニット24と、が備えられている。
As shown in FIG. 4, the inspection device includes an optical
制御ユニット24は、軸芯方向駆動モータ13、周方向駆動モータ19、及び、径方向駆動モータ22の作動を制御するモータ制御部25と、検査用ヘッド部3より出力される出力信号を信号処理する信号処理部26と、信号処理により得られた画像情報を表示する画像表示部27とが備えられている。詳細な制御については、省略するが、モータ制御部25は、軸芯方向駆動モータ13により検査用ヘッド部3を軸芯方向に沿って走査させ、かつ、周方向駆動モータ19により検査用ヘッド部3を周方向に沿って走査させるように制御する。又、径方向駆動モータ22により検査用ヘッド部3の径方向の位置を変更させるように制御する。
The
光パルス発生部23は、フェムト秒レーザを有するレーザ発信部28と、レーザ発信部28から発信されたレーザを2系統に分けるビームスプリッタ29と、プローブ光を遅延させる光学遅延部30とを備えている。レーザ発信部28は、フェムト秒(1×10-15)秒という極短いパルス幅を持つパルスレーザ光を繰り返し出力可能である。
The optical
レーザ発信部28から発信されたレーザ光は、ビームスプリッタ29によってポンプ光とプローブ光に分けられる。ポンプ光は、光ケーブル31を介して検査用ヘッド部3の照射部5に伝達され、照射のタイミングのトリガに用いられる。プローブ光は、光学遅延部30及び光ケーブル32を介して所定時間遅延させた状態で検査用ヘッド部3の受信部6に伝達され、受信のタイミングのトリガに用いられる。
The laser light emitted from the
照射部5にてテラヘルツパルス波が照射されたのち、反射して受信部6にて受信するまでの経過時間に相当する時間だけ遅延させて光パルスを供給するようにして、照射部5からテラヘルツパルス波を照射するタイミングと、検査対象箇所にてテラヘルツパルス波が反射されるタイミングとを合わせて、受信部6で受信する反射波の受信タイミングと光学遅延部30で遅延したパルスの受付タイミングを一致させている。このような周知の技術であるテラヘルツ時間領域分光法を利用して精度のよい計測が行えるようにしている。尚、光学遅延部30における遅延時間は変更調節することが可能である。
After the terahertz pulse wave is irradiated by the irradiating
モータ制御部25は、検査用ヘッド部3が計測対象用の設定位置、すなわち、樹脂管融着部2に対してテラヘルツパルス波を照射可能な位置に設定された状態で、照射位置を周方向並びに軸芯方向に走査しながら逐次、受信部6により計測を行うように、軸芯方向駆動モータ13と周方向駆動モータ19を制御する。又、テラヘルツ波のスポット部が、樹脂管1の厚み方向(径方向)に沿って変更させるように径方向駆動モータ22を制御する。
The
信号処理部26は、周知の構成であるから詳述はしないが、検査用ヘッド部3の受信部6にて得られた時間経過に対応する受信情報に基づいて信号処理して、例えば、図7に示すように、従来の超音波ソナーと同様な断層画像の情報を求めるように構成されている。画像表示部27は、信号処理部26により得られた断層画像を表示する。
Since the
上記したように支持体9がヒンジ14により連結されるものであれば、検査用ヘッド部3を支持体9の全周に亘って周方向に移動させることができないが、例えば、検査用ヘッド部3を付け替えたり、検査用ヘッド部3を2台備えるようにしてもよく、全周にわたり検査できるようにすることが好ましい。
If the
次に、上記検査装置を用いて樹脂管融着部2の健全性を評価するための検査方法について説明する。
Next, an inspection method for evaluating the soundness of the resin
図3に示すように、照射部5から樹脂管融着部2の被検知箇所に対してテラヘルツパルス波を、樹脂管1の表面に対して直交する方向、すなわち、樹脂管1の径方向に向けて照射する。このとき、テラヘルツパルス波は、レンズ7にて収束させて小径の照射範囲にて樹脂管融着部2における被検知箇所に照射する。被検知箇所に照射されるテラヘルツパルス波のスポット径が略1mmになるように設定している。そして、被検知箇所から樹脂管1の表面に対して直交する方向(径方向)に反射するテラヘルツパルス波を、ビームスプリッタ29を介して受信部6にて受信する。本出願人は、照射部5から照射されるテラヘルツ波として、周波数帯として0.1〜2.5THzの周波数を含むテラヘルツパルス波を選定した。テラヘルツパルス波は、1秒間に約1000回分の計測データが得られる程度のパルス数を繰り返し発生するように調節される。又、検査用ヘッド部3の走査速度は、100mm/secに設定されている。
As shown in FIG. 3, a terahertz pulse wave is emitted from the
電磁波の周波数に対応した波長を考慮すると、0.1THzの周波数のテラヘルツ波は3mm程度の大きさの異常箇所の検査に適しており、1THzの周波数のテラヘルツ波は0.3mm程度の大きさの異常箇所の検査に適している。また、2THzの周波数のテラヘルツ波は0.15mm程度の大きさの異常箇所の検査に適している。 Considering the wavelength corresponding to the frequency of electromagnetic waves, a terahertz wave with a frequency of 0.1 THz is suitable for inspection of an abnormal part having a size of about 3 mm, and a terahertz wave with a frequency of 1 THz has a size of about 0.3 mm. Suitable for inspection of abnormal parts. Further, a terahertz wave having a frequency of 2 THz is suitable for inspection of an abnormal portion having a size of about 0.15 mm.
図5及び図6に、テラヘルツパルス波による樹脂管融着部2の内部の欠陥等の異常箇所を検査するための測定原理を示している。テラヘルツパルス波が樹脂管1に照射されると、テラヘルツパルス波は、樹脂管1の表面から内部を通して下面にまで通過する。テラヘルツパルス波は、光としての性質も有するので、境界面や状態が異なる箇所において反射する。従って、樹脂管1の外面1aと内面1bとで強く反射する(図6のA、B参照)。テラヘルツパルス波は、樹脂管1の内部に,例えば気泡や異物等の異常箇所αが存在すると、その箇所αでも強く反射する(図6のC参照)。
5 and 6 show a measurement principle for inspecting an abnormal portion such as an internal defect of the resin
図5に、照射されたテラヘルツパルス波に対する時間経過に伴う受信信号の波形を示している。第1波形「A」が外面1aにて反射した受信信号を示し、第2波形「B」が内面にて反射した受信信号を示している。第3波形「C」は、内部の異常箇所αにて反射した受信信号を示している。
FIG. 5 shows the waveform of the received signal with the passage of time for the irradiated terahertz pulse wave. The first waveform "A" indicates the received signal reflected on the
反射してくるテラヘルツパルス波を受信部6にて受信して、信号処理部26によって信号処理することにより、例えば、図7に示すような断層画像を作成して、画像表示部27に表示する。図7は、本出願人の実測データを示しており、樹脂管融着部2においてテラヘルツパルス波が照射された箇所の断層画像を示している。この図において、横方向が樹脂管1の周方向での位置に対応し、縦方向が樹脂管融着部2における径方向(厚み方向)の位置に対応している。
By receiving the reflected terahertz pulse wave in the receiving unit 6 and processing the signal by the
図7において、左側の領域は内部に異常箇所の無い状態となっており、右側の領域には、途中部に円弧状の異常箇所αがあることが分かる。このように樹脂管融着部2の内部に異常があることを目視にて判断することができた。尚、この実験に用いた異常箇所は0.5mm径の空洞である。
In FIG. 7, it can be seen that the region on the left side has no abnormal portion inside, and the region on the right side has an arc-shaped abnormal portion α in the middle portion. In this way, it was possible to visually determine that there was an abnormality inside the resin
従って、受信部6にて得られた信号を処理して作成された断層画像に基づいて、樹脂管融着部2における健全性を評価することができる。
Therefore, the soundness of the resin
0.5mm程度の小さい異常箇所を精度よく検出するためには、レンズ7にて収束させる小径の照射範囲(1mm径)を、樹脂管融着部2に対して径方向に変化させることが好ましい。そこで、検査用ヘッド部3を樹脂管1の径方向に沿って、例えば、3mmずつ移動させて、それぞれの位置で周方向並びに軸芯方向に走査しながら計測することが好ましい。この場合、光学遅延部30による遅延時間を変更調節するとよい。
In order to accurately detect a small abnormal portion of about 0.5 mm, it is preferable to change the irradiation range (1 mm diameter) having a small diameter converged by the
上記した検査方法では、バット融着法により樹脂管1を融着させた樹脂管融着部2を対象としたが、電気融着法(EF接合法)により樹脂管を融着させた樹脂管融着部2に対しても用いることができる。
In the above-mentioned inspection method, the resin
図8に電気融着法による樹脂管融着部2の断面を示している。電気融着法による樹脂管融着部2は、2つの樹脂管1同士の端部にわたってコイル状の電熱線40が埋め込まれた樹脂製の接続パイプ41を外挿させ、電熱線40により加熱して樹脂管1と接続パイプ41とを溶融させて融着させる。
FIG. 8 shows a cross section of the resin
電気融着法による樹脂管融着部2に対して、上述した検査装置を用いて検査を行うことができる。この電気融着法による樹脂管融着部2の検査においては、融着範囲が軸芯方向に長いので、検査用ヘッド部3の軸芯方向の移動可能範囲を長く取る必要があるが、それ以外は、上述した検査方法と同様の検査方法にて対応できる。
The resin
図9〜図12は、本出願人の実測データを示している。図9は、照射されたテラヘルツパルス波に対して反射する反射波の時間経過に伴って変化する強度の波形を示しており、図10は断層画像を示している。図9における大きく変化するデータD、及び、断層画像において、上部側に断続的に強い出力がある箇所βは、電熱線40の存在箇所を示している。又、その電熱線40の箇所βの近くに、気泡等の異常箇所γが示されている。図9では、小さな変動データEで表される。しかし、断層画像には、テラヘルツ波の表面反射波のゴースト信号と異常箇所からの反射波とが重なっており、画像上から異常箇所の判定を行うことが難しい場合があった。
9 to 12 show actual measurement data of the applicant. FIG. 9 shows a waveform of intensity that changes with the passage of time of the reflected wave reflected from the irradiated terahertz pulse wave, and FIG. 10 shows a tomographic image. In the data D that changes significantly in FIG. 9 and the tomographic image, the location β where there is an intermittently strong output on the upper side indicates the location where the
バッド融着による樹脂管融着部2に対する検査では、受信部6にて得られた信号を処理して作成された断層画像に基づいて、樹脂管融着部2における健全性を評価するようにしたが、電気融着法による樹脂管融着部2に対する検査では、受信部6にて得られた信号を処理して作成された断層画像に対してウェーブレット変換を施して得られた画像情報に基づいて、樹脂管融着部2における異常箇所を判定するようにした。
In the inspection of the resin
周知の技術であるから詳細な説明は省略するが、ウェーブレット変換は、特定の周波数成分を抽出することで、異常箇所からの反射波を強調させるようにデータ変換を行う処置である。 Although detailed description is omitted because it is a well-known technique, wavelet transform is a procedure for performing data conversion so as to emphasize the reflected wave from an abnormal portion by extracting a specific frequency component.
例えば、図9に示す出力波形から特定周波数(例えば、0.4THz)の成分を抽出し、図10に示すように、時間の経過に対応した特定周波数の成分を求め、出力を強調する処理を施して、図12に示すような、新たな断層画像を得る。この断層画像により、ゴースト信号による影は消え、異常箇所γだけが強調されて分かり易いものになる。尚、明細書に添付の図面では、異常箇所γについて明暗が鮮明でないところもあるが、本出願人のデータでは認識可能な状態となっていた。 For example, a process of extracting a component of a specific frequency (for example, 0.4 THz) from the output waveform shown in FIG. 9, obtaining a component of a specific frequency corresponding to the passage of time as shown in FIG. 10, and emphasizing the output is performed. Then, a new tomographic image as shown in FIG. 12 is obtained. With this tomographic image, the shadow due to the ghost signal disappears, and only the abnormal part γ is emphasized, making it easy to understand. In the drawings attached to the specification, the light and darkness of the abnormal portion γ is not clear in some cases, but it is in a state where it can be recognized by the data of the applicant.
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、被検知箇所に照射されるテラヘルツ波のスポット径が略1mmである場合を示し、1mm以下の小さい異常箇所を検査するには、1〜数mm程度であることが好ましいが、これに限らず、検査する異常箇所の大きさ等に応じて、テラヘルツ波のスポット径は、1mmより小さくてもよく、数mmよりも大きく設定してもよい。
[Another Embodiment]
(1) In the above embodiment, the spot diameter of the terahertz wave applied to the detected portion is approximately 1 mm, and it may be about 1 to several mm in order to inspect a small abnormal portion of 1 mm or less. However, the spot diameter of the terahertz wave may be set smaller than 1 mm or larger than several mm depending on the size of the abnormal portion to be inspected and the like.
(2)上記実施形態では、0.1〜2.5THz(テラヘルツ)の周波数を含むパルス状のテラヘルツ波を照射するようにしたが、このような周周波数帯に限らず、検査する異常箇所の大きさ等に応じて、0.1THzより低い周波数でもよく、2.5THzよりも高い周波数のテラヘルツ波を用いるようにしてもよい。 (2) In the above embodiment, a pulsed terahertz wave including a frequency of 0.1 to 2.5 THz (terahertz) is irradiated, but the abnormality portion to be inspected is not limited to such a peripheral frequency band. Depending on the magnitude and the like, a frequency lower than 0.1 THz may be used, or a terahertz wave having a frequency higher than 2.5 THz may be used.
(3)上記実施形態では、テラヘルツ波を、樹脂管1の表面に対して直交する方向に照射し、被検知箇所から樹脂管1の表面に対して直交する方向に反射するテラヘルツ波を受信するようにしたが、このような構成に代えて、次のように構成してもよい。すなわち、樹脂管融着部2に対して、樹脂管1の軸芯方向一方側に照射部5を配置し、樹脂管融着部2に対して、樹脂管1の軸芯方向他方側に受信部を配置して、樹脂管1の表面に対して斜め方向にテラヘルツ波を照射し、斜め方向に反射する反射波を受信する構成としてもよい。
(3) In the above embodiment, the terahertz wave is irradiated in the direction orthogonal to the surface of the
(4)上記実施形態では、検査用ヘッド部3の走査速度を100mm/secに設定したが、走査速度はこの値に限るものではなく、検出したい異常箇所の大きさの違いや、検査に必要な時間の違い等に応じて、適宜変更して実施してもよい。
(4) In the above embodiment, the scanning speed of the
尚、上記の実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、又、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 The configuration disclosed in the above embodiment (including another embodiment, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with the configuration disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction. , The embodiments disclosed in the present specification are examples, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.
本発明は、樹脂管同士を融着して接続された樹脂管融着部における接続状態の健全性を検査するための検査方法に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an inspection method for inspecting the soundness of a connected state in a resin tube fusion portion in which resin tubes are fused and connected to each other.
1 樹脂管
2 脂管融着部
5 照射部
6 受信部
24 評価処理部
1
Claims (7)
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---|---|---|---|
JP2020061946A JP2021162382A (en) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | Method and device for inspecting resin pipe fusion joints |
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