JP3638174B2 - 被検査体傷判定方法及び装置 - Google Patents
被検査体傷判定方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3638174B2 JP3638174B2 JP12430496A JP12430496A JP3638174B2 JP 3638174 B2 JP3638174 B2 JP 3638174B2 JP 12430496 A JP12430496 A JP 12430496A JP 12430496 A JP12430496 A JP 12430496A JP 3638174 B2 JP3638174 B2 JP 3638174B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wound
- representative value
- inspected
- constituting
- reflected echo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波レール探傷車におけるレール傷判定装置などに適用して鉄道レールの傷の判定を行う被検査体傷判定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の鉄道などのレール（被検査材）を超音波で探傷する際の計測状態を示す斜視図であり、図４は超音波探傷装置２の構成を示すブロック図である。図３及び図４において、この例では、探傷対象のレール（被検査材）１上を、超音波探傷装置２と接続されるケーブル３の先端に設けられた超音波探触子４を移動させてレール１の探傷を行っている。
【０００３】
図４に示す超音波探傷装置２では、超音波探触子４がレール１上を接触して移動している。この際、送信部２ａから一定周期で出力する送信信号が超音波探触子４に入力され、内部の図しない振動子からの超音波パルスがレール１に放射される。この超音波パルスがレール１の傷で反射し、この反射波が超音波探触子４内の振動子で受信される。
【０００４】
この受信信号が受信部２ｂに入力され、ここで増幅などを行って信号処理部２ｃに入力される。信号処理部２ｃでは、ここに設けられたゲート回路によって所定のビーム路程範囲のみを検出範囲として選択し、さらには、アナログ信号をデジタル信号に変換し、受信信号ベルを判定レベルと比較して反射エコーを検出する。この検出した反射エコーデータと図示しない走行距離センサからの移動量データに基づいて、レール１の傷の位置や、その重大性の判定を行い、この結果データをブラウン管（ＣＲＴ）などの表示部２ｄで画面表示している。また、記録部２ｅのメモリなどに記憶して保存し、さらに必要に応じて記録紙に印刷して出力している。
【０００５】
このようなレール探傷では、超音波探触子４が複数のチャネルから傷の発生部位と方向性を考慮した超音波パルスをレール１に放射し、その反射エコーから探傷が行われる。複数のチャネルとして、重要なレール傷に合わせ、例えば、レール１の頭部から底部にかけての水平裂に対しては垂直チャネル（０°）、また、腹部から底部についての横裂には、±４５°チャネル、頭部横裂に対しては±７０チャネルといった複数の各チャネルから傷の発生部位と方向性を考慮した超音波を放射し、その反射エコーに注目して探傷が行われる。
【０００６】
この場合の重大性の判定は、超音波探触子４がレール１上を移動した際に反射エコーが連続的に検出される範囲（以下、欠陥指示長さと記載する）が傷の大きさを表すとの考え方から、その欠陥指示長さが大きいほど重大性が大きいと判定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例の重大性の判定では、以下の欠点があり、この改善が課題となっている。
（１）超音波探触子４が移動した際に反射エコーが連続的に検出される場合でも、その傷は一つと限らない。例えば、図５に示すように、二つの傷ａ，ｂが存在する場合、連続的に反射エコーが検出され、結果的に非常に大きな欠陥指示長さが検出されてしまう。
（２）欠陥指示長さは、傷の角度によって実際の傷の大きさと一致しない。例えば、図６（ａ）に示すように傷が超音波探触子４の移動方向に対して比較的平行状態の場合は、欠陥指示長さと実際の傷の大きさとが一致するが、図６（ｂ）に示すように傷が超音波探触子４の移動方向に対して傾斜している場合、欠陥指示長さと実際の傷の大きさが一致しなくなる。
（３）レール１に入射する実際の超音波パルスは、放射方向に対してビーム幅が広くなるため、図７に示すように欠陥指示長さが、実際の傷の大きさよりも長くなる。この場合、入射位置から離れた傷ほど、その程度が大きくなってしまう。
（４）傷の大きさは反射エコーの受信信号レベルに反映する。すなわち、超音波パルスには、ビーム幅に広がりがあるため、例えば、図８（ａ）に示すようにビーム幅以上に傷が大きい場合は、超音波パルスの全エネルギーが反射されるのに対して、図８（ｂ）に示すように、ビーム幅より傷が小さい際には、超音波パルスの一部のエネルギーを反射する。すなわち、受信信号レベルは図８（ｂ）に示す例より図８（ａ）に示す例のほうが大きくなる。ところで、このような検出にかかる情報を従来は利用しておらず、その正確な傷判定に寄与しないものとなっている。
（５）傷の重大性は、その大きさばかりなく、傷の種類に応じて、例えば、レール１の表面から、どの程度の深さまで傷が達しているかなどの評価要素も有しているが、この考慮を従来は行っておらず、この場合、正確な傷判定ができ難いものとなっている。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術における欠点を解決するものであり、鉄道レールなどの被検査材における傷の種類に応じた適切な評価が出来るようになり、傷の重大性が高い信頼性で判定可能になる被検査体傷判定方法及び装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の被検査体傷判定方法は、複数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーから被検査体の傷を判定する際に、複数チャネルにおけるチャネルごとの反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域を抽出し、この抽出した連結領域の特徴量としての、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を求め、次に、連結領域を構成する反射エコーが検出されたチャネルの種類と連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定し、この判定された傷の種類と、連結領域のＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値とに基づいて、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を判定している。
【００１０】
また、本発明の被検査体傷判定装置は、複数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーから被検査体の傷を判定するものであり、反射エコー検出部で複数チャネルにおけるチャネルごとに被検査体に放射した超音波パルスの反射の受信信号から反射エコーを検出し、この反射エコー検出部で検出した反射エコーのチャネル毎のＢスコープ画像上での連結領域を連結領域抽出部で抽出している。また、連結領域抽出部で抽出した連結領域の特徴量として、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を特徴量抽出部で抽出し、さらに、傷種類判定部によって連結領域抽出部で抽出した連結領域を構成する反射エコーを検出したチャネルの種類と、特徴量抽出部で抽出した連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定している。また、傷種類判定部で判定された傷の種類と、特徴量抽出部で抽出した連結領域のＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値とに基づいて、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を重大性判定部で判定する。
【００１１】
さらに、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値を、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値としている。
また、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、連結領域の重心に位置する反射エコーのビーム路程としている。
【００１２】
さらに、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値との差が最小の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程としている。また、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域のＢスコープ画像上での大きさに対して、超音波パルスのビーム幅を差し引く補正を施している。
【００１３】
さらに、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対して、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値が小さいほど、受信信号レベルの代表値が小さい値となる補正を施している。
また、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、被検査体がレールであるとともに、この被検査体傷判定方法及び装置を、超音波レール探傷車におけるレール傷判定装置に適用するものである。
【００１４】
このような本発明の被検査体傷判定方法及び装置では、反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域ごとに判定を行うので、個々の傷の重大性が高い信頼性で判定される。
また、従来の欠陥指示長さに代えてＢスコープ画像上での大きさを用いて判定しているため、傷の角度にかかわらず、実際の傷の大きさが評価できるようになり、この場合も個々の傷の重大性が高い信頼性で判定される。
【００１５】
さらに、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに加えて、受信信号レベルも利用して傷の大きさを推定している。また、端点位置に注目することによって傷が表面からどれだけの深さまで達しているかを考慮し、かつ、傷の種類に応じた適切な評価基準を用いているので、傷の重大性が高い信頼性で判定される。
また、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに対してビーム幅の補正が行われ、かつ、受信信号レベルに対してビーム幅の広がり及び減衰を考慮したビーム路程に応じた補正が行われるので、より正確に傷の大きさが推定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の被検査体傷判定方法及び装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の被検査体傷判定方法及び装置の実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、この被検査体傷判定装置には、検査対象のレール１０上を移動しながら超音波パルスをレール１０内部に放射し、かつ、反射波を受信する多チャネル超音波探触器１１が設けられている。また、多チャネル超音波探触器１１へ移動における一定間隔で送信信号を送出するとともに、多チャネル超音波探触器１１で受信される受信信号を増幅して出力する多チャネル超音波送受信部１２を有している。
【００１７】
さらに、この被検査体傷判定装置には、多チャネル超音波送受信部１２が出力する受信信号から所定のビーム路程の範囲のみを検出範囲とし、かつ、デジタル信号に変換して出力する反射エコー検出部１３が設けられている。この反射エコー検出部１３は受信信号レベルを所定の判定レベルと比較し、この受信信号レベルにおける判定レベル以上の部分を反射エコーとして検出し、この検出した反射エコー、受信信号レベル、ビーム路程及び多チャネル超音波探触器１１の移動距離を示す移動距離データを出力する。
【００１８】
また、反射エコー検出部１３で検出した反射エコーのチャネル毎のＢスコープ画像上での連結領域を抽出する連結領域抽出部１４を有し、さらに、この連結領域抽出部１４で抽出された反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量として、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベル及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を抽出する特徴量抽出部１５が設けられている。
【００１９】
また、連結領域を構成する反射エコーを検出したチャネルの種類と連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定する傷種類判定部１６と、この傷の種類及び特徴量抽出部１５で抽出した反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量から傷の重大性を判定する重大性判定部１７とを有している。
【００２０】
さらに、重大性判定部１７で判定した傷の位置などとともに、傷の重大性の判定結果を画面表示するブラウン管（ＣＲＴ）などで構成される表示部１８及び、判定した傷の位置及び傷の重大性の判定結果をハードディスク（ＨＤＤ）などに記憶し、かつ、印刷したハードコピー（記録紙）を出力する記録部１９と、多チャネル超音波探触器１１がレール１０上を移動した際の移動距離データを出力する移動距離センサ２０が設けられている。
【００２１】
なお、反射エコー検出部１３、連結領域抽出部１４、特徴量抽出部１５及び重大性判定部１７は、ゲート回路、Ａ／Ｄ変換器、カウンタ、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ回路及びデバイスコントローラ等で構成することが出来る。
図２は図１中の多チャネル超音波探触器１１の一例についての詳細な構成を示す側面図である。図２において、この多チャネル超音波探触器１１は、垂直チャネル（０°）用の超音波探触子１１ａと、±４５°チャネル用の超音波探触子１１ｂ，１１ｃと、±７０°チャネル用の超音波探触子１１ｄ，１１ｅとで構成されている。
【００２２】
次に、この実施形態の構成における動作について説明する。
図１において、多チャネル超音波探触器１１が検査対象のレール１０上を接触しながら移動し、この移動距離が移動距離センサ２０で検出される。この際、多チャネル超音波送受信部１２は、移動距離センサ２０からの移動距離データに基づいて、移動における一定間隔で送信信号を多チャネル超音波探触器１１内の超音波探触子１１ａ〜１１ｅへ出力する。その結果、多チャネル超音波探触器１１の超音波探触子１１ａ〜１１ｅの図示しない振動子から超音波パルスがレール１０に放射される。この超音波パルスがレール１０の傷などで反射し、この反射エコーが多チャネル超音波探触器１１における超音波探触子１１ａ〜１１ｅ内の振動子で受信される。この受信信号が多チャネル超音波送受信部１２で増幅されて、反射エコー検出部１３に出力される。反射エコー検出部１３では、多チャネル超音波送受信部１２からの０°，±４５°及び±７０°チャネル（以下、各チャネルと記載する）の各受信信号を、図示しないゲート回路によって各チャネルごとに所定のビーム路程の範囲のみを検出範囲として選択し、アナログ受信信号をデジタル信号に変換する。さらに、反射エコー検出部１３は受信信号レベルを所定の判定レベルと比較し、受信信号レベルにおける判定レベル以上の部分を反射エコーとして検出する。この検出した反射エコーのチャネルの種類、受信信号レベル及びビーム路程、さらに、移動距離センサ２０で得られる多チャネル超音波探触器１１の移動距離データを連結領域抽出部１４へ出力する。
【００２３】
ここでビーム路程は、超音波パルスが多チャネル超音波探触器１１の超音波探触子１１ａ〜１１ｅからレール１０へ放射されてから、傷などで反射して受信されるまでの伝播時間と等価であり、この時間をカウンタなどで計数することによって求める。
連結領域抽出部１４では、反射エコー検出部１３で検出した各チャネルの反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域を抽出する。このＢスコープ画像は、多チャネル超音波探触器１１の移動距離、すなわち、超音波パルスの入射位置とビーム路程（伝播時間）とを縦横軸として反射エコーが存在する位置の画素の値を一定、例えば、「１」とし、又は、反射エコーの受信信号レベルに応じた値とし、反射エコーが存在しない位置の画素値を、例えば、「０」としたものである。
【００２４】
このＢスコープ画像上での連結領域、すなわち、Ｂスコープ画像上で相互に連結関係を有する反射エコーの画素の集合を一つの連結領域として抽出する。これは、例えば、ラベリングと呼称される画像処理手法を用いて行うことが出来る。このラベリングについては、例えば、「コンピュータ画像処理入門」（田村監修総研出版 １９８５年）に記載があり、連結領域ごとにラベル（番号）を割り付ける処理を行うものである。また、別の方法として、当出願人が特許出願番号第８ー０７５５０１号をもって提案した「Ｂスコープ画像の連結領域抽出方法及び装置」記載の方法を用いることも可能である。
【００２５】
以下、後者の方法に基づく連結領域抽出処理について簡単に説明する。
まず、反射エコー検出部１３で反射エコーが検出されるごとに、超音波パルスの入射位置とビーム路程で規定されるＢスコープ画像上での位置に注目し、この位置と、すでに使用されている割付番号を最後に割り付けた反射エコーのＢスコープ画像上での位置とを比較して、両者の距離が所定範囲である際に、検出した反射エコーに、すでに使用されている割付番号を割り付ける。また、前記の条件で検出した反射エコーに、すでに使用されている割付番号が割り付けられなかった場合、前記検出された反射エコーに未使用の割付番号を割り付ける。
【００２６】
この処理手順によって、Ｂスコープ画像上での連結領域ごとに異なる割付番号が割り付けられ、その連結領域が抽出されることになる。なお、連結条件は、反射エコーを有する際の画素が隣接するとともに、例えば、反射エコーを有する際の画素間に存在する反射エコーが無い際の画素が所定数以下であるとを条件としても良い。この場合、反射エコーが多少欠落しても一つの連結領域とみなすことが出来る。
【００２７】
次に、特徴量抽出部１５は、連結領域抽出部１４で抽出された各チャネルの反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量として、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値、及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を求め、チャネルの種類とともに出力する。
【００２８】
まず、連結領域の両端点位置は、連結領域抽出部１４の連結領域抽出処理において、ある割付番号を最初に割り付けられた反射エコーと、最後に割り付けれた反射エコーの、それぞれのＢスコープ画像上での位置として求められる。さらに、連結領域の大きさは、例えば、両端点位置の距離として求められる。また、連結領域を構成する反射エコーの受信レベルの代表値は、例えば、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値とすれば良い。なお、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値としては、例えば、連結領域の重心に位置する反射エコーのビーム路程を用いれば良い。
【００２９】
ここで、重心はモーメント特徴として定義されるが、簡易的に両端点の中心として算出することも可能である。また、別のビーム路程の代表値として、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値との差が最小の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程を採用することも出来る。これは、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値を代表値とした場合、最大の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程となる。なお、特徴量抽出部１５には、連結領域の大きさ及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対して、次のような補正機能を持たせても良い。
【００３０】
この補正では、まず、連結領域の大きさに対しては超音波パルスのビーム幅の広がりの影響を除くためビーム幅を差し引く。簡易的にはビーム幅を一定値として、所定値を差し引けば良い。より正確には超音波探触子１１ａ〜１１ｅからの距離が大きくなるほど、ビーム幅が大きくなることを考慮してビーム幅をビーム路程の関数として予め定めておき、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値に対するビーム幅を差し引けば良い。
【００３１】
次に、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対しては、超音波パルスのビーム幅の広がりや、エネルギーの減衰を考慮して、例えば、ビーム路程についての非減少関数である正の補正係数を予め定めておき、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値に対する補正係数を乗じる。
傷種類判定部１６では、特徴量抽出部１５から出力される連結領域のチャネルの種類と、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定する。
【００３２】
各チャネルでは、垂直チャネル（０°）がレール１０の頭部から底部にかけての水平裂を検出し、また、±４５°チャネルでは腹部から底部についての横裂を検出する。さらに、±７０チャネルによって頭部横裂を検出する。
レール１０における検出対象以外の部位、例えば、±７０チャネルでの腹部や底部に相当するビーム路程に対しては、反射エコー検出部１３における図示しないゲート回路によって反射エコーが検出されないため、傷種類の判定は所定の定数ｄ１，ｄ２，ｄ３に基づいて以下のように判定する。
（１）チャネルの種類が垂直チャネル（０°）であり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ１より小さい場合、頭部水平裂と判定する。
（２）チャネルの種類が垂直チャネル（０°）、ビーム路程の代表値が定数ｄ１以上であり、かつ、定数ｄ２より小さい場合、腹部水平裂と判定する。
（３）チャネルの種類が垂直チャネル（０°）であり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ２より小さい場合、底部水平裂と判定する。
（４）チャネルの種類が±４５°チャネルであり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ３より小さい場合、腹部横裂と判定する。
（５）チャネルの種類が±４５°チャネルであり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ３以上の場合、底部横裂と判定する。
（６）チャネルの種類が±７０チャネルの場合、頭部横裂と判定する。
【００３３】
重大性判定部１７では、傷種類判定部１６で判定された傷の種類と、特徴量抽出部１５で抽出した反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量であるＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に基づいて、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を判定する。
【００３４】
傷の重大性の大きな要素は傷の大きさであり、一般的にはＢスコープ画像上での大きさに対応するが、受信信号レベルにも反映され、傷の種類によっては、むしろ受信信号レベルの方が傷の大きさを良く表す場合がある。また、傷の重大性には、傷の大きさばかりでなくレール１０の表面からどれだけの深さまで達しているかの評価要素も関係し、かつ、傷の種類によって異なってくる。そこで重大性判定部１７では、傷の種類に応じた前記の特徴量から傷の重大性の評価基準を用いて、その傷の重大性を判定する。
【００３５】
この傷の重大性の具体的な判定方法は、例えば、連結領域の大きさをＬ、両端点中のレール１０の表面から離れた方のレール１０の表面からの距離をＤ、受信信号レベルの代表値をＨ、所定係数をｋ１，ｋ２及びｋ３として、傷の重大性を表す指数Ｓを次式（１）で算出する。この指数Ｓの値で重大性が判定される。
Ｓ＝ｋ１・Ｌ＋ｋ２・Ｄ＋ｋ３・Ｈ …（１）
このようにして得られた傷の位置などとともに、傷の種類や重大性の判定結果を表示部１８及び記録部１９で画面表示し、また、ハードディスクに記憶し、さらにハードコピーとして出力する。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の被検査体傷判定方法及び装置によれば、反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域ごとに判定を行い、また、従来の欠陥指示長さに代えてＢスコープ画像上での大きさを用いて判定しているため、傷の角度にかかわらず、実際の傷の大きさが評価できるようになる。さらに、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに加えて、受信信号レベルも利用して傷の大きさを推定している。また、端点位置に注目して傷が表面からどれだけの深さまで達しているかを考慮し、かつ、傷の種類に応じた適切な評価基準を用いている。したがって、個々の傷の重大性が高い信頼性で判定できるようになる。
【００３７】
また、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに対してビーム幅の補正が行われ、かつ、受信信号レベルに対してビーム幅の広がり及び減衰を考慮したビーム路程に応じた補正が行われるため、より正確に傷の大きさが推定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被検査体傷判定方法及び装置の実施形態の構成を示すブロック図
【図２】図１中の多チャネル超音波探触器の詳細な構成を示す側面図
【図３】従来例にあって鉄道レールを超音波で探傷する際の計測状態を示す斜視図
【図４】従来の超音波探傷装置の構成を示すブロック図
【図５】従来例にあってレールに二つの傷が存在する検出状態を説明するための図
【図６】従来例にあって欠陥指示長さと実際の傷の大きさとの一致又は不一致の検出状態を説明するための図
【図７】従来例にあって欠陥指示長さが実際の傷の大きさよりも長くなる検出状態を説明するための図
【図８】従来例にあってビーム範囲と傷の大きさとの検出状態を説明するための図
【符号の説明】
１０：レール
１１：多チャネル超音波探触器
１１ａ〜１１ｅ：超音波探触子
１２：多チャネル超音波送受信部
１３：反射エコー検出部
１４：連結領域抽出部
１５：特徴量抽出部
１６：傷種類判定部
１７：重大性判定部
１８：表示部
１９：記録部
２０：移動距離センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波レール探傷車におけるレール傷判定装置などに適用して鉄道レールの傷の判定を行う被検査体傷判定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の鉄道などのレール（被検査材）を超音波で探傷する際の計測状態を示す斜視図であり、図４は超音波探傷装置２の構成を示すブロック図である。図３及び図４において、この例では、探傷対象のレール（被検査材）１上を、超音波探傷装置２と接続されるケーブル３の先端に設けられた超音波探触子４を移動させてレール１の探傷を行っている。
【０００３】
図４に示す超音波探傷装置２では、超音波探触子４がレール１上を接触して移動している。この際、送信部２ａから一定周期で出力する送信信号が超音波探触子４に入力され、内部の図しない振動子からの超音波パルスがレール１に放射される。この超音波パルスがレール１の傷で反射し、この反射波が超音波探触子４内の振動子で受信される。
【０００４】
この受信信号が受信部２ｂに入力され、ここで増幅などを行って信号処理部２ｃに入力される。信号処理部２ｃでは、ここに設けられたゲート回路によって所定のビーム路程範囲のみを検出範囲として選択し、さらには、アナログ信号をデジタル信号に変換し、受信信号ベルを判定レベルと比較して反射エコーを検出する。この検出した反射エコーデータと図示しない走行距離センサからの移動量データに基づいて、レール１の傷の位置や、その重大性の判定を行い、この結果データをブラウン管（ＣＲＴ）などの表示部２ｄで画面表示している。また、記録部２ｅのメモリなどに記憶して保存し、さらに必要に応じて記録紙に印刷して出力している。
【０００５】
このようなレール探傷では、超音波探触子４が複数のチャネルから傷の発生部位と方向性を考慮した超音波パルスをレール１に放射し、その反射エコーから探傷が行われる。複数のチャネルとして、重要なレール傷に合わせ、例えば、レール１の頭部から底部にかけての水平裂に対しては垂直チャネル（０°）、また、腹部から底部についての横裂には、±４５°チャネル、頭部横裂に対しては±７０チャネルといった複数の各チャネルから傷の発生部位と方向性を考慮した超音波を放射し、その反射エコーに注目して探傷が行われる。
【０００６】
この場合の重大性の判定は、超音波探触子４がレール１上を移動した際に反射エコーが連続的に検出される範囲（以下、欠陥指示長さと記載する）が傷の大きさを表すとの考え方から、その欠陥指示長さが大きいほど重大性が大きいと判定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例の重大性の判定では、以下の欠点があり、この改善が課題となっている。
（１）超音波探触子４が移動した際に反射エコーが連続的に検出される場合でも、その傷は一つと限らない。例えば、図５に示すように、二つの傷ａ，ｂが存在する場合、連続的に反射エコーが検出され、結果的に非常に大きな欠陥指示長さが検出されてしまう。
（２）欠陥指示長さは、傷の角度によって実際の傷の大きさと一致しない。例えば、図６（ａ）に示すように傷が超音波探触子４の移動方向に対して比較的平行状態の場合は、欠陥指示長さと実際の傷の大きさとが一致するが、図６（ｂ）に示すように傷が超音波探触子４の移動方向に対して傾斜している場合、欠陥指示長さと実際の傷の大きさが一致しなくなる。
（３）レール１に入射する実際の超音波パルスは、放射方向に対してビーム幅が広くなるため、図７に示すように欠陥指示長さが、実際の傷の大きさよりも長くなる。この場合、入射位置から離れた傷ほど、その程度が大きくなってしまう。
（４）傷の大きさは反射エコーの受信信号レベルに反映する。すなわち、超音波パルスには、ビーム幅に広がりがあるため、例えば、図８（ａ）に示すようにビーム幅以上に傷が大きい場合は、超音波パルスの全エネルギーが反射されるのに対して、図８（ｂ）に示すように、ビーム幅より傷が小さい際には、超音波パルスの一部のエネルギーを反射する。すなわち、受信信号レベルは図８（ｂ）に示す例より図８（ａ）に示す例のほうが大きくなる。ところで、このような検出にかかる情報を従来は利用しておらず、その正確な傷判定に寄与しないものとなっている。
（５）傷の重大性は、その大きさばかりなく、傷の種類に応じて、例えば、レール１の表面から、どの程度の深さまで傷が達しているかなどの評価要素も有しているが、この考慮を従来は行っておらず、この場合、正確な傷判定ができ難いものとなっている。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術における欠点を解決するものであり、鉄道レールなどの被検査材における傷の種類に応じた適切な評価が出来るようになり、傷の重大性が高い信頼性で判定可能になる被検査体傷判定方法及び装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の被検査体傷判定方法は、複数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーから被検査体の傷を判定する際に、複数チャネルにおけるチャネルごとの反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域を抽出し、この抽出した連結領域の特徴量としての、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を求め、次に、連結領域を構成する反射エコーが検出されたチャネルの種類と連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定し、この判定された傷の種類と、連結領域のＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値とに基づいて、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を判定している。
【００１０】
また、本発明の被検査体傷判定装置は、複数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーから被検査体の傷を判定するものであり、反射エコー検出部で複数チャネルにおけるチャネルごとに被検査体に放射した超音波パルスの反射の受信信号から反射エコーを検出し、この反射エコー検出部で検出した反射エコーのチャネル毎のＢスコープ画像上での連結領域を連結領域抽出部で抽出している。また、連結領域抽出部で抽出した連結領域の特徴量として、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を特徴量抽出部で抽出し、さらに、傷種類判定部によって連結領域抽出部で抽出した連結領域を構成する反射エコーを検出したチャネルの種類と、特徴量抽出部で抽出した連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定している。また、傷種類判定部で判定された傷の種類と、特徴量抽出部で抽出した連結領域のＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値とに基づいて、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を重大性判定部で判定する。
【００１１】
さらに、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値を、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値としている。
また、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、連結領域の重心に位置する反射エコーのビーム路程としている。
【００１２】
さらに、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値との差が最小の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程としている。また、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域のＢスコープ画像上での大きさに対して、超音波パルスのビーム幅を差し引く補正を施している。
【００１３】
さらに、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対して、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値が小さいほど、受信信号レベルの代表値が小さい値となる補正を施している。
また、本発明の被検査体傷判定方法及び装置は、被検査体がレールであるとともに、この被検査体傷判定方法及び装置を、超音波レール探傷車におけるレール傷判定装置に適用するものである。
【００１４】
このような本発明の被検査体傷判定方法及び装置では、反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域ごとに判定を行うので、個々の傷の重大性が高い信頼性で判定される。
また、従来の欠陥指示長さに代えてＢスコープ画像上での大きさを用いて判定しているため、傷の角度にかかわらず、実際の傷の大きさが評価できるようになり、この場合も個々の傷の重大性が高い信頼性で判定される。
【００１５】
さらに、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに加えて、受信信号レベルも利用して傷の大きさを推定している。また、端点位置に注目することによって傷が表面からどれだけの深さまで達しているかを考慮し、かつ、傷の種類に応じた適切な評価基準を用いているので、傷の重大性が高い信頼性で判定される。
また、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに対してビーム幅の補正が行われ、かつ、受信信号レベルに対してビーム幅の広がり及び減衰を考慮したビーム路程に応じた補正が行われるので、より正確に傷の大きさが推定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の被検査体傷判定方法及び装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の被検査体傷判定方法及び装置の実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、この被検査体傷判定装置には、検査対象のレール１０上を移動しながら超音波パルスをレール１０内部に放射し、かつ、反射波を受信する多チャネル超音波探触器１１が設けられている。また、多チャネル超音波探触器１１へ移動における一定間隔で送信信号を送出するとともに、多チャネル超音波探触器１１で受信される受信信号を増幅して出力する多チャネル超音波送受信部１２を有している。
【００１７】
さらに、この被検査体傷判定装置には、多チャネル超音波送受信部１２が出力する受信信号から所定のビーム路程の範囲のみを検出範囲とし、かつ、デジタル信号に変換して出力する反射エコー検出部１３が設けられている。この反射エコー検出部１３は受信信号レベルを所定の判定レベルと比較し、この受信信号レベルにおける判定レベル以上の部分を反射エコーとして検出し、この検出した反射エコー、受信信号レベル、ビーム路程及び多チャネル超音波探触器１１の移動距離を示す移動距離データを出力する。
【００１８】
また、反射エコー検出部１３で検出した反射エコーのチャネル毎のＢスコープ画像上での連結領域を抽出する連結領域抽出部１４を有し、さらに、この連結領域抽出部１４で抽出された反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量として、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベル及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を抽出する特徴量抽出部１５が設けられている。
【００１９】
また、連結領域を構成する反射エコーを検出したチャネルの種類と連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定する傷種類判定部１６と、この傷の種類及び特徴量抽出部１５で抽出した反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量から傷の重大性を判定する重大性判定部１７とを有している。
【００２０】
さらに、重大性判定部１７で判定した傷の位置などとともに、傷の重大性の判定結果を画面表示するブラウン管（ＣＲＴ）などで構成される表示部１８及び、判定した傷の位置及び傷の重大性の判定結果をハードディスク（ＨＤＤ）などに記憶し、かつ、印刷したハードコピー（記録紙）を出力する記録部１９と、多チャネル超音波探触器１１がレール１０上を移動した際の移動距離データを出力する移動距離センサ２０が設けられている。
【００２１】
なお、反射エコー検出部１３、連結領域抽出部１４、特徴量抽出部１５及び重大性判定部１７は、ゲート回路、Ａ／Ｄ変換器、カウンタ、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ回路及びデバイスコントローラ等で構成することが出来る。
図２は図１中の多チャネル超音波探触器１１の一例についての詳細な構成を示す側面図である。図２において、この多チャネル超音波探触器１１は、垂直チャネル（０°）用の超音波探触子１１ａと、±４５°チャネル用の超音波探触子１１ｂ，１１ｃと、±７０°チャネル用の超音波探触子１１ｄ，１１ｅとで構成されている。
【００２２】
次に、この実施形態の構成における動作について説明する。
図１において、多チャネル超音波探触器１１が検査対象のレール１０上を接触しながら移動し、この移動距離が移動距離センサ２０で検出される。この際、多チャネル超音波送受信部１２は、移動距離センサ２０からの移動距離データに基づいて、移動における一定間隔で送信信号を多チャネル超音波探触器１１内の超音波探触子１１ａ〜１１ｅへ出力する。その結果、多チャネル超音波探触器１１の超音波探触子１１ａ〜１１ｅの図示しない振動子から超音波パルスがレール１０に放射される。この超音波パルスがレール１０の傷などで反射し、この反射エコーが多チャネル超音波探触器１１における超音波探触子１１ａ〜１１ｅ内の振動子で受信される。この受信信号が多チャネル超音波送受信部１２で増幅されて、反射エコー検出部１３に出力される。反射エコー検出部１３では、多チャネル超音波送受信部１２からの０°，±４５°及び±７０°チャネル（以下、各チャネルと記載する）の各受信信号を、図示しないゲート回路によって各チャネルごとに所定のビーム路程の範囲のみを検出範囲として選択し、アナログ受信信号をデジタル信号に変換する。さらに、反射エコー検出部１３は受信信号レベルを所定の判定レベルと比較し、受信信号レベルにおける判定レベル以上の部分を反射エコーとして検出する。この検出した反射エコーのチャネルの種類、受信信号レベル及びビーム路程、さらに、移動距離センサ２０で得られる多チャネル超音波探触器１１の移動距離データを連結領域抽出部１４へ出力する。
【００２３】
ここでビーム路程は、超音波パルスが多チャネル超音波探触器１１の超音波探触子１１ａ〜１１ｅからレール１０へ放射されてから、傷などで反射して受信されるまでの伝播時間と等価であり、この時間をカウンタなどで計数することによって求める。
連結領域抽出部１４では、反射エコー検出部１３で検出した各チャネルの反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域を抽出する。このＢスコープ画像は、多チャネル超音波探触器１１の移動距離、すなわち、超音波パルスの入射位置とビーム路程（伝播時間）とを縦横軸として反射エコーが存在する位置の画素の値を一定、例えば、「１」とし、又は、反射エコーの受信信号レベルに応じた値とし、反射エコーが存在しない位置の画素値を、例えば、「０」としたものである。
【００２４】
このＢスコープ画像上での連結領域、すなわち、Ｂスコープ画像上で相互に連結関係を有する反射エコーの画素の集合を一つの連結領域として抽出する。これは、例えば、ラベリングと呼称される画像処理手法を用いて行うことが出来る。このラベリングについては、例えば、「コンピュータ画像処理入門」（田村監修総研出版 １９８５年）に記載があり、連結領域ごとにラベル（番号）を割り付ける処理を行うものである。また、別の方法として、当出願人が特許出願番号第８ー０７５５０１号をもって提案した「Ｂスコープ画像の連結領域抽出方法及び装置」記載の方法を用いることも可能である。
【００２５】
以下、後者の方法に基づく連結領域抽出処理について簡単に説明する。
まず、反射エコー検出部１３で反射エコーが検出されるごとに、超音波パルスの入射位置とビーム路程で規定されるＢスコープ画像上での位置に注目し、この位置と、すでに使用されている割付番号を最後に割り付けた反射エコーのＢスコープ画像上での位置とを比較して、両者の距離が所定範囲である際に、検出した反射エコーに、すでに使用されている割付番号を割り付ける。また、前記の条件で検出した反射エコーに、すでに使用されている割付番号が割り付けられなかった場合、前記検出された反射エコーに未使用の割付番号を割り付ける。
【００２６】
この処理手順によって、Ｂスコープ画像上での連結領域ごとに異なる割付番号が割り付けられ、その連結領域が抽出されることになる。なお、連結条件は、反射エコーを有する際の画素が隣接するとともに、例えば、反射エコーを有する際の画素間に存在する反射エコーが無い際の画素が所定数以下であるとを条件としても良い。この場合、反射エコーが多少欠落しても一つの連結領域とみなすことが出来る。
【００２７】
次に、特徴量抽出部１５は、連結領域抽出部１４で抽出された各チャネルの反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量として、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値、及び連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を求め、チャネルの種類とともに出力する。
【００２８】
まず、連結領域の両端点位置は、連結領域抽出部１４の連結領域抽出処理において、ある割付番号を最初に割り付けられた反射エコーと、最後に割り付けれた反射エコーの、それぞれのＢスコープ画像上での位置として求められる。さらに、連結領域の大きさは、例えば、両端点位置の距離として求められる。また、連結領域を構成する反射エコーの受信レベルの代表値は、例えば、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値とすれば良い。なお、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値としては、例えば、連結領域の重心に位置する反射エコーのビーム路程を用いれば良い。
【００２９】
ここで、重心はモーメント特徴として定義されるが、簡易的に両端点の中心として算出することも可能である。また、別のビーム路程の代表値として、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値との差が最小の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程を採用することも出来る。これは、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値を代表値とした場合、最大の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程となる。なお、特徴量抽出部１５には、連結領域の大きさ及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対して、次のような補正機能を持たせても良い。
【００３０】
この補正では、まず、連結領域の大きさに対しては超音波パルスのビーム幅の広がりの影響を除くためビーム幅を差し引く。簡易的にはビーム幅を一定値として、所定値を差し引けば良い。より正確には超音波探触子１１ａ〜１１ｅからの距離が大きくなるほど、ビーム幅が大きくなることを考慮してビーム幅をビーム路程の関数として予め定めておき、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値に対するビーム幅を差し引けば良い。
【００３１】
次に、連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対しては、超音波パルスのビーム幅の広がりや、エネルギーの減衰を考慮して、例えば、ビーム路程についての非減少関数である正の補正係数を予め定めておき、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値に対する補正係数を乗じる。
傷種類判定部１６では、特徴量抽出部１５から出力される連結領域のチャネルの種類と、連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定する。
【００３２】
各チャネルでは、垂直チャネル（０°）がレール１０の頭部から底部にかけての水平裂を検出し、また、±４５°チャネルでは腹部から底部についての横裂を検出する。さらに、±７０チャネルによって頭部横裂を検出する。
レール１０における検出対象以外の部位、例えば、±７０チャネルでの腹部や底部に相当するビーム路程に対しては、反射エコー検出部１３における図示しないゲート回路によって反射エコーが検出されないため、傷種類の判定は所定の定数ｄ１，ｄ２，ｄ３に基づいて以下のように判定する。
（１）チャネルの種類が垂直チャネル（０°）であり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ１より小さい場合、頭部水平裂と判定する。
（２）チャネルの種類が垂直チャネル（０°）、ビーム路程の代表値が定数ｄ１以上であり、かつ、定数ｄ２より小さい場合、腹部水平裂と判定する。
（３）チャネルの種類が垂直チャネル（０°）であり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ２より小さい場合、底部水平裂と判定する。
（４）チャネルの種類が±４５°チャネルであり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ３より小さい場合、腹部横裂と判定する。
（５）チャネルの種類が±４５°チャネルであり、かつ、ビーム路程の代表値が定数ｄ３以上の場合、底部横裂と判定する。
（６）チャネルの種類が±７０チャネルの場合、頭部横裂と判定する。
【００３３】
重大性判定部１７では、傷種類判定部１６で判定された傷の種類と、特徴量抽出部１５で抽出した反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域の特徴量であるＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に基づいて、連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を判定する。
【００３４】
傷の重大性の大きな要素は傷の大きさであり、一般的にはＢスコープ画像上での大きさに対応するが、受信信号レベルにも反映され、傷の種類によっては、むしろ受信信号レベルの方が傷の大きさを良く表す場合がある。また、傷の重大性には、傷の大きさばかりでなくレール１０の表面からどれだけの深さまで達しているかの評価要素も関係し、かつ、傷の種類によって異なってくる。そこで重大性判定部１７では、傷の種類に応じた前記の特徴量から傷の重大性の評価基準を用いて、その傷の重大性を判定する。
【００３５】
この傷の重大性の具体的な判定方法は、例えば、連結領域の大きさをＬ、両端点中のレール１０の表面から離れた方のレール１０の表面からの距離をＤ、受信信号レベルの代表値をＨ、所定係数をｋ１，ｋ２及びｋ３として、傷の重大性を表す指数Ｓを次式（１）で算出する。この指数Ｓの値で重大性が判定される。
Ｓ＝ｋ１・Ｌ＋ｋ２・Ｄ＋ｋ３・Ｈ …（１）
このようにして得られた傷の位置などとともに、傷の種類や重大性の判定結果を表示部１８及び記録部１９で画面表示し、また、ハードディスクに記憶し、さらにハードコピーとして出力する。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の被検査体傷判定方法及び装置によれば、反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域ごとに判定を行い、また、従来の欠陥指示長さに代えてＢスコープ画像上での大きさを用いて判定しているため、傷の角度にかかわらず、実際の傷の大きさが評価できるようになる。さらに、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに加えて、受信信号レベルも利用して傷の大きさを推定している。また、端点位置に注目して傷が表面からどれだけの深さまで達しているかを考慮し、かつ、傷の種類に応じた適切な評価基準を用いている。したがって、個々の傷の重大性が高い信頼性で判定できるようになる。
【００３７】
また、Ｂスコープ画像上での傷の大きさに対してビーム幅の補正が行われ、かつ、受信信号レベルに対してビーム幅の広がり及び減衰を考慮したビーム路程に応じた補正が行われるため、より正確に傷の大きさが推定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被検査体傷判定方法及び装置の実施形態の構成を示すブロック図
【図２】図１中の多チャネル超音波探触器の詳細な構成を示す側面図
【図３】従来例にあって鉄道レールを超音波で探傷する際の計測状態を示す斜視図
【図４】従来の超音波探傷装置の構成を示すブロック図
【図５】従来例にあってレールに二つの傷が存在する検出状態を説明するための図
【図６】従来例にあって欠陥指示長さと実際の傷の大きさとの一致又は不一致の検出状態を説明するための図
【図７】従来例にあって欠陥指示長さが実際の傷の大きさよりも長くなる検出状態を説明するための図
【図８】従来例にあってビーム範囲と傷の大きさとの検出状態を説明するための図
【符号の説明】
１０：レール
１１：多チャネル超音波探触器
１１ａ〜１１ｅ：超音波探触子
１２：多チャネル超音波送受信部
１３：反射エコー検出部
１４：連結領域抽出部
１５：特徴量抽出部
１６：傷種類判定部
１７：重大性判定部
１８：表示部
１９：記録部
２０：移動距離センサ
Claims (14)
- 複数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーから前記被検査体の傷を判定する被検査体傷判定方法において、
複数チャネルにおけるチャネルごとの反射エコーのＢスコープ画像上での連結領域を抽出し、この抽出した前記連結領域の特徴量としての、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値及び前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を求め、次に、前記連結領域を構成する反射エコーが検出されたチャネルの種類と前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、前記連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定し、この判定された傷の種類と、前記連結領域のＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値とに基づいて、前記連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を判定することを特徴とする被検査体傷判定方法。 - 前記請求項１記載の被検査体傷判定方法において、
前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値が、前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値であることを特徴とする被検査体傷判定方法。 - 前記請求項１又は２記載の被検査体傷判定方法において、
前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、前記連結領域の重心に位置する反射エコーのビーム路程とすることを特徴とする被検査体傷判定方法。 - 前記請求項１又は２記載の被検査体傷判定方法において、前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値との差が最小の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程とすることを特徴とする被検査体傷判定方法。
- 前記請求項１，２，３又は４記載の被検査体傷判定方法において、
前記連結領域のＢスコープ画像上での大きさに対して、超音波パルスのビーム幅を差し引く補正を施すことを特徴とする被検査体傷判定方法。 - 前記請求項１，２，３，４又は５記載の被検査体傷判定方法において、
前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対して、この連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値が小さいほど、受信信号レベルの代表値が小さい値となる補正を施すことを特徴とする被検査体傷判定方法。 - 複数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーから前記被検査体の傷を判定する被検査体傷判定装置において、
前記複数チャネルにおけるチャネルごとに前記被検査体に放射した超音波パルスの反射の受信信号から反射エコーを検出する反射エコー検出部と、
前記反射エコー検出部で検出した反射エコーのチャネル毎のＢスコープ画像上での連結領域を抽出する連結領域抽出部と、
前記連結領域抽出部で抽出した前記連結領域の特徴量として、Ｂスコープ画像上での大きさ、端点位置、前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値及び前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を抽出する特徴量抽出部と、
前記連結領域抽出部で抽出した前記連結領域を構成する反射エコーを検出したチャネルの種類と、前記特徴量抽出部で抽出した前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値とから、前記連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の種類を判定する傷種類判定部と、
前記傷種類判定部で判定された傷の種類と、前記特徴量抽出部で抽出した前記連結領域のＢスコープ画像上での大きさ、端点位置及び前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値とに基づいて、前記連結領域を構成する反射エコーの反射源である傷の重大性を判定する重大性判定部と、
を備えることを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 前記請求項７記載の被検査体傷判定装置において、
前記特徴量抽出部で抽出する前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値を、前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの最大値とすることを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 前記請求項７又は８記載の被検査体傷判定装置において、
前記特徴量抽出部で抽出する前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、前記連結領域の重心に位置する反射エコーのビーム路程とすることを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 前記請求項７又は８記載の被検査体傷判定装置において、
前記特徴量抽出部で抽出する前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値を、前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値との差が最小の受信信号レベルの反射エコーのビーム路程とすることを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 前記請求項７，８，９又は１０記載の被検査体傷判定装置において、
前記特徴量抽出部が前記連結領域のＢスコープ画像上の大きさに対して、前記超音波パルスのビーム幅を差し引く補正を施すことを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 前記請求項７，８，９，１０又は１１記載の被検査体傷判定装置において、
前記特徴量抽出部が前記連結領域を構成する反射エコーの受信信号レベルの代表値に対して、前記連結領域を構成する反射エコーのビーム路程の代表値が小さいほど、前記受信信号レベルの代表値が小さくなるように補正を施すことを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 前記請求項７，８，９，１０，１１又は１２記載の被検査体傷判定装置において、
被検査体がレールであることを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 前記請求項７，８，９，１０，１１又は１２記載の被検査体傷判定装置を超音波レール探傷車におけるレール傷判定装置に適用することを特徴とする被検査体傷判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12430496A JP3638174B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 被検査体傷判定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12430496A JP3638174B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 被検査体傷判定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304365A JPH09304365A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3638174B2 true JP3638174B2 (ja) | 2005-04-13 |
Family
ID=14882029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12430496A Expired - Fee Related JP3638174B2 (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 被検査体傷判定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3638174B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2851662B1 (fr) * | 2003-02-24 | 2006-08-25 | Socomate Internat | Procede et dispositif de detection de discontinuites dans un milieu |
| JP2005156305A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Daido Steel Co Ltd | 内部欠陥の評価方法 |
| JP4969145B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2012-07-04 | 三菱重工業株式会社 | 超音波探傷データの処理方法、探傷データ処理プログラム及び超音波探傷データ処理装置 |
| CN110687206B (zh) * | 2019-11-06 | 2022-06-03 | 石家庄铁道大学 | 一种无砟轨道功能层缺陷成像方法 |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP12430496A patent/JP3638174B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09304365A (ja) | 1997-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4441369A (en) | Ultrasonic detection of extended flaws | |
| CN108956761A (zh) | 钢板全覆盖超声波检测装置及方法 | |
| CN110687208A (zh) | 一种基于双曲线定位的无基准Lamb波损伤监测方法 | |
| EP3537145B1 (en) | Method for measuring out-of-plane wrinkles in composite laminates | |
| US5661241A (en) | Ultrasonic technique for measuring the thickness of cladding on the inside surface of vessels from the outside diameter surface | |
| JPH07167842A (ja) | 超音波の屈折角の測定と制御を行うための方法および装置 | |
| US7240554B2 (en) | Method and device for sizing a crack in a workpiece using the ultrasonic pulse-echo technique | |
| JP2019197007A (ja) | 超音波探傷の判定装置、判定プログラム及び判定方法 | |
| JP2005156305A (ja) | 内部欠陥の評価方法 | |
| JP3638174B2 (ja) | 被検査体傷判定方法及び装置 | |
| JP2018084416A (ja) | 超音波検査装置及び超音波検査方法 | |
| JP3637146B2 (ja) | 被検査体傷判定方法及び装置 | |
| JP3848641B2 (ja) | 電磁波によるコンクリート検査方法及び電磁波によるコンクリート検査装置 | |
| JP2009058238A (ja) | 欠陥検査方法および装置 | |
| JP3616193B2 (ja) | 被検査体傷判定方法及び装置 | |
| JPH102887A (ja) | 被検査体傷判定方法及び装置 | |
| RU2621216C1 (ru) | Способ внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов | |
| JP2006220570A (ja) | 底部腐食検知装置及び底部腐食検知方法 | |
| JP5150302B2 (ja) | 超音波検査データ評価装置及び超音波検査データ評価方法 | |
| JP4738243B2 (ja) | 超音波探傷システム | |
| JP2609647B2 (ja) | 超音波探傷装置 | |
| JP4500391B2 (ja) | 超音波探傷画像表示方法及び超音波探傷画像表示装置 | |
| RU2714868C1 (ru) | Способ обнаружения питтинговой коррозии | |
| JP4632474B2 (ja) | 超音波探傷画像表示方法及び超音波探傷画像表示装置 | |
| JP4500390B2 (ja) | 被検査体傷判定方法及び被検査体傷判定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040817 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040916 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041214 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050107 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080121 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090121 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090121 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090121 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090121 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100121 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100121 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110121 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120121 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130121 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |