JP6795075B2 - 非破壊検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、非破壊検査方法に関する。

従来、非破壊検査方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、コンクリート内の鉄筋を磁化する励磁コイルと、磁化された鉄筋の磁気を検知するピックアップコイルとを備える非破壊検査装置が開示されている。また、ピックアップコイルは、１軸方向の磁気を検知する磁気センサを構成している。

特開２００５−２９２１１１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、鉄筋を磁化して、磁化された鉄筋の磁気を検知しているため、磁化させるための鉄筋の位置を予め把握しておく必要がある。また、１軸方向の磁気を検知する磁気センサを用いているため、鉄筋に対する磁気センサの検知する軸方向に応じて検出される波形（ピークの位置）が異なる。その結果、鉄筋の位置を予め把握していない場合、波形の解析を行うのに熟練度が必要になるため、検査対象物の解析を容易に行うことが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、検査対象物の解析を容易に行うことが可能な非破壊検査方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における非破壊検査方法は、検査対象物内において第１方向に延びる磁性体に対して交差する第２方向に、第１方向における位置が互いに異なる検査対象物上の複数の経路上を移動しながら、複数の経路の各々において、互いに直交する三軸の磁気成分を検知するステップと、複数の経路ごとに、検知した三軸の磁気成分を合成した１つの波形を、検査対象物内の磁気情報として取得するステップと、複数の経路の各々の波形を比較することにより、検査対象物内の破断および腐食を含む異常の有無を判別するステップと、を備える。

上記一の局面による非破壊検査方法において、好ましくは、三軸の磁気成分を検知するステップは、検査用三軸磁気センサおよび補償用三軸磁気センサにより三軸の磁気成分を検知するステップを含み、検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、検査用三軸磁気センサおよび補償用三軸磁気センサの検知結果に基づいて、検査対象物内の磁気情報を取得するステップを含む。このように構成すれば、地磁気や検査対象物の周辺にある磁性体などの影響を、検査用三軸磁気センサおよび補償用三軸磁気センサの検知結果に基づいて低減することができるので、検査対象物内の磁気を精度よく測定することができる。

この場合、好ましくは、検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、検査用三軸磁気センサにより検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果を、補償用三軸磁気センサにより検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果により補償して、検査対象物内の磁気情報を取得するステップを含む。このように構成すれば、検査用三軸磁気センサの検知結果から、補償用三軸磁気センサの検知結果を引くことにより、地磁気や検査対象物の周辺にある磁性体などの影響によるノイズを低減することができる。これにより、検査精度を向上させることができる。

上記一の局面による非破壊検査方法において、好ましくは、検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、三軸の磁気成分の検知結果から地磁気成分を低減した状態で、三軸の磁気成分を合成した１つの波形を、検査対象物内の磁気情報として取得するステップを含む。このように構成すれば、地磁気成分が低減された状態で検知した三軸の磁気成分が合成されるので、検査対象物内の磁性体の解析を精度よく行うことができる。

上記一の局面による非破壊検査方法において、好ましくは、検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、コンクリート内の鉄筋の磁気情報を取得するステップを含む。このように構成すれば、コンクリート内の鉄筋の腐食や破断を容易に検査することができる。

本発明によれば、上記のように検査対象物の解析を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態による非破壊検査装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による非破壊検査装置の信号処理を説明するための図である。 本発明の一実施形態による非破壊検査装置の検査ルートの一例を示した図である。 本発明の一実施形態による非破壊検査装置の磁気波形の一例を示した図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（非破壊検査装置の構成）
図１を参照して、本発明の一実施形態による非破壊検査装置１００の全体構成について説明する。

図１に示すように、非破壊検査装置１００は、コンクリート４内の鉄筋５の腐食や破断などを検査するように構成されている。つまり、非破壊検査装置１００は、コンクリート４を破壊することなく、内部の鉄筋５の様子を検査するように構成されている。非破壊検査装置１００は、自走ロボット１と、信号解析装置２と、ロボット制御装置３とを備えている。自走ロボット１は、三軸磁気センサ１１および１２と、アンプ１３および１４とを含んでいる。なお、信号解析装置２は、本発明の「制御部」の一例である。また、三軸磁気センサ１１および１２は、それぞれ、本発明の「検査用三軸磁気センサ」および「補償用三軸磁気センサ」の一例である。

自走ロボット１は、コンクリート４の表面４ａ上を移動しながら、コンクリート４内の磁気を検出するように構成されている。具体的には、自走ロボット１は、所定の検査ルートに沿って移動しながら、各地点において、三軸磁気センサ１１および１２により磁気を検出する。

三軸磁気センサ１１および１２は、互いに直交する三軸（ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸）の磁気成分を検知するように構成されている。三軸磁気センサ１１は、自走ロボット１の検査対象物（コンクリート４）側に配置されている。三軸磁気センサ１１は、主に、コンクリート４内の鉄筋５の磁気を検出する。三軸磁気センサ１１により検出されたｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の磁気情報の信号は、アンプ１３により増幅されて、信号解析装置２に送信される。

三軸磁気センサ１２は、三軸磁気センサ１１に対して検査対処物（コンクリート４）とは反対側に配置されている。つまり、三軸磁気センサ１２は、三軸磁気センサ１１よりも検査対象物に対して遠い位置に配置されている。三軸磁気センサ１２により検出されたｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の磁気情報の信号は、アンプ１４により増幅されて、信号解析装置２に送信される。三軸磁気センサ１１および１２は、それぞれ、フラックスゲート方式の磁気センサを含んでいる。三軸磁気センサ１１および１２のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、互いに略同じ方向になるように配置されている。

ここで、本実施形態では、信号解析装置２は、三軸磁気センサ１１および１２により検知した三軸（ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸）の磁気成分を合成して１つの波形にして検査対象のコンクリート４内の磁気情報を取得するように構成されている。具体的には、信号解析装置２は、三軸磁気センサ１１および三軸磁気センサ１２の検知結果に基づいて、コンクリート４内の磁気情報を取得するように構成されている。

また、信号解析装置２は、三軸磁気センサ１１および１２による検知結果から地磁気成分を低減した状態で、三軸の磁気成分を合成して１つの波形にして、検査対象のコンクリート４内の磁気情報を取得するように構成されている。なお、地磁気成分の磁気は、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を用いて、検査対象の磁気の検知結果から地磁気成分が低減される。

また、信号解析装置２は、三軸磁気センサ１１により検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果を、三軸磁気センサ１２により検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果により補償して、検査対象のコンクリート４内の磁気情報を取得するように構成されている。

ロボット制御装置３は、自走ロボット１の移動を制御するように構成されている。具体的には、ロボット制御装置３は、プログラムに基づいて自走ロボット１を検査ルートに沿って移動させるように構成されている。

（信号処理の説明）
図２を参照して、三軸磁気センサ１１および１２により検出された磁気の信号解析について説明する。

三軸磁気センサ１１により検出されたｘ軸方向の磁気信号Ｈｘａは、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）により地磁気成分が低減されて磁気信号Ｈｘ１となる。三軸磁気センサ１１により検出されたｙ軸方向の磁気信号Ｈｙａは、ＢＰＦにより地磁気成分が低減されて磁気信号Ｈｙ１となる。三軸磁気センサ１１により検出されたｚ軸方向の磁気信号Ｈｚａは、ＢＰＦにより地磁気成分が低減されて磁気信号Ｈｚ１となる。

三軸磁気センサ１２により検出されたｘ軸方向の磁気信号Ｈｘｂは、ＢＰＦにより地磁気成分が低減されて磁気信号Ｈｘ２となる。三軸磁気センサ１２により検出されたｙ軸方向の磁気信号Ｈｙｂは、ＢＰＦにより地磁気成分が低減されて磁気信号Ｈｙ２となる。三軸磁気センサ１２により検出されたｚ軸方向の磁気信号Ｈｚｂは、ＢＰＦにより地磁気成分が低減されて磁気信号Ｈｚ２となる。

三軸磁気センサ１１の検出結果に基づく磁気信号Ｈｘ１、Ｈｙ１およびＨｚ１は、式（１）により合成されて磁気信号Ｈ１となる。また、三軸磁気センサ１２の検出結果に基づく磁気信号Ｈｘ２、Ｈｙ２およびＨｚ２は、式（２）により合成されて磁気信号Ｈ２となる。

この場合、磁気信号Ｈ１には、鉄筋５の信号とノイズとが含まれる。また、磁気信号Ｈ２には、鉄筋５の信号とノイズとが含まれる。ノイズは、検査対象物の周辺に存在する磁性体などに起因する。たとえば、ノイズは、検査対象物の周辺を走行する車に起因する。

得られた磁気信号Ｈ１および磁気信号Ｈ２を、式（３）のようにして補償する。これにより、ノイズが低減された磁気信号Ｈとなる。つまり、鉄筋５は、三軸磁気センサ１１および１２に対して近距離であるため、三軸磁気センサ１１および１２において互いに異なるレベルの信号が検出される。一方、ノイズの要因となる磁性体は、三軸磁気センサ１１および１２に対して遠距離であるため、三軸磁気センサ１１および１２において略等しいレベルの信号が検出される。したがって、磁気信号Ｈ１から磁気信号Ｈ２を減ずることにより、ノイズが低減される。

得られた磁気信号Ｈは、検査箇所に沿ってデータが収集される。つまり、検査ルートに沿って検出された磁気情報は、場所毎に分布が記録される。たとえば、図３に示すように、検査ルートに沿って自走ロボット１が移動される。磁気信号Ｈは、Ｌｉｎｅ１〜４に沿って記録される。この場合、図４に示すように、Ｌｉｎｅ１〜４に対して、それぞれ、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのピークが現れる。磁気信号Ｈは、三軸の磁気成分が合成されているので、鉄筋５に近い位置でピークが検出される。Ｌｉｎｅ１〜４のピークＡは、鉄筋５ａに基づく信号である。また、Ｌｉｎｅ１〜４のピークＢは、鉄筋５ｂに基づく信号である。Ｌｉｎｅ１〜４のピークＣは、鉄筋５ｃに基づく信号である。Ｌｉｎｅ１〜４のピークＤは、鉄筋５ｄに基づく信号である。

ここで、Ｌｉｎｅ３におけるピークＣが、Ｌｉｎｅ２のピークＣおよびＬｉｎｅ４のピークＣに比べて小さくなっている。つまり、Ｌｉｎｅ３のピークＣは、前後のピークＣに比べて小さくなっている。この場合、Ｌｉｎｅ３のピークＣにおいて、破断や腐食などの異常があることが熟練者でなくても容易に判別することが可能である。

（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、三軸磁気センサ１１および１２により検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にして、検査対象のコンクリート４内の磁気情報を取得する信号解析装置２を設ける。これにより、三軸の磁気成分を合成した波形は、コンクリート４内の鉄筋５に最も近い位置でピークが現れるので、鉄筋５の位置を予め把握していない場合でも、合成した波形のピークを解析することにより、検査対象のコンクリート４内の鉄筋５の解析を容易に行うことができる。また、コンクリート４内の鉄筋５を磁化する必要がないので、鉄筋５を磁化する分の検知時間が長くなるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、信号解析装置２を、三軸磁気センサ１１および三軸磁気センサ１２の検知結果に基づいて、コンクリート４内の磁気情報を取得するように構成する。これにより、地磁気や検査対象のコンクリート４の周辺にある磁性体などの影響を、三軸磁気センサ１１および１２の検知結果に基づいて低減することができるので、検査対象のコンクリート４内の磁気を精度よく測定することができる。

また、本実施形態では、上記のように、信号解析装置２を、三軸磁気センサ１１により検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果を、三軸磁気センサ１２により検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果により補償して、検査対象のコンクリート４内の磁気情報を取得するように構成する。これにより、三軸磁気センサ１１の検知結果から、三軸磁気センサ１２の検知結果を引くことにより、地磁気や検査対象物の周辺にある磁性体などの影響によるノイズを低減することができる。これにより、検査精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、三軸磁気センサ１２を、三軸磁気センサ１１に対して検査対象物とは反対側に配置する。これにより、検査対象のコンクリート４内の磁気を三軸磁気センサ１１において強いレベルで検出して、地磁気や検査対象のコンクリート４の周辺にある磁性体などの磁気を三軸磁気センサ１１および１２の両方において略同レベルで検出することができるので、三軸磁気センサ１１の検知結果から、三軸磁気センサ１２の検知結果を引くことにより、地磁気や検査対象のコンクリート４の周辺にある磁性体などの影響によるノイズを容易に低減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、信号解析装置２を、三軸磁気センサ１１および１２による検知結果から地磁気成分を低減した状態で、三軸の磁気成分を合成して１つの波形にして、検査対象のコンクリート４内の磁気情報を取得するように構成する。これにより、地磁気成分が低減された状態で検知した三軸の磁気成分が合成されるので、検査対象のコンクリート４内の鉄筋５の解析を精度よく行うことができる。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、検査対象物として鉄筋コンクリートを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検査対象物として鉄筋コンクリート以外を用いてもよい。

また、上記実施形態では、２つの三軸磁気センサを備えた非破壊検査装置の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の非破壊検査装置は、１つの三軸磁気センサが設けられていてもよいし、３つ以上の三軸磁気センサが設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、自走ロボットにより三軸磁気センサが移動されて、各箇所の磁気が測定される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ユーザにより手動で三軸磁気センサが移動されて各箇所の磁気が測定されてもよいし、検査対象物を三軸磁気センサに対して移動させて各箇所の磁気が測定されてもよい。

また、上記実施形態では、検査用の三軸磁気センサと、補償用の三軸磁気センサとの測定する三軸の方向が互いに略同じ方向になるように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検査用三軸磁気センサと、補償用三軸磁気センサとの測定する三軸の方向が互いに異なる方向になるように配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、地磁気成分をバンドパスフィルタを用いて低減する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、地磁気成分をバンドパスフィルタ以外を用いて低減してもよい。たとえば、バンドパスフィルタ以外のフィルタ処理や、直流カットにより地磁気成分を低減してもよい。

また、上記実施形態では、三軸磁気センサがフラックスゲート方式の磁気センサを含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、三軸磁気センサはフラックスゲート方式以外の磁気センサにより構成されていてもよい。

２ 信号解析装置（制御部）
４ コンクリート（検査対象物）
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 鉄筋
１１ 三軸磁気センサ（検査用三軸磁気センサ）
１２ 三軸磁気センサ（補償用三軸磁気センサ）
１００ 非破壊検査装置

Claims (5)

1. 検査対象物内において第１方向に延びる磁性体に対して交差する第２方向に、前記第１方向における位置が互いに異なる前記検査対象物上の複数の経路上を移動しながら、前記複数の経路の各々において、互いに直交する三軸の磁気成分を検知するステップと、
   前記複数の経路ごとに、検知した三軸の磁気成分を合成した１つの波形を、前記検査対象物内の磁気情報として取得するステップと、
   前記複数の経路の各々の前記波形を比較することにより、前記検査対象物内の破断および腐食を含む異常の有無を判別するステップと、を備える、非破壊検査方法。
2. 前記三軸の磁気成分を検知するステップは、検査用三軸磁気センサおよび補償用三軸磁気センサにより三軸の磁気成分を検知するステップを含み、
   前記検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、前記検査用三軸磁気センサおよび前記補償用三軸磁気センサの検知結果に基づいて、前記検査対象物内の磁気情報を取得するステップを含む、請求項１に記載の非破壊検査方法。
3. 前記検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、前記検査用三軸磁気センサにより検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果を、前記補償用三軸磁気センサにより検知した三軸の磁気成分を合成して１つの波形にした結果により補償して、前記検査対象物内の磁気情報を取得するステップを含む、請求項２に記載の非破壊検査方法。
4. 前記検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、三軸の磁気成分の検知結果から地磁気成分を低減した状態で、三軸の磁気成分を合成した１つの前記波形を、前記検査対象物内の磁気情報として取得するステップを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非破壊検査方法。
5. 前記検査対象物内の磁気情報を取得するステップは、コンクリート内の鉄筋の磁気情報を取得するステップを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非破壊検査方法。

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