JP7181356B1 - Inspection equipment for pipe welds - Google Patents
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Abstract
【課題】配管溶接部の溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度を向上する。【解決手段】実施形態に係る配管溶接部の検査装置は、カメラとレーザー光計測装置と取付装置と検査部とを有する。カメラは、溶接により接続された第1の配管と第2の配管の溶接部を撮影する。レーザー光計測装置は、溶接部にレーザー光を照射して溶接部で反射したレーザー光を撮影することで画像を作成する。取付装置は、第1の配管もしくは第2の配管の周囲に配置されるレール台と、レール台に沿って溶接部の周囲を移動するリングレールギアと、リングレールギアにカメラおよびレーザー光計測装置を固定する取付台と、を有する。検査部は、カメラおよびレーザー光計測装置で撮影した画像に基づいて溶接部の溶接欠陥の有無を判断する。【選択図】図2An object of the present invention is to improve the accuracy of inspection for determining the presence or absence of weld defects in pipe welds. A pipe weld inspection apparatus according to an embodiment includes a camera, a laser beam measurement device, a mounting device, and an inspection unit. The camera photographs the welded portion of the first pipe and the second pipe that are connected by welding. A laser beam measuring device creates an image by irradiating a laser beam onto a welded portion and photographing the laser beam reflected by the welded portion. The mounting device includes a rail stand arranged around the first pipe or the second pipe, a ring rail gear that moves around the weld along the rail stand, and a camera and a laser light measuring device attached to the ring rail gear. and a mounting base for fixing the The inspection unit determines whether or not there is a weld defect in the weld based on the images captured by the camera and the laser beam measuring device. [Selection drawing] Fig. 2
Description
本発明は、配管溶接部の検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus for pipe welds.
プラント設備においては多数の配管が存在し、それぞれの建設・改造工事において膨大な量の配管の溶接が行われる。これらの配管溶接部の非破壊試験として、溶接部表面を直接観察して溶接欠陥の有無を判断する外観検査、溶接部に検査液を浸透させ浸透した検査液を現像して欠陥部を示す画像を表示させることで溶接欠陥の有無を判断する浸透探傷試験がある。非破壊試験には、そのほかに、溶接部を磁石化させてそこに磁粉を付着させて磁粉で形成された画像から溶接欠陥の有無を判断する磁粉探傷試験、溶接部に超音波を照射して反射した超音波を画像化することで溶接欠陥の有無を判断する超音波探傷試験、放射線の漏れ量を画像化することで溶接欠陥の有無を判断する放射線透過試験などがある。 A large number of pipes exist in plant facilities, and a huge amount of pipes are welded in each construction/modification work. As a non-destructive test of these pipe welds, visual inspection to determine the presence or absence of weld defects by directly observing the surface of the weld, penetration of inspection liquid into the weld, development of the permeated inspection liquid, and image showing the defective part There is a penetrant test that determines the presence or absence of welding defects by displaying . In addition to this, the non-destructive test includes a magnetic particle flaw detection test that determines the presence or absence of weld defects from the image formed by magnetizing the welded part and attaching magnetic particles to it, and irradiating the welded part with ultrasonic waves. There are ultrasonic testing that determines the presence or absence of welding defects by imaging reflected ultrasonic waves, and radiographic testing that determines the presence or absence of welding defects by imaging the amount of radiation leakage.
これらの試験で取得した膨大な量の検査画像を検証して溶接欠陥を発見するには、膨大な作業時間を要する。また、各試験で得られた画像から溶接欠陥の有無を判断するためには、熟練者の優れた検査技術が必要となる。この問題を解決するために、近年では、人工知能(AI)を用いた検査技術の開発が進められている。 It takes an enormous amount of work time to verify a huge amount of inspection images acquired by these tests and find welding defects. Also, in order to determine the presence or absence of welding defects from the images obtained in each test, a skilled person's excellent inspection technique is required. In order to solve this problem, in recent years, the development of inspection technology using artificial intelligence (AI) is underway.
例えば、可燃性ガスを通す配管では、微細な溶接欠陥であってもそこから可燃性ガスが漏れ、大きな事故の要因となる場合がある。したがって、溶接欠陥の判断には、溶接部の撮影部位を細かいピッチで移動させて撮影した膨大な量の画像を必要とする。例えば、直径1mの2本の配管を接続した溶接部の溶接欠陥を判断するために使用する検査画像の枚数は、千枚以上であることが好ましい。千枚以上の静止画像を撮影するためには膨大な作業時間を要する。作業者が溶接部の周囲をデジタルカメラで動画撮影し、撮影した動画から千枚以上の静止画像を生成することにより、画像の作成時間を低減することができる。しかしながら、作業者が溶接部の周囲を動画撮影した場合、カメラを移動させる速度や溶接部に対する撮影角度等の撮影条件を一定に保つことが困難である。撮影条件が一定でない状態で撮影された画像を使用して配管溶接部の溶接欠陥の有無を判断した場合、溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度が低下する恐れがある。 For example, in piping through which combustible gas passes, even a minute welding defect can cause a leak of combustible gas and cause a serious accident. Therefore, determination of welding defects requires an enormous amount of images captured by moving the imaged portion of the welded portion at a fine pitch. For example, it is preferable that the number of inspection images used to determine a weld defect in a weld connecting two pipes with a diameter of 1 m is 1,000 or more. A huge amount of work time is required to capture 1,000 or more still images. The operator takes a video of the surroundings of the welded part with a digital camera, and generates more than 1,000 still images from the taken video, thereby reducing the image creation time. However, when an operator shoots a moving image around the welded part, it is difficult to keep constant shooting conditions such as the moving speed of the camera and the shooting angle with respect to the welded part. If the presence or absence of a weld defect in a pipe welded portion is determined using an image that has been captured under unconstant photographing conditions, there is a risk that the accuracy of the inspection for determining the presence or absence of a weld defect will be degraded.
本発明は、上述の事情の下になされたもので、配管溶接部の溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度を向上することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the accuracy of inspection for determining the presence or absence of weld defects in pipe welds.
上記課題を解決するための実施形態に係る配管溶接部の検査装置は、カメラとレーザー光計測装置と取付装置と検査部とを有する。カメラは、溶接により接続された第1の配管と第2の配管の溶接部を撮影する。レーザー光計測装置は、溶接部にレーザー光を照射して溶接部で反射したレーザー光を撮影することで画像を作成する。取付装置は、第1の配管もしくは第2の配管の周囲に配置されるレール台と、レール台に沿って溶接部の周囲を移動するリングレールギアと、リングレールギアにカメラおよびレーザー光計測装置を固定する取付台と、を有する。検査部は、カメラおよびレーザー光計測装置で撮影した画像に基づいて溶接部の溶接欠陥の有無を判断する。 An inspection apparatus for a pipe welded portion according to an embodiment for solving the above problems includes a camera, a laser light measurement device, a mounting device, and an inspection section. The camera photographs the welded portion of the first pipe and the second pipe that are connected by welding. A laser beam measuring device creates an image by irradiating a laser beam onto a welded portion and photographing the laser beam reflected by the welded portion. The mounting device includes a rail stand arranged around the first pipe or the second pipe, a ring rail gear that moves around the weld along the rail stand, and a camera and a laser light measuring device attached to the ring rail gear. a mounting base for fixing the The inspection unit determines whether or not there is a weld defect in the weld based on the images captured by the camera and the laser beam measuring device.
以下、実施形態に係る配管溶接部の検査装置について、図を参照して説明する。説明にあたっては、相互に直行するX軸、Y軸、Z軸からなるXYZ座標系を適宜用いる。配管溶接部の検査装置は、溶接により接続された第1の配管と第2の配管の溶接部の溶接欠陥の有無を判断するための検査装置である。 Hereinafter, an inspection apparatus for a pipe welded portion according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In the description, an XYZ coordinate system consisting of mutually orthogonal X, Y, and Z axes is appropriately used. The pipe weld inspection device is an inspection device for determining the presence or absence of a weld defect in a weld between a first pipe and a second pipe that are connected by welding.
図1は、実施形態に係る配管溶接部の検査装置1のブロック図である。検査装置1は、カメラ11、レーザー光計測装置12、検査部20を有する。カメラ11およびレーザー光計測装置12は、後述する取付装置に取り付けられる。
FIG. 1 is a block diagram of an inspection apparatus 1 for pipe welds according to an embodiment. The inspection device 1 has a
カメラ11は、第1の配管と第2の配管とが溶接により接続された溶接部を撮影する撮影装置である。カメラ11は、撮影した画像の画像情報を検査部20に送信する。カメラ11は、自動的にピントを調整する調整機構を有している。カメラ11のレンズの周囲には複数のLEDが設けられている。複数のLEDは、LEDによる光の照射方向がカメラ11の撮影方向(カメラの光軸)と一致するように配置されている。
The
レーザー光計測装置12は、レーザー光を溶接部に向けて出力する出力部12aと溶接部で反射したレーザー光を受信する受信部12bとを有する。受信部12bは、溶接部で反射したレーザー光を撮影することで画像を作成するカメラである。受信部12bに使用するカメラには、カメラ11と同じカメラを使用することができる。ただし、受信部12bに使用するカメラには、LEDを配置しない。出力部12aは、溶接部に対して所定の角度(例えば、45度)でレーザー光が照射されるように配置される。所定の角度は、後述する取付台56を用いて調整する。受信部12bは、撮影方向が配管の中心を向くように配置される。溶接部に対するレーザー光の照射角度と溶接部で反射したレーザー光の受光角度とに角度差を設けることで、受信部で形成される画像には、溶接部のアンダーカットや余盛高さに応じた影が形成される。この影の形や大きさに基づいて溶接欠陥の有無を判断することができる。レーザー光の照射角度と受光角度との角度差を変えて撮影した画像により3次元画像を作成することで、溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度を向上することができる。
The laser
検査部20は、物理的には、CPU、記憶部、入力部および出力部を有するコンピュータである。記憶部には、人工知能(AI:Artificial Intelligence)を用いた検査用アプリケーションソフトウエア(解析プログラム)、人工知能を用いた解析に使用する教師ありデータが記憶されている。検査部20は、人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアと各種の計測装置で撮影した溶接部の画像に基づいて、溶接部の溶接欠陥の有無を判断する。
The
人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアは、市販のソフトウエアを使用することもできる。例えば、ニューラルネットワークで構成された機械学習、深層学習等のアルゴリズムを用いたソフトウエアを使用することができる。 Commercially available software can also be used as inspection application software using artificial intelligence. For example, it is possible to use software using algorithms such as machine learning and deep learning configured with neural networks.
教師ありデータは、後述する各試験で撮影した溶接部の複数の画像それぞれについて、溶接欠陥無しの画像には溶接欠陥無しの情報を、溶接欠陥有りの画像には溶接欠陥有りの情報を付加したデータである。具体的には、教師ありデータは、溶接部のアンダーカット、余盛の高さ、脚長、ごく微小なピットなどが微妙に異なる複数の画像それぞれに、溶接欠陥有りもしくは溶接欠陥無しの情報を付加することにより作成される。溶接欠陥有りもしくは溶接欠陥無しの判断は、各種の検査画像及び試験結果に基づいて、熟練した技術者により行われる。教師ありデータは多いほど好ましい。 For supervised data, for each of the multiple images of the weld zone taken in each test described later, information about no welding defect is added to the image without welding defect, and information about the presence of welding defect is added to the image with welding defect. Data. Specifically, the supervised data adds information on whether there are welding defects or not to each of the multiple images with subtle differences such as weld undercuts, reinforcement heights, leg lengths, and very small pits. Created by Judgment of presence or absence of weld defects is made by a skilled engineer based on various inspection images and test results. The more supervised data, the better.
検査部20は、入力部21,カメラ画像検査部22、レーザー画像検査部23、浸透探傷試験画像検査部24,磁粉探傷試験画像検査部25、超音波探傷試験画像検査部26,放射線浸透試験画像検査部27、出力部28を有する。
The
入力部21は、ネットインタフェース、USBインタフェース等を備える。入力部21は、カメラ11で撮影した溶接部の画像、レーザー光計測装置12で撮影した溶接部の画像の画像情報を入力する。また、入力部21は、浸透探傷試験,磁粉探傷試験、超音波探傷試験,放射線浸透試験により取得した溶接部の画像の画像情報を入力する。
The
浸透探傷試験では、溶接部に検査液を浸透させ、浸透した現像液を現像する。溶接部に欠陥がある場合、毛細管現象により検査液が溶接部に浸透する。浸透した検査液は周囲に広がるので、溶接欠陥個所が視認できない微細な穴の場合でも、溶接欠陥個所が視認可能な大きさの画像に拡大される。したがって、溶接欠陥個所を視認可能な画像として表示することができる。 In the penetrant testing, a test liquid is permeated into the weld, and the permeated developer is developed. If there is a defect in the weld, capillary action allows the test liquid to penetrate the weld. Since the permeated test liquid spreads around, even in the case of a minute hole in which the weld defect cannot be visually recognized, the weld defect can be magnified into a visible image. Therefore, the weld defect can be displayed as a visible image.
磁粉探傷試験では、配管内に磁石を配置する。配管の表面に欠陥があると磁束が欠陥箇所から漏洩する。配管の表面に磁粉を塗布すると、配管に欠陥がある場合、漏洩した磁束により漏洩箇所に磁粉が付着し、溶接欠陥個所を視認可能な画像として表示することができる。 In magnetic particle testing, a magnet is placed inside the pipe. If there is a defect on the surface of the piping, the magnetic flux leaks from the defect. When magnetic powder is applied to the surface of the pipe, if there is a defect in the pipe, the magnetic powder adheres to the leakage point due to the leaked magnetic flux, and the weld defect can be displayed as a visible image.
超音波探傷試験では、配管に超音波を照射し、反射した超音波の強度分布を画像として作成する。反射波の強度分布が一様でない場合、溶接欠陥がある可能性が高い。 In the ultrasonic flaw detection test, ultrasonic waves are applied to the pipe, and the intensity distribution of the reflected ultrasonic waves is created as an image. If the intensity distribution of reflected waves is not uniform, there is a high possibility that there is a weld defect.
放射線浸透試験では、配管内に放射線源を配置し、接続部から浸透した放射線によりフィルムを感光することで画像を作成する。溶接欠陥がある場合、溶接部から浸透する放射線の強度が高くなる。フィルムの感光範囲が広いほど、溶接欠陥がある可能性が高い。 In the radiation penetration test, a radiation source is placed inside the pipe and an image is created by exposing the film to radiation that has penetrated through the joint. If there is a weld defect, the intensity of radiation penetrating through the weld increases. The wider the exposure range of the film, the more likely there is a weld defect.
カメラ画像検査部22は、溶接部をカメラ11で撮影した画像に溶接欠陥の有無の情報が付加された教師ありデータと、人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアに基づいて、溶接部をカメラ11で撮影した検査対象の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。
The camera
レーザー画像検査部23は、レーザー光計測装置12で撮影した溶接部の画像に溶接欠陥の有無の情報が付加された教師ありデータと、人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアに基づいて、レーザー光計測装置12で撮影した検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。
The laser
浸透探傷試験画像検査部24は、浸透探傷試験で作成された溶接部の画像に溶接欠陥の有無の情報が付加された教師ありデータと、人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアに基づいて、検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。
The penetrant test
磁粉探傷試験画像検査部25は、磁粉探傷試験で作成された溶接部の画像に溶接欠陥の有無の情報が付加された教師ありデータと、人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアに基づいて、検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。
The magnetic particle inspection
超音波探傷試験画像検査部26は、超音波探傷試験で作成された溶接部の画像に溶接欠陥の有無の情報が付加された教師ありデータと、人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアに基づいて、検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。
The ultrasonic flaw detection
放射線浸透試験画像検査部27は、放射線浸透試験で作成された溶接部の画像に溶接欠陥の有無の情報が付加された教師ありデータと、人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアに基づいて、検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。
The radiation penetration test
出力部28は、液晶ディスプレイ、プリンター等で構成される。出力部28は、カメラ画像検査部22、レーザー画像検査部23、浸透探傷試験画像検査部24,磁粉探傷試験画像検査部25、超音波探傷試験画像検査部26,放射線浸透試験画像検査部27の少なくとも何れか一つが「溶接欠陥有り」と判断した場合、該当する溶接部について、「溶接欠陥有り」との検査結果を出力する。
The
次に、取付装置50について説明する。図2は、取付装置50の平面図である。図3は、取付装置50の正面図である。図3では、第1の配管101と第2の配管102と溶接部を溶接部Wと記載している。ここでは、図面に記載されているが本願発明に関係しない部分の説明はしない。取付装置50は、カメラ11およびレーザー光計測装置12を溶接部の周囲に沿って移動させることで、カメラ11およびレーザー光計測装置12による溶接部の3次元画像の作成を可能にするための装置である。
Next, the mounting
取付装置50は、レール台51,リングレールギア52,パンチ錠53,モーター・エンコーダー54,カメラ11をリングレールギア52に取り付ける取付台55,レーザー光計測装置12をリングレールギア52に取り付ける取付台56を備える。
The mounting
レール台51は、例えば鉄もしくはアルミニウム等の金属を素材として、リング状に形成された部材である。レール台51は、レール台本体511、リングレールギア52を保持する複数のレールガイド512、レールガイド512をレール台本体511に回転自在に保持する固定軸513を備える。
The
レール台本体511は、リング状の部材を2分割したレール台本体511aと511bからなる。図2および図3では、中心線の左側に記載された部分がレール台本体511aであり、右側に記載された部分がレール台本体511bである。レール台本体511は、レール台本体511aと511bとをパンチ錠53で連結することでリング状の部材となる。
The rail base
レールガイド512は、金属もしくは樹脂で形成された部材である。レールガイド512は、図3に示されるように、Z軸方向の中央付近に、溝512aを有する。この溝512aは、リングレールギア52をガイドするための溝である。図2に示されるように、レールガイド512は、リングレールギア52の外周および内周に沿って複数個所に配置される。レールガイド512は、レール台本体511から-Z方向に突出して配置された固定軸513に保持され、固定軸513を回転軸として回転する。
The
レール台51は、4本の装置保持脚58を有する(図2参照)。装置保持脚58は、配管の中心に向かってスライド可能なスライド部581と、配管の側面との接触面を形成する固定部582を有する(図3参照)。スライド部581は、配管の太さに応じた任意の位置で固定することができる。4本の装置保持脚58の固定部582を配管に接した状態でスライド部581を固定することで、レール台51は第1の配管101に固定される。装置保持脚58は、スライド部581があるので、レール台51を任意の太さの配管に固定することができる。
The
図4は、リングレールギア52について説明するための図である。図4に示されるように、リングレールギア52は、リング状に形成された第1部材521と第2部材522からなる。第1部材521と第2部材522の内周半径は同じである。第2部材522の外周半径は、第1部材521の外周半径よりも大きい。第1部材521の内周面と第2部材522の内周面とがそろうようにして、第1部材521は、第2部材522の-Z側の面に結合されている。第1部材521の外周には、歯車が形成されている。図2および図3では、第1部材521の内周に歯車が形成されているが、図4では、後述する歯車との嵌合をわかりやすくするために、第1部材521の外周に歯車が形成されている図を記載している。第1部材521の内周に歯車を形成した方が装置を多少小型化できる。しかし、計測の精度に影響しないので、歯車は、第1部材521の内周と外周のどちらに設けてもよい。第2部材522の板厚(Z軸方向の厚さ)は、外周に向かって薄くなるように形成されている。第2部材522の外周の板厚が薄くなった部分は、突起部522aを形成している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the
リングレールギア52は、複数のレールガイド512の溝512aに第2部材522の突起部522aを嵌合させて配置される。なお、図4では、リングレールギア52の内周側に配置されるレールガイド512の記載を省略している。また、リングレールギア52もレール台本体511aと511bのように2つの部材から構成されているが、図4では2つの部材の接続部分の記載を省略している。
The
図2および図3に戻り、モーター・エンコーダー54は、レール台51に固定されている。モーター・エンコーダー54は、蓄電池で動作する直流モーター541と歯車542を含んで構成されている(図3では、直流モーター541の記載を省略)。モーター・エンコーダー54は、図示しない制御部に搭載された計測用アプリケーションソフトウエアの指示に基づいて直流モーター541を回転させる。直流モーター541の回転軸は歯車542に接続されている。歯車542は、リングレールギア52の第1部材521の外周に形成された歯車と嵌合して配置される(図4参照)。モーター・エンコーダー54は、歯車542を回転させることとで、リングレールギア52をレール台51のレールガイド512に沿って回転させる。なお、モーター・エンコーダー54は、複数設けられてもよい。
Returning to FIGS. 2 and 3,
図2および図3に戻り、取付台55は、カメラ11をリングレールギア52に取り付けるための部材である。取付台55は、リングレールギア52に固定される。取付台55は、溶接部に対するカメラの撮影角度を調整する角度調整機構を有する。突合せ溶接やソケット溶接等の溶接条件に応じて撮影角度を調整することができる。また、取付台55は、溶接部とカメラ11との距離を調整する位置調整機構を有する。
Returning to FIGS. 2 and 3, the mounting
レーザー光計測装置12をリングレールギア52に取り付ける取付台56は、取付台55の設置位置に対して配管の中心線を挟んで180度離れた位置でリングレールギア52に固定される。取付台56は、溶接部に対するレーザー光の照射角度(XY平面上のレーザー光の照射方向と受光方向との角度、および、レーザー光の照射方向とZ軸との成す角度)を調整する角度調整機構561を有する。レーザー光計測装置12の出力部12aは、角度調整機構561に取り付けられる。レーザー光計測装置12の受信部12bは、撮影方向が配管の中心を向く方向となるように設置される。取付台56は、取付台55に角度調整機構561を追加することで構成することもできる。
A mounting
次に、図5を参照しながら、実施形態に係る配管溶接部の検査装置1を用いた検査処理について説明する。検査の前に、教師ありデータを作成して、検査装置1の記憶部に記憶しておく。具体的には、カメラ11で撮影した画像およびレーザー光計測装置12で撮影した画像について教師ありデータを作成し、記憶部に記憶する。また、浸透探傷試験,磁粉探傷試験、超音波探傷試験,放射線浸透試験により取得した画像についても教師ありデータを作成し、記憶部に記憶する。教師ありデータは多いほど好ましい。ここでは、浸透探傷試験,磁粉探傷試験、超音波探傷試験,放射線浸透試験は別途行われており、それぞれの試験結果の画像の画像情報が検査部20の入力部21に入力される場合について説明する。
Next, referring to FIG. 5, an inspection process using the inspection apparatus 1 for a pipe welded portion according to the embodiment will be described. Prior to inspection, supervised data is created and stored in the storage unit of the inspection apparatus 1. - 特許庁Specifically, supervised data is created for the image captured by the
最初に、取付装置50を配管の溶接部近傍に固定する(ステップS11)。具体的には、2つに分割されたレール台51と2つに分割されたリングレールギア52を配管を挟んでパンチ錠53で結合する。そして、装置保持脚58を調整することで、取付装置50を配管の溶接部近傍に固定する。レールガイド512の溝512aにリングレールギア52の第2部材522の突起部522aを嵌合させ、レールガイド512をレール台本体511に固定する。また、モーター・エンコーダー54の歯車542がリングレールギア52の第1部材521の外周に形成された歯車と嵌合するように位置決めをする。
First, the mounting
次に、カメラ11を取付台55に固定し、溶接部に対するカメラ11の撮影角度を所定の角度に調整する。また、レーザー光計測装置12を取付台56に固定し、溶接部に対するレーザーの照射角度およびレーザーの受光角度を所定の角度に調整する(ステップS12)。
Next, the
次に、計測用アプリケーションソフトウエアの指示に基づいて、モーター・エンコーダー54によりリングレールギア52を配管の周囲に回転させる。カメラ11およびレーザー光計測装置12は、計測用アプリケーションソフトウエアの指示に基づいて、リングレールギア52の移動速度に対応した速度で溶接部の画像を撮影する。カメラ11およびレーザー光計測装置12は、リングレールギア52が所定の距離(例えば、0.1mm)移動するごとに1枚の画像を取得できるように溶接部の画像を撮影する(ステップS13)。所定の距離は、必要とされる検査精度に応じて決められる。
The
カメラ11とレーザー光計測装置12の設置位置(例えば、180度離れた位置)が分かっているので、溶接部の任意の位置をカメラ11で撮影した画像と、同じ位置をレーザー光計測装置12で撮影した画像とを対応させることができる。具体的には、カメラ11とレーザー光計測装置12の設置位置、モーター・エンコーダー54の直流モーター541の回転量、およびカメラ11とレーザー光計測装置12の撮影タイミングとの関係に基づき、溶接部の任意の部分をカメラ11で撮影した画像と、同じ部分をレーザー光計測装置12で撮影した画像とを対応させる。カメラ11で撮影した画像と同じ部分を撮影したレーザー光計測装置12で撮影した画像とは、紐付けられて画像情報として記憶部に記憶される(ステップS14)。次に、必要に応じて、カメラ11の撮影角度、レーザー光計測装置12のレーザー照射角度を変えて、ステップS14の処理を繰り返す。カメラ11の撮影角度およびレーザー光計測装置12のレーザー照射角度を変えて撮影された画像も、溶接部の同じ部分を撮影した画像は、紐付けられて画像情報として記憶部に記憶される。撮影された画像それぞれは、その画像の溶接部における位置を特定可能な座標情報を付加されて記憶部に記憶される。
Since the installation positions of the
次に、浸透探傷試験,磁粉探傷試験、超音波探傷試験,放射線浸透試験による画像がある場合、その画像情報を検査部20に入力する(ステップS15)。 Next, if there is an image obtained by penetrant testing, magnetic particle testing, ultrasonic testing, or radiation penetrating testing, the image information is input to the inspection unit 20 (step S15).
検査部20は、入力された画像情報について、教師ありデータと人工知能を用いた検査用アプリケーションソフトウエアに基づいて、溶接欠陥の有無を解析する(ステップS16)。具体的にはカメラ画像検査部22は、カメラ11で撮影された検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。レーザー画像検査部23は、レーザー光計測装置12で撮影した検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。カメラ11で撮影された検査対象の画像とレーザー光計測装置12で撮影した検査対象の溶接部の画像とは紐付けられているので、カメラ画像検査部22とレーザー画像検査部23とは、溶接部の同じ個所を撮影した画像に基づいて、溶接欠陥の有無を判断することができる。
The
また、浸透探傷試験画像検査部24は、入力された検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。磁粉探傷試験画像検査部25は、入力された検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。超音波探傷試験画像検査部26は、入力された検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。放射線浸透試験画像検査部27は、入力された検査対象の溶接部の複数の画像それぞれが「溶接欠陥有り」に属するか「溶接欠陥無し」に属するかを判断する。
Further, the penetrant testing
そして、検査部20は、カメラ画像検査部22、レーザー画像検査部23、浸透探傷試験画像検査部24、磁粉探傷試験画像検査部25、超音波探傷試験画像検査部26、放射線浸透試験画像検査部27の何れかが、検査対象の複数の画像の何れかについて「溶接欠陥有り」と判断した場合、該当する溶接部に溶接欠陥があることを出力部28に出力する(ステップS17)。また、検査部20は、溶接欠陥有りと判断した根拠となる画像を、その画像の溶接部における位置を特定可能な座標情報とともに出力部28に出力する。
The
検査部20は、カメラ11で撮影した画像の画像情報、レーザー光計測装置12で撮影した画像の画像情報、浸透探傷試験で取得した画像情報、磁粉浸透探傷試験で取得した画像情報、超音波探傷試験で取得した画像情報、超音波探傷試験で取得した画像情報、放射線透過試験で取得した画像情報、それぞれにステップS16もしくはステップS17で行った溶接部の溶接欠陥の有無の判断結果の情報を付加した情報を新たな教師ありデータとして、記憶部に記憶されている教師ありデータに追加して記憶する(ステップS18)。このように、教師ありデータを蓄積することで、以後の溶接部の溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度を向上することができる。
The
以上に説明したように、本実施形態に係る配管溶接部の検査装置1は、カメラ11およびレーザー光計測装置12を取付て溶接部の周囲を回転する取付装置50を有する。取付装置50は、第1の配管もしくは第2の配管の周囲に配置されるレール台51と、レール台51に沿って溶接部の周囲を移動するリングレールギア52と、リングレールギア52にカメラ11およびレーザー光計測装置12を固定する取付台55,56と、を有する。この取付装置50を使用することにより、カメラ11およびレーザー光計測装置12は、溶接部に対して一定の角度と距離および一定の間隔を維持して、溶接部の画像を撮影することができる。したがって、本実施形態に係る配管溶接部の検査装置1は、配管溶接部の溶接欠陥の検査に使用する画像の品質を向上することができ、配管溶接部の溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度を向上することができる。
As described above, the pipe weld inspection apparatus 1 according to the present embodiment has the mounting
また、本実施形態に係る配管溶接部の検査装置1は、人工知能を用いた解析プログラムに基づいて溶接部の溶接欠陥を検出しているので、膨大な量の検査画像を検証する際の検査時間を短縮することができる。また、溶接欠陥の有無の判断には、熟練者の優れた検査技術を必要としない。 In addition, since the pipe weld inspection apparatus 1 according to the present embodiment detects weld defects in the weld based on an analysis program using artificial intelligence, inspection when verifying a huge amount of inspection images can save time. In addition, the judgment of the presence or absence of welding defects does not require an expert's excellent inspection technique.
また、本実施形態に係る配管溶接部の検査装置1は、溶接部の溶接欠陥の有無の判断結果の情報をそれぞれの検査画像の画像情報に付加することで新たな教師ありデータを作成し、新たに作成された教師ありデータを記憶部に記憶された教師ありデータに追加する。そして、追加された教師ありデータを含めて、以後の溶接部の溶接欠陥の有無の判断をする。このように、教師ありデータを増やすことにより、溶接部の溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度を向上することができる。 In addition, the inspection apparatus 1 for pipe welds according to the present embodiment creates new supervised data by adding information on the determination result of the presence or absence of welding defects in the welds to the image information of each inspection image, The newly created supervised data is added to the supervised data stored in the storage unit. Then, including the added supervised data, the presence or absence of welding defects in the subsequent welds is determined. By increasing the amount of supervised data in this way, it is possible to improve the accuracy of the inspection for determining the presence or absence of weld defects in welds.
また、本実施形態に係る配管溶接部の検査装置1は、カメラ11で撮影した画像の画像情報、レーザー光計測装置12で撮影した画像の画像情報、浸透探傷試験で作成した画像の画像情報、磁粉浸透探傷試験で作成した画像の画像情報、超音波探傷試験で作成した画像の画像情報、放射線透過試験で作成した画像の画像情報、のように複数の試験により作成した画像の画像情報について、人工知能を用いた解析プログラムに基づいて、溶接部の溶接欠陥の有無を判断する。これにより、溶接部の溶接欠陥の有無を判断するための検査の精度を向上することができる。
In addition, the inspection apparatus 1 for pipe welds according to the present embodiment includes image information of an image taken by the
なお、上記の説明では、検査部20が、カメラ画像検査部22、レーザー画像検査部23、浸透探傷試験画像検査部24,磁粉探傷試験画像検査部25、超音波探傷試験画像検査部26,放射線浸透試験画像検査部27を備える場合について説明したが、いずれかの検査部を省略することもできる。
In the above description, the
また、上記の説明では、教師ありデータの作成についての説明および検査装置1に溶接欠陥の有無の判断をさせるときの説明において、突合せ溶接やソケット溶接等の溶接条件、アーク溶接やガス溶接等の溶接条件、配管の材質や配管の大きさや厚さ等の条件、などを指定しない場合について説明した。これらの条件と紐付けて教師ありデータを作成し、検査装置1に溶接欠陥の有無の判断をさせるときに、これらの条件を指定して溶接欠陥の有無を判断することにより、検査精度の向上を期待することができる。 Further, in the above description, in the description of creating supervised data and in the description of making the inspection device 1 determine the presence or absence of welding defects, the welding conditions for butt welding, socket welding, etc., arc welding, gas welding, etc. The case where the welding conditions, the material of the pipe, the size and thickness of the pipe, and other conditions are not specified has been described. These conditions are linked to create supervised data, and when the inspection device 1 determines the presence or absence of welding defects, these conditions are specified to determine the presence or absence of welding defects, thereby improving inspection accuracy. can be expected.
また、上記の説明では、カメラ画像検査部22、レーザー画像検査部23、浸透探傷試験画像検査部24,磁粉探傷試験画像検査部25、超音波探傷試験画像検査部26,放射線浸透試験画像検査部27の少なくとも何れか一つが「溶接欠陥有り」と判断した場合に、該当する溶接部について、「溶接欠陥有り」との検査結果を出力する場合について説明した。他の実施形態としては、カメラ画像検査部22、レーザー画像検査部23、浸透探傷試験画像検査部24,磁粉探傷試験画像検査部25、超音波探傷試験画像検査部26,放射線浸透試験画像検査部27の二つ以上の検査部が「溶接欠陥有り」と判断した場合に、該当する溶接部について、「溶接欠陥有り」との検査結果を出力するようにしてもよい。
Further, in the above description, the camera
また、上記の説明では、検査部20の記憶部に予め教師ありデータを記憶しておく場合について説明した。しかし、検査に使用する人工知能を用いた解析プログラムはこれに限定されない。例えば、深層学習のアルゴリズムを用いた人工知能の場合、学習が進むにしたがって、内部での判断に使用される数式のパラメータが適正化されていく。溶接欠陥の有無の判断の正解率が十分に高くなった状態(例えば、正解率が99.9%以上)のパラメータを有する人工知能を使用する場合、教師ありデータを使用しなくても、溶接欠陥の有無の判断を行うことができる。
Also, in the above description, the case where supervised data is stored in advance in the storage unit of the
また、上記の説明では、取付装置50がカメラ11用の取付台55とレーザー光計測装置12用の取付台を備える場合について説明したが、取付台55に取り付けられたカメラ11を取り外し、レーザー光計測装置12を取付台55に取り付け、2回に分けてそれぞれの計測を行ってもよい。また、取付装置50が、超音波探傷試験等に使用する計測装置の取付台を備えてもよい。
In the above description, the case where the mounting
また、上記の説明では、レールガイド512が固定軸513によりレール台本体511に回転自在に保持される場合について説明したが、レールガイド512がレール台本体511に対して回転することなく固定されてもよい。
In the above description, the
(変形例1)
上記の説明では、カメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像のそれぞれに、溶接欠陥有りもしくは溶接欠陥無しの情報を付加して教師ありデータを作成する場合について説明した。他の実施形態として、カメラ11で撮影した溶接部の指定された部分の画像と、カメラ11で撮影した溶接部の部分と同じ部分にレーザー光を照射して溶接部で反射したレーザー光を撮影した画像とを紐付けた情報に、溶接欠陥有りもしくは溶接欠陥無しの情報を付加して教師ありデータを作成してもよい。カメラ11とレーザー光計測装置12とは、決められた位置(例えば、180度離れた位置)に配置されている。したがって、カメラ11とレーザー光計測装置12の設置位置、モーター・エンコーダー54の直流モーター541の回転量、およびカメラ11とレーザー光計測装置12の撮影タイミングとの関係に基づき、溶接部の任意の部分をカメラ11で撮影した画像と、同じ部分をレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けることができる。そして、溶接欠陥の有無を検査する際には、溶接部の同じ個所をカメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けた情報について、溶接欠陥の有無を判断する。この場合、カメラ画像検査部22とレーザー画像検査部23とは、一つの検査部となる。
(Modification 1)
In the above description, the case where supervised data is created by adding information indicating whether there is a welding defect or not to the image captured by the
配管の溶接部の形状は溶接部ごとに様々である。また、ごみの付着等により変色することもある。溶接部に変色があっても、溶接欠陥とは言えない。したがって、カメラ11で撮影した画像のみで溶接欠陥の有無を判断した場合、判断の正解率をあげることは困難である。一方、レーザー光計測装置12で撮影した画像のみで溶接欠陥の有無を判断した場合、レーザー光の照射角度との関係で溶接欠陥を抽出できない場合もあり、判断の正解率をあげることは困難である。上記の実施形態で説明したように、人工知能による両者の判断結果の論理和によって、溶接欠陥の有無を判断することもできる。カメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けない場合、例えば、カメラ11で撮影した画像に対してカメラ画像検査部22が「溶接欠陥有り」と判断し、レーザー画像検査部23が同じ位置の画像に対して「溶接欠陥無し」と判断した場合、検査装置1は、「溶接欠陥有り」と判断する。溶接欠陥がない場合でも溶接部に変色がある場合、このように誤って判断される可能性が高い。
The shape of the welded portion of the pipe varies from welded portion to welded portion. In addition, it may be discolored due to adhesion of dust or the like. Even if there is discoloration in the weld, it cannot be said to be a weld defect. Therefore, if the presence or absence of a welding defect is judged only by the image photographed by the
これに対し、カメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けた場合、検査装置1の判断結果が変わる可能性が高い。カメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けた場合と両者を紐付けない場合とでは、画像から抽出される特徴量が変わる可能性が高い。また、カメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けた場合、深層学習のアルゴリズムを用いた人工知能では、深層学習における中間層のパラメータの値が溶接欠陥の判断に特有な値に変わる可能性が高い。よって、カメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けた教師ありデータを作成し、カメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付けたデータについて、溶接欠陥の有無を判断することにより、検査精度の向上を期待することができる。
On the other hand, when the image captured by the
(変形例2)
変形例1の説明では、溶接部の同じ個所をカメラ11で撮影した画像とレーザー光計測装置12で撮影した画像とを紐付け、紐付けられた画像に対して、溶接欠陥有りもしくは溶接欠陥無しの情報を付加して教師ありデータを作成する場合について説明した。他の実施形態として、カメラ11で撮影した画像の画像情報、レーザー光計測装置12で撮影した画像の画像情報、浸透探傷試験で作成した画像の画像情報、磁粉浸透探傷試験で作成した画像の画像情報、超音波探傷試験で作成した画像の画像情報、放射線透過試験で作成した画像の画像情報、の複数の試験により作成した画像の画像情報を任意の組み合わせで紐付けた情報に、溶接欠陥の有無の情報を付加して教師ありデータを作成することもできる。
(Modification 2)
In the explanation of Modified Example 1, an image of the same part of the welded portion photographed by the
(変形例3)
変形例1および2に係る発明において、突合せ溶接やソケット溶接等の溶接条件、アーク溶接やガス溶接等の溶接条件、配管の材質や配管の大きさや厚さ等の条件、などの条件と紐付けて教師ありデータを作成する。そして、検査装置1に溶接欠陥の有無の判断をさせるときに、これらの条件を指定して溶接欠陥の有無を判断する。このように、溶接条件を指定して検査することにより、検査精度の向上を期待することができる。
(Modification 3)
In the inventions according to modifications 1 and 2, conditions such as welding conditions such as butt welding and socket welding, welding conditions such as arc welding and gas welding, conditions such as pipe material and pipe size and thickness, etc. to create supervised data. Then, when the inspection apparatus 1 determines whether or not there is a welding defect, these conditions are specified to determine whether or not there is a welding defect. In this way, by specifying welding conditions for inspection, it is possible to expect an improvement in inspection accuracy.
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1…検査装置
11…カメラ
12…レーザー光計測装置
12a…出力部
12b…受信部
20…検査部
21…入力部
22…カメラ画像検査部
23…レーザー画像検査部
24…浸透探傷試験画像検査部
25…磁粉探傷試験画像検査部
26…超音波探傷試験画像検査部
27…放射線浸透試験画像検査部
28…出力部
50…取付装置
51…レール台
511、511a、511b…レール台本体
512…レールガイド
512a…溝
513…固定軸
52…リングレールギア
521…第1部材
522…第2部材
53…パンチ錠
54…モーター・エンコーダー
541…直流モーター
542…歯車
55…取付台
56…取付台
561…角度調整機構
58…装置保持脚
581…スライド部
582…固定部
101…第1の配管
102…第2の配管
W…溶接部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...
Claims (9)
前記第1の配管もしくは前記第2の配管の周囲に配置されるレール台と、前記レール台に沿って前記溶接部の周囲を移動するリングレールギアと、前記リングレールギアに前記カメラおよび前記レーザー光計測装置を固定する取付台と、を有する取付装置と、
前記カメラおよび前記レーザー光計測装置で撮影した画像に基づいて前記溶接部の溶接欠陥の有無を判断する検査部と、
を有する配管溶接部の検査装置。 A camera for photographing the welded portion of the first pipe and the second pipe connected by welding, and irradiating the welded portion with a laser beam and photographing the laser beam reflected by the welded portion to create an image. a laser light measurement device;
A rail base arranged around the first pipe or the second pipe, a ring rail gear moving along the rail base around the welded portion, and the camera and the laser mounted on the ring rail gear. a mounting device having a mounting base for fixing the optical measurement device;
an inspection unit that determines the presence or absence of welding defects in the weld based on images captured by the camera and the laser beam measurement device;
Inspection device for pipe welds.
請求項1に記載の配管溶接部の検査装置。 The inspection unit receives supervised data obtained by adding information indicating whether there is a welding defect or not to image information indicating the image of the weld taken by the camera, and the image of the weld taken by the laser beam measuring device. Using supervised data obtained by adding information on whether there is a welding defect or not to the image information shown, and based on an analysis program using artificial intelligence, the presence or absence of a welding defect in the weld is determined.
The apparatus for inspecting welded portions of pipes according to claim 1 .
請求項1または2に記載の配管溶接部の検査装置。 The camera and the laser light measurement device are fixed at a predetermined position on the ring rail gear, and the laser light measurement device creates an image of the same position as the position of the welded part photographed by the camera.
3. The apparatus for inspecting welded portions of pipes according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の配管溶接部の検査装置。 The inspection unit includes image information indicating an image of the designated portion of the welded portion captured by the camera, and the laser light measurement device irradiating the designated portion of the welded portion with a laser beam to perform the welding. Based on an analysis program using artificial intelligence, using supervised data that adds information on whether there is a welding defect or not to the image information that shows the image of the laser light reflected by the part and the information that is linked. to determine the presence or absence of welding defects in the weld,
4. The apparatus for inspecting welded portions of pipes according to claim 3.
請求項2または4に記載の配管溶接部の検査装置。 The inspection unit adds the image information indicating the image of the welded portion photographed by the camera and the image information indicating the image of the welded portion photographed by the laser light measurement device to each of the image information indicating the welding of the welded portion with respect to the image information. adding information to the supervised data to which information on the determination result of the presence or absence of a defect is added, and determining the presence or absence of a welding defect in subsequent images of the welded portion;
5. The apparatus for inspecting welded portions of pipes according to claim 2 or 4.
浸透探傷試験により前記溶接部に浸透した検査液を現像した前記溶接部の画像を示す画像情報、磁粉浸透探傷試験により前記溶接部に付着した磁粉で表された前記溶接部の画像を示す画像情報、超音波探傷試験により計測した前記溶接部で反射した超音波による前記溶接部の画像を示す画像情報、放射線透過試験により得られた感光したフィルムによる前記溶接部の画像を示す画像情報、を入力する入力部を有し、
前記検査部は、
前記カメラで撮影した前記溶接部の画像を示す画像情報、前記レーザー光計測装置で撮影した前記溶接部の画像を示す画像情報、浸透探傷試験により取得した前記溶接部の画像を示す画像情報、磁粉浸透探傷試験により取得した前記溶接部の画像を示す画像情報、超音波探傷試験により取得した前記溶接部の画像を示す画像情報、放射線透過試験により取得した前記溶接部の画像を示す画像情報、の少なくとも何れか二つの情報を教師ありデータとして用いることにより、人工知能を用いた解析プログラムに基づいて、前記溶接部の溶接欠陥の有無を判断する、
請求項2に記載の配管溶接部の検査装置。 The inspection unit
Image information showing an image of the weld zone developed with a test solution that has permeated the weld zone by a penetrant test, and image information showing an image of the weld zone represented by magnetic particles adhering to the weld zone by a magnetic particle penetrant test. , image information indicating an image of the welded portion by ultrasonic waves reflected by the welded portion measured by an ultrasonic flaw detection test, and image information indicating an image of the welded portion by a photosensitive film obtained by a radiographic test. has an input unit for
The inspection unit
Image information indicating an image of the weld taken by the camera, image information indicating the image of the weld taken by the laser beam measurement device, image information indicating the image of the weld acquired by a penetrant test, magnetic powder Image information indicating an image of the weld obtained by penetrant testing, image information indicating an image of the weld obtained by ultrasonic testing, and image information indicating an image of the weld obtained by radiographic testing. Using at least any two pieces of information as supervised data to determine the presence or absence of welding defects in the weld based on an analysis program using artificial intelligence;
The apparatus for inspecting a pipe welded portion according to claim 2.
請求項1に記載の配管溶接部の検査装置。 the ring rail gear is driven by a motor-encoder to move along the rail platform and around the weld;
The apparatus for inspecting welded portions of pipes according to claim 1 .
請求項1に記載の配管溶接部の検査装置。 The mounting base has an adjustment mechanism that adjusts an imaging angle of the camera and the laser light measurement device with respect to the welded part,
The apparatus for inspecting welded portions of pipes according to claim 1 .
請求項2または4に記載の配管溶接部の検査装置。 The supervised data is created by adding information indicating whether there is a welding defect or not to each image information showing a plurality of images of the welded portion having different undercuts, reinforcement heights, and leg lengths. to be
5. The apparatus for inspecting welded portions of pipes according to claim 2 or 4 .
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