JP7222373B2 - 構造物の検査方法および診断方法 - Google Patents
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Description
このステップ1は、検査対象である構造物にX線を照射してデジタルX線透過画像を得るステップである。デジタルのX線透過画像を得るX線検査装置は、例えば、図1に示したようなシステムのものを用いることができる。図中、1はX線源、2はX線源を制御するコントローラ、3はX線源とコントローラを制御するパーソナルコンピュータ(PC)、4は検査対象である構造物である(図1には、一例として、鋼管を示した)。また、5は上記X線源3から放射され、検査対象である構造物を透過したX線を検知するX線検出器、6は上記X線検出器で検出したX線データをデジタル画像に変換するPCである。上記X線検出器は、デジタル画像を得る観点から、フラット・パネル・ディスプレイ(FPD(Flat Panel Detector))やイメージング・プレート(IP(Imaging
Plate))であることが好ましい。なお、上記図1に示したX線検査装置は一例であり、これに制限されるものではなく、例えば、PC3は必須ではない。
このステップ2は、上記X線透過画像を解析し、欠陥部と健全部とを判別するステップである。検査対象である構造物中に欠陥が存在するか否かの判別を行うフローの一例を図2に示した。まず、上記ステップ1で得られたままのX線画像(この画像を、以降、「元画像」とも称する)を解析し、欠陥の有無を判定するサブステップ1を実施する。このとき、大きな欠陥は、X線画像中の輝度差から欠陥部と健全部を容易に識別できる。しかし、小さな欠陥は、周囲の健全部との輝度差が小さいため、欠陥部の存在を認識できていないおそれがある。
そのため、元画像を対象とした解析だけでは、欠陥部が識別されず、微小欠陥を見逃すおそれが多分にある。
・膨張処理:注目した画素の近傍に、白色の画素が1つでもあれば、その注目画素を白色に置き換えることで二値画像の白色領域を増やす処理である。
・収縮処理:注目した画素の近傍に、黒色の画素が1つでもあれば、その注目画素を黒色に置き換えることで、膨張処理とは逆に、二値画像の白色領域を減らす処理である。
上記、膨張処理や収縮処理を施すことで、ノイズを低減することができる。
・コントラスト(ヒストグラム)の拡張処理:画像の明るさの分布を表すヒストグラム、すなわち輝度のヒストグラムに補正を加えることで、コントラストを強調し、より鮮明な画像を得る処理である。具体的には、元画像の輝度の階調数が256(8bit)で、輝度の最小値が0、最大値が255であった場合、輝度差が例えば1の場合、その輝度差は全階調数の0.4%でしかないので、輝度差があるのを識別することができない。そこで、例えば、元画像の輝度25を補正後の画像の輝度0とし、元画像の輝度50を補正後の画像の輝度255とした場合、元画像の輝度差1は、補正後の輝度差4に拡大することができる。
上記に示す方法の2以上を組み合わせて適用することも可能である。
なお、画像処理の方法として、上記方法に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよいことは勿論である。
このステップ3は、上記ステップ2において欠陥部が検出された場合には、次のステップ4において必要な欠陥部とその周囲の健全部の位置情報を記憶するステップである。なお、上記欠陥部と健全部の位置情報の他に、欠陥部が発見できた画像処理条件(ステップ2のサブステップ条件)も併せて記憶することが望ましい。これにより、例えば、欠陥が検出された位置の隣接部を検査する場合に、上記画像処理条件を優先的に採用することで、欠陥部の存在有無の判定および画像処理に必要な時間を短縮できる。
このステップは、上記欠陥部と健全部の位置情報に基づき、画像処理前のX線透過画像の欠陥部と健全部の所定面積における平均輝度と、上記欠陥部と健全部の平均輝度差を求めるステップである。ここで、画像処理前のX線透過画像(元画像)の欠陥部と健全部の平均輝度を求める理由は、画像処理を施した後の画像は、輝度が元画像から変化しているため、次のステップ5における欠陥部と健全部の厚さを求めるデータとして使用できないからである。なお、平均輝度を求める面積は、前述した欠陥有無の判別に用いる平均輝度を求めるときの面積(画素数)であればよい。
このステップは、画像処理前のX線透過画像(元画像)から求めた欠陥部および健全部の平均輝度から、欠陥部および健全部の厚さを求めるステップである。欠陥部および健全部の厚さを求める方法は、構造物と同じ材質の表面状態を有する肉厚が異なる試験片を用いて、肉厚と輝度との関係を予め求めておき、それと対比することで求めることができる。また、欠陥部および健全部の肉厚から、欠陥部の減肉厚も求めることができる。
そのためには、まず、事前に、何種類か作成した減厚試験片についてX線透過試験を実施し、その測定結果から、元板厚(健全部)の残肉厚と輝度差との関係を求めておく。その際、減厚部の減厚量が小さくて減厚部の板厚と元板厚との差が小さい場合には、測定精度が低下するので、複数の元板厚を有する減厚試験片を用意して、元板厚(健全部)の残肉厚と輝度差との関係を求めておくことが好ましい。本実施例においては、元板厚が5mmの鋼板と10mmの鋼板から作製した減厚試験片について予めX線透過試験を実施して、図4の関係を得た。なお、図4の縦軸に記載した中央・周辺輝度差とは、欠陥部(黒色部)の領域内の中央部の平均輝度と、周辺の減肉の無い健全部(白色部)の領域内の平均輝度との輝度差のことである。
次に、前述の手順によって欠陥部と判定された場所について、元画像における欠陥部と健全部の平均輝度差を求める。本実施例の場合は、すでに記載されたとおり15.4である。この平均輝度差から残肉厚を推定するために、あらかじめ求めた元板厚(健全部)の残肉厚と輝度差との関係、本実施例では図4を用いる。図4において、平均輝度差が15.4の場合に対応する残肉厚は4mmと読み取れる。すなわち、残肉厚が4mmであると推定される。これは、供試材である試験片の穴部の板厚4mm(=板厚5mm-穴深さ1mm)と一致している。このことから、本発明の有効性が確認できた。
2:X線源のコントローラ
3:X線源制御用パーソナルコンピュータ(PC)
4:検査対象(鋼管)
5:X線検出器
6:X線検出器用パーソナルコンピュータ(PC)
X:X線
Claims (4)
- 検査対象である構造物にX線を照射してデジタルX線透過画像を得るステップ1と、
上記デジタルX線透過画像に対して、膨張処理、収縮処理およびコントラスト拡張処理(ヒストグラムの拡張処理)のいずれか1の画像処理を、あるいは2以上を組み合わせた画像処理を、複数回、順次実施するサブステップからなる画像処理を施した画像と、上記デジタルX線透過画像と、から欠陥部と健全部とを判別するステップ2と、
上記欠陥部と健全部の位置情報を記憶するステップ3と、
上記位置情報に基づき、上記画像処理前のデジタルX線透過画像の欠陥部と健全部のそれぞれについて所定面積における平均輝度を求め、さらに、上記欠陥部と健全部との平均輝度の差を求めるステップ4と、
上記欠陥部および健全部の平均輝度およびそれらの輝度差と、予め求めておいた、欠陥部および健全部の肉厚と輝度の関係と、を対比することで欠陥部および健全部の肉厚を求めるステップ5を有することを特徴とする構造物の検査方法。 - 上記ステップ2は、ステップ1で得たデジタルX線透過画像および該デジタルX線透過画像に画像処理を施した画像において、所定面積の平均輝度と健全部の平均輝度との差が、全階調数の1%以上である部分を欠陥部と判別することを特徴とする請求項1に記載の構造物の検査方法。
- 上記構造物が、配管であることを特徴とする請求項1または2に記載の構造物の検査方法。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の構造物の検査方法を用いて構造物の減肉厚または残肉厚を求め、構造物の健全性を評価することを特徴とする構造物の診断方法。
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