JPH02302663A - 非破壊検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、３次元の形状を持つ物体の非破壊検査技術
に係り、特に、物体の接着不良、剥離などの検査を行う
に好適な非破壊検査装置に関するものである。

［従来の技術〕 複合材、ハニカム材、制振鋼板などのように接着部を有
する物体の接着不良及び機械加工中または使用中におけ
る接着部の剥離の検出手段として、超音波共振法を用い
た剥離検出器が使われている。

剥離検出器は、被検査物の各検査点に対し、数百ＫＢ、
の強制振動を与え、その応答の大きさを出力させ、最大
応答を生じる周波数の値を比較することにより、被検査
物内部の接着部の剥離の有無を判定できるように構成さ
れている。尚、この剥離検出器を用いる場合、その操作
は作業員の手作業によって行われている。

一方、手作業によらず、ロボットを用いて非破壊検査を
行うことも考えられており、例えば、超音波を検査手段
に用いた鋼管、配管などに対する探傷ロボットがある。

尚、この種のロボットは。

一般に特定の形状を持った被検査物用に設計されており
、任意の３次元形状を持った被検査物に適用することは
できない。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前記剥離検出器を用いて正しく検査を行うた
めには、剥離検出器を被検査物に対してほぼ垂直でかつ
適当な押圧力を付与する必要があり、検査作業にわたっ
て細かく検査を行おうとすると、非常に手間がかかり、
検査に多大の時間がとられることになる。

この不都合を解消するためには、ロボットを用いて自動
化することが考えられるが、剥離検出器と被検査物の間
にかかる力を制御しながら検査する必要があり、通常の
ティーチングプレイバック式ロボットを用いての検査作
業はできない。

また、検査工程における省力化を目的として。

任意の３次元形状を持った各種の被検査物に対し、高速
かつ自動的に非破壊検査を行うことのてきるシステムの
提供が強く望まれている。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、任意の３次元形状をもった被検査物に対し、自動
的に非破壊検査が行えるようにした非破壊検査装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は任意の３次元形状
を備えた被検査物の接着部の接着不良。

剥離などを非破壊検査する非破壊検査装置において、ロ
ボットと、該ロボットの手首に取付けられてハンド座標
系の各方向に対する力及びモーメントを同時に測定する
力センサと、該力センサの先端に取付けられると共に、
所定周波数の強制振動を前記被検査物に付与してその剥
離などを検出する剥離検出器と、前記力センサによる測
定結果に基づいて剥離検出器を前記非検査物の検出面に
垂直性を保持しながら押圧接触させて検出データを得る
と共に、予め設定した条件に従って順次検査面に沿って
剥離検出器を移動させる検出手段とを設けるようにした
ものである。

［作用］ 上記手段によれば、ロボット作動部が任意の３次元形状
を有する被検査物に接触し、その際に得られる力センサ
の出力データによりて剥離検出器の検出面に対する垂直
性が保たれるように修正制御され、ついて剥離検出器が
検出面に押圧され、この状態で剥離検出が行われる。こ
のような操作は、指定されたスキャン範囲及び検査ポイ
ントに対し、順次自動的に実行される。従って、予め被
検査物の形状を測定するなどの処置が不要になり、剥離
検出器は被検査物の表面に沿って自動的に移動しながら
検査を行うので、人手を必要とすることがない。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の主要構成を示すブロック
図、第２図はこの発明にかかるロボットの手先部を示す
斜視図である。また、第３図は本発明の処理例を示すフ
ローチャートである。

この発明に用いられるロボットは６自由度を持った多関
節型であり、ロボットの手先部は第２図に示すように、
任意の位置及び姿勢をとることができる。そして、ハン
ド座標系Ｈｘ、Ｈｙ、）（ｚの各方向に対し、それぞれ
Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの力及びモーメントＴ　ｘ、Ｔ　ｙ、
Ｔ　ｚが作用している。ここで、ハンド座標系Ｈｘ、Ｈ
ｙ、Ｈｚは剥離検出器の先端を原点とする直交座標系で
あり、ロボットの手先の延長方向なＨｚと定め、手先に
対して垂直方向なＨｘ、Ｈｙと定めている。

さらに、ロボットｌの手首には、力センサ２が取付けけ
られており１手首にかかる力Ｆｘ、Ｆｙ。

Ｆｚ及びモーメントＴに、Ｔｙ、Ｔｚを同時に測定する
ことができる。また、力センサ２の先端には、剥離検出
器３が装着されている。

第１図に示すように、ロボットｌには手首を動かすため
のロボットコントローラ５が接続されると共に、力セン
サ２には得られたカデータを処理するための力センサ処
理装置６が接続されている。また、剥離検出器３には、
検査データを処理するための剥離検出器処理装置７が接
続されている。ロボットコントローラ５．力センサ処理
装置６及び剥離検出器処理装置７には、これらを総括制
御するためのホストコンピュータ８が接続されている。

このホストコンピュータ８は、第３図に示す処理を実行
するためのプログラムを内蔵のメモリに格納している。

さらに、ホストコンピュータ８には、処理結果などを表
示するためのグラフィックディスプレイ９が接続されて
いる。

次に、以上の構成による実施例の動作を、第３図のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。

第３図の処理の実行は、剥離検出器３を被検査物４の形
状に従って動かしながら行う、まず、検査開始の前の被
検査物４をロボットｌのＨｚ力方向離しておき、スキャ
ン範囲と検査ポイントのピッチ長の各々をホストコンピ
ュータ８に指定する。これにより、以後の検査は自動的
に行われる。

次に、剥離検出器３を被検査物４から離した状態のまま
、力センサ２の出力値Ｆ　ＸＯ＋　Ｆ　ＹｏｎＦｚｏ及
びＴｘｏ、　Ｔｙｏ、　Ｔｚｏを読込み、これをメモリ
に記憶する（　Ｓ　３１）、この値は重力の影響による
力及びモーメントである。この後、剥離検出器３をＨｚ
力方向移動させ、検出面を被検査物４に接触させる（　
Ｓ　３２）。

次に、剥離検出器３を被検査物４の被検査面に対し垂直
になるように移動させる（　Ｓ　３３）、即ち、剥離検
出器３と被検査物４とが斜めに接していると、力センサ
２のＨｘ、Ｈｙまわりのモーメントか生ずる。そこで、
ステップＳ３３でトルク値（Ｔｘ−Ｔｘｏ）、　（Ｔｙ
−Ｔｙｏ）がＯに近付くように、接触点を中心として剥
離検出器３を動かす、こうして、（Ｔｘ−Ｔｘｏ）、（
Ｔｙ−Ｔｙｏ）の値、即ちＨｘ、Ｈｙまわりのモーメン
トがＯになると、剥離検出器３か被検査物４の表面に対
して垂直になっていることになる。

次に、剥離検出器３をＨｚ力方向移動させ、（Ｆ　ｚ−
Ｆ　ｚｏ）が予め指定した数にｇｆの値になるように、
剥離検出器３を被検査物４に押圧する（Ｓ３４）、そし
て、この時の剥離検出器３による検出値を取込む（Ｓ　
３５）、ついで、剥離検出器３を−Ｈｚ方向へ移動させ
ながら、被検査物４より離間させる（　Ｓ　３６）。

次に、剥離検出器３をスキャン方向（ＨｘまたはＨｙ）
に予め指定したピッチ長だけ移動させ（Ｓ　３７）、こ
の状態のまま剥離検出を行う０以上のステップＳ３１〜
Ｓ３７を検出対象の検査面に移動させるごとに実行し、
検出対象の検査の終了が判定されると（Ｓ　３８）、す
べての処理が終了する。

尚、力センサ２の出力値は、その姿勢に応じて重力の影
響を受けるが、ステップＳ３１に記憶させた出力値Ｆ　
Ｘｏ、　Ｆ　ｙｏ、　Ｆ　ｚｏ、　Ｔｘｏ、　Ｔｙｏ、
　Ｔｚ。

を、その点における検査が終了するまでの間、オフセッ
トとして力センサ２の出力値から差し引くことにより重
力の影響を除去している。

以上のように、この発明によれば、剥離検出器３は被検
査物４の表面が曲面を有していても、その形状に倣って
移動するので、予め被検査物４の形状を測定するなどの
作業を行うことなく、自動検査が可能になる。

また、力センサ２の出力値Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚは剥離検出
器３と被検査物４の間にかかる力を示すのて、これらを
取込んだ際にその値が成る一定値以上になっていないこ
とをホストコンピュータ８側で確認した後、次の動作に
進むようにすれば、剥離検出器３と被検査物４の間に過
大な力がかかった場合に起こり得る破壊を防止すること
ができる。

さらに各検査点の位置や傾きは、ステップＳ３３におい
て、剥離検出器３か被検査物４の表面に対し、垂直にな
った時のロボットｌの各関節の角度から計算することが
できる。これにより、検査と同時に被検査物４の形状を
知ることが可能になり、この形状データを検査結果と共
に３次元グラフィックにより、グラフィックディスプレ
イ９に表示することができる。

次に、具体的実施例について説明する。

本発明においては、次の条０件で被検査物の接着部の剥
離検査を実施した。

被検査物：曲率半径は約２０１．の角を持つ制振鋼板（
プレス加工）、 ロボット　＝６自由度垂直多関節型。

力センサ　：定格荷重１５Ｋｇ、　）−ルクｌＯｇｃ＋
ａ、剥離検出器：検査対象物に合わせて２００〜３００
Ｋ）１．の強制振動を与え、その応答の大きさを出力す
るもの。

また、測定系は、ホストコンピュータ８と、ロボットコ
ントローラ５及び力センサ処理装置６との間はパラレル
ボートな介して通信を行い、剥離検出器処理装置７から
のデータはＡ／Ｄ変換器を介してホストコンピュータ８
に取込むものとした。そして、ロボットｌの基本操作は
、すべてホストコンピュータ８によって行うものとした
。

検査は第４図に示すように、検査範囲を５０．、ｘ５０
０．１．検査とッチ５．．として往復動させる如くに剥
離検出器３を移動させるものとした。第４図において、
黒点は検査点を示し、その黒点数は１２１個ある。この
各点に対して、剥離検出器３により２００〜３００ＫＨ
，の強制振動を与え、その応答に対する大きさを出力す
る。実施例では、内部剥離の生じている点では約２８０
ＫＨ，、正常な点では約２５０Ｋ）ｌ。

にて応答が最大となった。この２点の違いから剥離を検
出することができた。

第５図は応答かピークとなる周波数の値を黒と白で表し
、被検査物の形状と共に検査結果をグラフィック表示し
たものである。図中、白部分は２枚の鋼板に剥離が生じ
ている状況を示している。

また、本発明においては３次元形状を持つ複合材、ハム
ニカ材に対して剥離検査を実施した。この場合、形状の
情報は一切与えず、力センサ２からの情報を利用して行
ったが、剥離検出器３を被検査物の形状表面に添って剥
離の検出を行うことができた。特に、複合材については
、表面近くにおける剥離か検出でき、また、ハムニカ材
ではスキンとコアの剥離か検出可能であった。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、任意の３次元形状
を備えた被検査物の接着部の接着不良。

剥離などを非破壊検査する非破壊検査装置において、ロ
ボットと、該ロボットの手鋳に取付けられてハント座標
系の各方向に対する力及びモーメントを同時に測定する
力センサと、該力センサの先端に取付けられると共に、
所定周波数の強制振動を前記被検査物に付与してその剥
離などを検出する剥離検出器と、前記力センサによる測
定結果に基づいて剥離検出器を前記非検査物の検出面に
垂直性を保持しながら押圧接触させて検出データを得る
と共に、予め設定した条件に従って順次検査面に沿って
剥離検出器を移動させる検出手段とを設けるようにした
ので、予め被検査物の形状を測定するなどの処置が不要
になり、任意の３次元形状の被検査物に対する非破壊検
査を自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の主要構成を示すブロック
図、第２図はこの発明にかかるロボットの手先部を示す
斜視図、第３図は本発明の処理例を示すフローチャート
、第４図は本発明において行われた実施例におけるスキ
ャン及び検査点を示す説明図、第５図は制振鋼板の剥離
検査の結果をグラフィック表示した図である。 図中。 ｌ二ロボット ２：力センサ ３：剥離検出器 ４：被検査物 ５：ロボットコントローラ ６：力センサ処理装置 ７；剥離検出器処理装置 ８：ホストコンピュータ 代理人　弁理士　１）北　嵩　晴 第１図 ｙ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 任意の３次元形状を備えた被検査物の接着部の接着不良
   、剥離などを非破壊検査する非破壊検査装置において、
   ロボットと、該ロボットの手首に取付けられてハンド座
   標系の各方向に対する力及びモーメントを同時に測定す
   る力センサと、該力センサの先端に取付けられると共に
   、所定周波数の強制振動を前記被検査物に付与してその
   剥離などを検出する剥離検出器と、前記力センサによる
   測定結果に基づいて剥離検出器を前記非検査物の検出面
   に垂直性を保持しながら押圧接触させて検出データを得
   ると共に、予め設定した条件に従って順次検査面に沿っ
   て剥離検出器を移動させる検出手段とを具備することを
   特徴とする非破壊検査装置。