JPH05256632A - Damage inspecting method for metal member and damage inspecting device - Google Patents

Damage inspecting method for metal member and damage inspecting device

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JPH05256632A
JPH05256632A JP4053845A JP5384592A JPH05256632A JP H05256632 A JPH05256632 A JP H05256632A JP 4053845 A JP4053845 A JP 4053845A JP 5384592 A JP5384592 A JP 5384592A JP H05256632 A JPH05256632 A JP H05256632A
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metal member
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cluster
damage
determined
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眞琴 林
Toshiharu Ueyama
淑治 植山
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Abstract

PURPOSE:To provide a damage inspecting device of a metal member capable of precisely inspecting the damage of the metal member in a short time, easily controlling the obtained damage data, and automatically and precisely judging the residual life of the metal member based on the degree of the damage. CONSTITUTION:A metal member (shaft) 1 is set on an inspecting device, an optical microscope 11 is moved to an inspection portion, and the image of the optical microscope 11 is picked up by a video camera 12 and processed by an image processing device 16. A computer 20 judges whether cracks are generated or not on the shaft 1 as damage based on the image-processed data. When the computer 20 recognizes the cracks, it confirms the shape of the cracks via the connection processing or integration processing with other cracks. The computer 20 analyzes the distribution of the confirmed cracks, determines the maximum length of the cracks, and judges the residual life of the shaft 1 based on a master curve of crack progress.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属部材の損傷検査方
法および損傷検査装置に係り、特に、火力発電所のボイ
ラ給水ポンプ軸等の回転体の顕微鏡画像を画像処理し、
得られた輝度分布から回転体表面の腐食疲労き裂や腐食
ピットを判別し、腐食疲労き裂の分布の最大長さを求
め、回転体等の金属部材の余寿命を自動的に診断する装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a damage inspection method and damage inspection apparatus for metal members, and more particularly, it processes a microscope image of a rotating body such as a boiler feed pump shaft of a thermal power plant,
A device that determines corrosion fatigue cracks and corrosion pits on the surface of a rotating body from the obtained luminance distribution, finds the maximum length of the distribution of corrosion fatigue cracks, and automatically diagnoses the remaining life of metal members such as rotating bodies. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】高温雰囲気のもとで繰返し荷重を受ける
機械構造物には、発電プラント用高速ポンプ等がある。
このような高速ポンプにおいては、ポンプを構成する機
械構造物が、起動,停止の繰返しまたは負荷の変動に伴
い、熱疲労と単なる疲労損傷とを同時に受ける。その結
果、疲労と材料の経年劣化に由来する損傷とが累積し、
部品にき裂を生じさせ、構造強度を低下させる。
2. Description of the Related Art There are high-speed pumps for power plants and the like as mechanical structures that are subjected to repeated loads under a high temperature atmosphere.
In such a high-speed pump, a mechanical structure that constitutes the pump is subjected to thermal fatigue and simple fatigue damage at the same time due to repeated start and stop or load fluctuation. As a result, fatigue and damage due to aging of materials accumulate,
It causes cracks in parts and reduces structural strength.

【0003】このような場合、機械構造物としての強度
上の余寿命を評価し、適切に管理しないと、機器の破損
やそれに起因するプラントの大事故に至るおそれがあ
る。特に、高速ポンプのシャフトは、機器構成で重要な
位置にあるので、強度上の余寿命を正しく評価しなけれ
ばならない。そのため、シャフトに損傷としてのき裂が
発生しているか否か検査することが要請されている。
[0003] In such a case, if the remaining mechanical strength as a mechanical structure is not evaluated and properly managed, damage to the equipment or a large accident in the plant may result. In particular, the shaft of a high-speed pump is in an important position in the equipment configuration, so the remaining life in terms of strength must be evaluated correctly. Therefore, it is required to inspect whether the shaft has a crack as a damage.

【0004】機械構造物を検査する技術は、従来種々の
ものが提案され、実用に供されている。一般的な非破壊
検査法としては、検査者が金属材料の表面のき裂を目視
で確認する方法,染色探傷法(PT),磁粉探傷法(M
T)等の検査方法が主に用いられ、き裂等の損傷の有無
を判定している。染色探傷法(PT)とは、染色液を被
検査物であるシャフトの表面に吹き付け、そのシャフト
の表面を拭き取り、シャフトのき裂部分に染み込んだ染
色液を確認し、き裂などの損傷を認識する方法である。
磁粉探傷法(MT)とは、磁化させたシャフトにき裂等
の損傷部分があると、磁束の乱れが生ずるので、小さな
磁極を損傷部分に吸着させ、見やすくするために蛍光を
当て、損傷部分を光らせて認識する方法である。これら
非破壊検査法としては、超音波やX線フォトグラフと画
像処理装置とを組合せた方式も知られている。
Various techniques for inspecting mechanical structures have been proposed and put to practical use. As a general nondestructive inspection method, an inspector visually confirms a crack on the surface of a metal material, a dye flaw detection method (PT), a magnetic particle flaw detection method (M
The inspection methods such as T) are mainly used to determine the presence or absence of damage such as cracks. The dye flaw detection method (PT) is a method in which a dyeing solution is sprayed onto the surface of the shaft to be inspected, the surface of the shaft is wiped off, and the dyeing solution soaked in the cracked part of the shaft is checked to check for damage such as cracks. It is a method of recognition.
The magnetic particle flaw detection (MT) is a magnetic flux disturbance when a magnetized shaft has a damaged portion such as a crack. Therefore, a small magnetic pole is attracted to the damaged portion and fluorescent light is applied to the damaged portion for easy viewing. Is a method of recognizing by shining. As these nondestructive inspection methods, a method in which an ultrasonic wave or X-ray photograph and an image processing device are combined is also known.

【0005】しかし、一般的な非破壊検査法としての染
色探傷検査や磁粉探傷検査においては、検査者が目視で
損傷の有無や大きさを確認するので、たとえ熟練検査者
であっても、微小な損傷の有無や損傷の程度を正確に判
定することは困難であった。
However, in the dye flaw detection and the magnetic particle flaw detection, which are general nondestructive inspection methods, the inspector visually confirms the presence or absence of damage and the size of the flaw. It was difficult to accurately determine the presence or absence of significant damage and the extent of damage.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開昭60−
149970号公報は、高温耐圧部材から採取した試料
の断面または研磨面を顕微鏡で観察する損傷検出方法を
提案している。この従来例においても、検査者が目視で
損傷の有無や大きさを確認するので、たとえ熟練検査者
であっても、微小な損傷の有無や損傷の程度を正確に判
定することは困難であった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
Japanese Patent No. 149970 proposes a damage detection method in which a cross section or a polished surface of a sample taken from a high temperature pressure resistant member is observed with a microscope. Also in this conventional example, since the inspector visually confirms the presence or absence of damage and the size thereof, it is difficult for even a skilled inspector to accurately determine the presence or absence of minute damage and the degree of damage. It was

【0007】特開平1−187454号公報は、金属試
料の顕微鏡画像をテレビカメラで撮像し、画像解析装置
で解析する方法を概略的に一応述べてはいる。しかし、
実質的な解析手法を全く記載していない。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 1-187454 briefly describes a method of capturing a microscopic image of a metal sample with a television camera and analyzing the image with an image analyzer. But,
No substantial analysis method is described.

【0008】『材料試験技術』Vol.1,No1(1989年1月)
の「材料強度における表面微小き裂検出への画像処理技
術」は、光学顕微鏡とビデオカメラと画像処理装置とに
より、き裂の進展や疲労の挙動状態を検出することを論
じている。
"Material Testing Technology" Vol.1, No1 (January 1989)
"Image processing technology for surface microcrack detection in material strength" discusses detection of crack propagation and fatigue behavior by an optical microscope, a video camera, and an image processing device.

【0009】特開昭61−151411号公報は、撮像
した結果の2値画像におけるドット密度に基づいて欠陥
を評価する方法を提案している、この従来例において
は、ドット密度が低い位置でもき裂等の欠陥が連続して
存在することを考慮していない。したがって、き裂の長
さや大きさを過小評価してしまうおそれがある。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-151411 proposes a method for evaluating defects based on the dot density in a binary image obtained as a result of imaging. In this conventional example, it can be used even at a position where the dot density is low. The fact that defects such as cracks exist continuously is not considered. Therefore, the length and size of the crack may be underestimated.

【0010】特開平2−208563号公報は、仮想粒
界からの点状介在物の析出位置とばらつきとを計算判定
する鋼材の評価装置を提案している。この判定方法にお
ける点状介在物の点列抽出機構をき裂損傷の検査に適用
した場合、き裂の特性が考慮されていないので、き裂が
連続してどこまで伸びているかを判定することは困難で
あった。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-208563 proposes a steel material evaluation apparatus for calculating and determining the precipitation position and variation of point inclusions from a virtual grain boundary. When the point sequence extraction mechanism of point inclusions in this determination method is applied to the inspection of crack damage, the characteristics of the crack are not taken into consideration, so it is not possible to determine how far the crack extends continuously. It was difficult.

【0011】特願昭59−260759号公報は、発電
設備のボイラ,タービンにおける損傷評価技術として、
ビデオカメラと画像処理手段とを用いてクリープ疲労部
位の中の微視的なき裂を一度に広範囲にサンプリング
し、極値統計法により最大き裂長さを推定している。
Japanese Patent Application No. 59-260759 discloses a technique for evaluating damage in a boiler or turbine of a power generation facility.
Using a video camera and image processing means, microscopic cracks in the creep fatigue region are sampled over a wide area at once, and the maximum crack length is estimated by the extreme value statistical method.

【0012】この従来例においては、極値統計法等を用
いた推定でき裂余寿命を判定しているので、実用に際し
ては信頼性が低かった。また、シャフトの損傷のデータ
採取やデータ処理や解析に時間が掛かるばかりでなく、
定量的なデータ把握および蓄積が困難であった。
[0012] In this conventional example, the remaining crack life can be estimated by using the extreme value statistical method or the like, so that the reliability is low in practical use. Moreover, not only does it take time to collect data on shaft damage, process data, and analyze data,
It was difficult to grasp and accumulate quantitative data.

【0013】特開昭61−201105号公報は、2値
画像における陰影の面積に基づいて、塗膜層等の表面状
態を評価する方法を提案している。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-201105 proposes a method for evaluating the surface condition of a coating layer or the like based on the area of a shadow in a binary image.

【0014】一般に、損傷がき裂である場合には、疲労
が蓄積するに従ってそのき裂が更に進展するおそれがあ
るので、金属部材の交換を検討しなければならないが、
損傷が腐食ピットである場合は、グラインダ等によりそ
の腐食ピットを削り取れば、金属部材を継続して使用で
きる。この従来例を金属部材の損傷検査に適用した場
合、き裂欠陥か腐食ピットかの区別ができず、他の評価
方法を併用する必要があった。
Generally, when the damage is a crack, the crack may further grow as fatigue accumulates. Therefore, replacement of the metal member should be considered.
If the damage is a corrosion pit, the metal member can be continuously used by scraping off the corrosion pit with a grinder or the like. When this conventional example is applied to a damage inspection of a metal member, it is impossible to distinguish between a crack defect and a corrosion pit, and it is necessary to use other evaluation methods together.

【0015】特開昭62−53791号公報および特開
平2−269967号公報は、デジタル画像から画素数
を抽出し微生物や細胞を検出する方法を提案している。
Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-53791 and 2-269967 propose a method of detecting the number of pixels from a digital image to detect microorganisms and cells.

【0016】これら生きている微生物や細胞の検出方法
を金属部材の損傷検査に適用した場合、微生物のコロニ
ーや細胞の分布様式とき裂の発生様式との違いが考慮さ
れていないので、き裂の形状や長さを誤判定してしまう
おそれがあった。
When these methods for detecting living microorganisms and cells are applied to the damage inspection of metal members, the difference between the distribution pattern of microorganisms and cells and the generation mode of cracks is not taken into consideration. There was a risk of misjudging the shape and length.

【0017】本発明の目的は、金属部材の損傷を短時間
で高精度に検査でき、得られた損傷データを容易に管理
でき、しかも、損傷の度合いに基づいて金属部材の余寿
命を自動的に判定可能な金属部材の損傷検査方法および
損傷検査装置を提供することである。
It is an object of the present invention to inspect a metal member for damage in a short time with high accuracy, to easily manage the obtained damage data, and to automatically determine the remaining life of the metal member based on the degree of damage. It is to provide a damage inspection method and a damage inspection device for a metal member that can be determined in a very simple manner.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で
拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル
信号に変換し、デジタル信号に基づいて損傷としての欠
陥の発生の有無を判定する金属部材の損傷検査方法にお
いて、画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの
集合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んで
いれば、そのクラスタを欠陥と判定し、クラスタの両先
端のピクセルの座標から欠陥の概略傾きを求め、クラス
タの先端から概略傾き方向との関連において所定範囲の
ピクセルをベクトルサーチし、ピクセルがあれば、その
ピクセルを同じ欠陥に含まれると判定し、含まれると判
定された前記ピクセルの先端から再びベクトルサーチ
し、新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥
全体と判定し、前記欠陥の長さと角度とを算出する金属
部材の損傷検査方法を提案するものである。
In order to achieve the above object, the present invention enlarges an image of a portion to be inspected of a metal member with an optical microscope and converts the luminance distribution of the imaged enlarged image into a digital signal. In a damage inspection method for a metal member for determining the presence or absence of a defect as a damage based on a digital signal, a cluster which is a set of pixels left after image processing of an image luminance distribution includes a predetermined number or more of pixels. If so, it is determined that the cluster is a defect, the approximate inclination of the defect is obtained from the coordinates of the pixels at both ends of the cluster, and a pixel in a predetermined range is vector-searched in relation to the approximate inclination direction from the end of the cluster. If so, it is determined that the pixel is included in the same defect, vector search is again performed from the tip of the pixel determined to be included, and a new pixel is determined. Lost the point of the cluster determines that the entire defects, proposes a damage inspection method for a metal member for calculating the length and angle of the defect.

【0019】前記ベクトルサーチにおいては、欠陥と判
定されたクラスタの両先端からのベクトルサーチが終了
する毎に、クラスタ内と認識されたピクセルの先端から
所定直径の円内でまたは所定の長方形内で改めてベクト
ルサーチすることができる。
In the vector search, each time the vector search from both ends of the cluster determined to be defective is completed, within a circle with a predetermined diameter or within a predetermined rectangle from the ends of the pixels recognized as within the cluster. A vector search can be performed again.

【0020】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で拡大撮像
し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル信号に変
換し、デジタル信号に基づいて損傷としての欠陥の発生
の有無を判定する金属部材の損傷検査方法において、画
像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集合であ
るクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでいれば、
そのクラスタを欠陥と判定し、クラスタの両先端のピク
セルの座標からベクトルサーチが終了する毎に欠陥の概
略傾きを求め、クラスタの先端から欠陥の長手方向に対
して±90度の角度範囲でベクトルサーチし、ピクセル
があれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれると判定
し、含まれると判定された前記ピクセルの先端から再び
ベクトルサーチし、新たなピクセルが無くなった時点の
クラスタを欠陥全体と判定し、欠陥の長さと角度とを算
出する金属部材の損傷検査方法を提案するものである。
In order to achieve the above object, the present invention also enlarges and images an inspection target portion of a metal member with an optical microscope, converts the luminance distribution of the captured enlarged image into a digital signal, and based on the digital signal. In the damage inspection method for a metal member for determining the presence or absence of a defect as a damage, if the cluster, which is a set of pixels left after image processing the brightness distribution of the image, includes a predetermined number or more of pixels,
The cluster is determined to be a defect, the approximate inclination of the defect is obtained each time the vector search is completed from the coordinates of the pixels at the both ends of the cluster, and the vector is calculated from the tip of the cluster within an angle range of ± 90 degrees with respect to the longitudinal direction of the defect. If there is a pixel, it is determined that the pixel is included in the same defect, and a vector search is performed again from the tip of the pixel determined to be included, and the cluster at the time when there is no new pixel is determined as the entire defect. However, the present invention proposes a method for inspecting a metal member for damage, which calculates the length and angle of a defect.

【0021】金属部材が回転軸を有する場合は、前記欠
陥の傾きが前記回転軸に対して45度以内であれば、ク
ラスタの先端から軸方向に対して±90度の角度範囲で
ベクトルサーチし、欠陥の傾きが前記回転軸に対して4
5度を超えれば、クラスタの先端から周方向に対して±
90度の角度範囲でベクトルサーチする。
When the metal member has a rotation axis, if the inclination of the defect is within 45 degrees with respect to the rotation axis, vector search is performed within an angle range of ± 90 degrees with respect to the axial direction from the tip of the cluster. , The inclination of the defect is 4 with respect to the rotation axis.
If it exceeds 5 degrees, it will be ±
A vector search is performed within an angle range of 90 degrees.

【0022】いずれの場合も、前記金属部材の複数の検
査対象部位を連続して撮像し、欠陥と認識されたクラス
タが隣接する画像にまたがっている場合は、隣接する画
像データを接続し、接続した欠陥のピクセルの先端から
ベクトルサーチする。
In any case, a plurality of inspection target portions of the metal member are continuously imaged, and when the cluster recognized as a defect straddles an adjacent image, the adjacent image data are connected and connected. A vector search is performed from the tip of the defective pixel.

【0023】また、クラスタ内と認識されたピクセルの
先端からベクトルサーチを繰返し新たなピクセルが無い
と判断した段階で、輝度分布の処理レベルを所定値ずつ
下げ、欠陥のピクセルの先端から改めてベクトルサーチ
を繰返し、所定の処理レベルに達した時点のクラスタを
欠陥全体と判定し、欠陥の長さと角度とを算出すること
ができる。
Further, when it is determined that there is no new pixel by repeating the vector search from the tip of the pixel recognized as within the cluster, the processing level of the luminance distribution is lowered by a predetermined value and the vector search is performed again from the tip of the defective pixel. By repeating the above, the cluster at the time when the predetermined processing level is reached is determined as the entire defect, and the length and angle of the defect can be calculated.

【0024】さらに、隣接する欠陥の先端が互いに0.
2mm以内で近接していれば、同じ欠陥とみなす合体処理
を行なってもよい。
Further, the tips of adjacent defects have a distance of 0.
If they are close to each other within 2 mm, they may be treated as the same defect.

【0025】欠陥と判定されたクラスタの長さとこの長
さ方向に直交する方向の幅とを求めて、幅の長さに対す
る比が0.5以上であれば、欠陥は腐食ピットと判定
し、幅の長さに対する比が0.5未満であれば、欠陥は
き裂と判定する。
The length of the cluster determined to be a defect and the width in the direction orthogonal to this length direction are obtained, and if the ratio of the width to the length is 0.5 or more, the defect is determined to be a corrosion pit, If the width to length ratio is less than 0.5, the defect is determined to be a crack.

【0026】き裂と判定した欠陥については、き裂の長
さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定し、予め求め
てあるき裂進展のマスターカーブに基づいて前記最大き
裂長さから前記金属部材の余寿命を推定する。
For a defect determined to be a crack, the frequency distribution of crack lengths is calculated to determine the maximum crack length, and the maximum crack length is calculated from the maximum crack length based on a master curve of crack growth which is determined in advance. Estimate the remaining life of metal members.

【0027】いずれの金属部材の損傷検査方法において
も、前処理として、金属部材の表面をエメリー紙で研磨
し、さらに化学研磨または電解研磨を実行し、その後に
光学顕微鏡による観察を行なう。または、金属部材の表
面をエメリー紙で研磨し、さらに化学研磨または電解研
磨を実行し、金属部材の金属組織のレプリカを作成し、
このレプリカを光学顕微鏡により観察する。
In any of the metal member damage inspection methods, as a pretreatment, the surface of the metal member is polished with emery paper, chemical polishing or electrolytic polishing is performed, and then observation with an optical microscope is performed. Alternatively, the surface of the metal member is polished with emery paper, and further chemical polishing or electrolytic polishing is performed to create a replica of the metal structure of the metal member,
This replica is observed with an optical microscope.

【0028】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、検査対象の金属部材を拡大観察する光学顕微鏡
と、金属部材と光学顕微鏡とを相対的に移動させ所望の
検査対象部位を光学顕微鏡に対向させる手段と、光学顕
微鏡の拡大画像を撮像するカメラと、撮像された拡大画
像の輝度分布をデジタル信号に変換する画像処理手段
と、画像処理手段から出力された画像のうち所定輝度レ
ベルのピクセルの集合であるクラスタが所定数以上のピ
クセルを含んでいれば、そのクラスタを欠陥と判定する
手段と、クラスタの両先端のピクセルの座標から欠陥の
概略傾きを求める手段と、クラスタの先端から概略傾き
方向との関連において所定範囲のピクセルをベクトルサ
ーチし、ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に
含まれると判定し、含まれると判定された前記ピクセル
の先端から再びベクトルサーチし、新たなピクセルが無
くなった時点のクラスタを欠陥全体と判定する手段と、
欠陥の長さと角度とを算出する手段とからなる金属部材
の損傷検査装置を提案するものである。
In order to achieve the above object, the present invention further provides an optical microscope for magnifying and observing a metal member to be inspected, and an optical microscope for moving a desired member to be inspected by moving the metal member and the optical microscope relatively. A camera for capturing a magnified image of the optical microscope, an image processing unit for converting the luminance distribution of the captured magnified image into a digital signal, and a predetermined luminance level of the image output from the image processing unit. If the cluster, which is a set of pixels, contains a certain number of pixels or more, a means for determining the cluster as a defect, a means for obtaining the approximate inclination of the defect from the coordinates of the pixels at both ends of the cluster, and A vector search is performed for a predetermined range of pixels in relation to the general tilt direction, and if there is a pixel, it is determined that the pixel is included in the same defect, and A vector search again from the tip of the pixels that have been determined to be a means for determining the overall defect clusters at the time a new pixel is exhausted,
An object of the present invention is to propose a damage inspection device for a metal member, which comprises means for calculating the length and angle of a defect.

【0029】前記金属部材の損傷検査装置は、き裂の長
さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定する手段と、
予め求めてあるき裂進展のマスターカーブに基づいて最
大き裂長さから金属部材の余寿命を推定する手段とを備
えることができる。
The metal member damage inspection apparatus includes means for determining a maximum crack length by obtaining a frequency distribution of crack lengths,
Means for estimating the remaining life of the metal member from the maximum crack length based on a master curve for crack growth which has been obtained in advance can be provided.

【0030】[0030]

【作用】本発明においては、検査装置に金属部材例えば
シャフトを設定し、位置決めされたシャフト等の検査部
位に光学顕微鏡を移動させ、光学顕微鏡によりシャフト
等の表面を拡大して観察する。光学顕微鏡の画像は、ビ
デオカメラ等で撮像し、画像処理する。コンピュータ
は、画像処理されたデータに基づいて、シャフトに損傷
としてのき裂が発生しているか否かを判定する。き裂が
認識された場合、そのき裂と他のき裂との接続処理や合
体処理等により、き裂の形状を確定する。確定したき裂
の分布を解析し、き裂の最大長さを求め、き裂進展のマ
スターカーブに基づいて余寿命を判定する。
In the present invention, a metal member such as a shaft is set in the inspection device, the optical microscope is moved to the inspection site such as the positioned shaft, and the surface of the shaft or the like is enlarged and observed by the optical microscope. The image of the optical microscope is picked up by a video camera or the like and processed. The computer determines, based on the image-processed data, whether the shaft has a crack as a damage. When a crack is recognized, the shape of the crack is determined by a connection process or a coalescing process of the crack and another crack. The determined crack distribution is analyzed, the maximum crack length is determined, and the remaining life is judged based on the master curve of crack growth.

【0031】したがって、微小なき裂の検出からシャフ
トの余寿命判定までの一連の作業を自動的に実行でき
る。その際に、検査条件等をコンピュータに入力するだ
けで、シャフト表面のき裂の有無の検出と余寿命の診断
とを自動的に実行するので、検査時間を大幅に短縮でき
る。データの取り込み,処理,解析を短時間で実行でき
るのは勿論であるが、データの管理が容易になり、デー
タの定量的把握および管理が可能となる。
Therefore, a series of operations from the detection of minute cracks to the judgment of the remaining life of the shaft can be automatically executed. At that time, only by inputting the inspection conditions into the computer, the presence / absence of cracks on the shaft surface and the diagnosis of the remaining life are automatically executed, so that the inspection time can be greatly shortened. It goes without saying that data acquisition, processing, and analysis can be executed in a short time, but data management is facilitated and data can be quantitatively grasped and managed.

【0032】また、シャフト等のき裂が発生する可能性
のある部位の全てを検査するから、従来の極値統計法の
ようにデータを取り込んでいない部分について推定や補
間による不正確さが発生することがない。さらに、熟練
検査者ではないオペレータでも、き裂を正確に検出でき
るので、シャフトの余寿命を定量的にかつ高精度に診断
可能となる。
Further, since all the parts such as shafts where cracks may occur are inspected, inaccuracies due to estimation and interpolation occur in the part where data is not taken in as in the conventional extreme value statistical method. There is nothing to do. Further, even an operator who is not an expert inspector can accurately detect a crack, and therefore the remaining life of the shaft can be quantitatively and highly accurately diagnosed.

【0033】[0033]

【実施例】次に、図面を参照して、本発明による金属部
材の損傷検査装置の一実施例である回転体のき裂検出お
よび寿命評価装置を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A crack detection and life evaluation device for a rotating body, which is an embodiment of the damage inspection device for metal members according to the present invention, will now be described with reference to the drawings.

【0034】図1は、ボイラ給水ポンプ軸の寿命を評価
するための本発明による回転体のき裂検出および寿命評
価装置すなわち金属部材の損傷検査装置の全体構成を示
すブロック図、図2は、画像処理によるき裂の検出手順
とき裂の分布に基づく余寿命評価手順とを示すフローチ
ャート、図3は、き裂の画像処理手順をより詳細に示す
フローチャートである。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall construction of a crack detection and life evaluation device for a rotating body, that is, a metal member damage inspection device according to the present invention for evaluating the life of a boiler feed water pump shaft, and FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a crack detection procedure by image processing and a residual life evaluation procedure based on the distribution of cracks, and FIG. 3 is a flowchart showing the crack image processing procedure in more detail.

【0035】本実施例の損傷検査装置は、大別すると、
検査装置本体2と、検査対象のシャフト1を掴むチャッ
ク3およびセンタリング機構4と、シャフト1を回転さ
せる回転機構5,6と、シャフト1の表面を観察する光
学顕微鏡11と、光学顕微鏡11をシャフト1の中心軸
方向に移動させる移動機構7,8,9,10と、画像処理
装置16と、コンピュータ20とからなる。
The damage inspection apparatus of this embodiment is roughly classified as follows.
The inspection apparatus main body 2, the chuck 3 and the centering mechanism 4 for holding the shaft 1 to be inspected, the rotating mechanisms 5 and 6 for rotating the shaft 1, the optical microscope 11 for observing the surface of the shaft 1, and the optical microscope 11 for the shaft. 1, a moving mechanism 7, 8, 9, 10 for moving in the central axis direction, an image processing device 16, and a computer 20.

【0036】シャフト1は、チャック3に一方を固定さ
れ、他方はセンタリング機構4に支持されている。チャ
ック3は、減速機6を介しステッピングモータ5に連結
されており、ステッピングモータ駆動装置13の制御を
受けて回転駆動される。
One of the shafts 1 is fixed to the chuck 3, and the other is supported by the centering mechanism 4. The chuck 3 is connected to the stepping motor 5 via a speed reducer 6, and is rotationally driven under the control of the stepping motor driving device 13.

【0037】シャフト1の表面を観察するために、光学
顕微鏡11の視野は、例えばCCDカメラ等のビデオカ
メラ12により撮像される。光学顕微鏡11の観察倍率
は、対物レンズと接眼レンズを交換すると、観察対象に
応じて、倍率を調整できる。観察倍率は、き裂の場合に
数10倍から200倍程度,腐食ピットの場合に数倍か
ら20倍程度に設定する。光学顕微鏡11とカメラ12
とは、計測架台10に取付けられている。計測架台10
は、ステッピングモータ7により駆動用ボールねじ8を
回転させると、シャフト1の中心軸線と平行な案内軸9
に沿って移動する。ステッピングモータ7は、ステッピ
ングモータ駆動装置14により制御される。
In order to observe the surface of the shaft 1, the field of view of the optical microscope 11 is imaged by a video camera 12 such as a CCD camera. The observation magnification of the optical microscope 11 can be adjusted according to the observation target by exchanging the objective lens and the eyepiece lens. The observation magnification is set to several tens to 200 times for a crack and several times to 20 times for a corrosion pit. Optical microscope 11 and camera 12
And are attached to the measurement stand 10. Measuring stand 10
When the driving ball screw 8 is rotated by the stepping motor 7, the guide shaft 9 parallel to the central axis of the shaft 1
Move along. The stepping motor 7 is controlled by the stepping motor driving device 14.

【0038】ステッピングモータ駆動装置13およびス
テッピングモータ駆動装置14は、インターフェース1
5およびインターフェース19を介して、コンピュータ
20に接続されている。ステッピングモータ駆動装置1
3,14は、後述の制御手順に従い、ステッピングモー
タ5,7に電圧パルス信号を送り、シャフト1を回転さ
せるとともに、計測架台10を軸方向に駆動し、シャフ
ト1の所望部位の表面を観察できるようにする。
The stepping motor driving device 13 and the stepping motor driving device 14 are the interface 1
5 and the interface 19 to the computer 20. Stepping motor drive device 1
3 and 14 send a voltage pulse signal to the stepping motors 5 and 7 to rotate the shaft 1 and drive the measurement stand 10 in the axial direction according to a control procedure described later to observe the surface of a desired portion of the shaft 1. To do so.

【0039】ビデオカメラ12の画像信号すなわちシャ
フト表面の顕微鏡画像は、画像処理装置16に取り込ま
れ、横微分処理または輝度分布の2値化処理等を受け、
デジタル信号に変換される。処理されたデータは、イン
ターフェース19を介して、コンピュータ20に送ら
れ、種々の解析を受ける。ビデオカメラ12の画像信号
は、また、必要に応じて、ビデオモニタ17に表示し、
ビデオレコーダ18に記録される。
The image signal of the video camera 12, that is, the microscope image of the shaft surface is taken in by the image processing device 16 and subjected to lateral differentiation processing or binarization processing of the brightness distribution.
Converted to digital signal. The processed data is sent to the computer 20 via the interface 19 and undergoes various analyses. The image signal of the video camera 12 is also displayed on the video monitor 17 as necessary,
It is recorded in the video recorder 18.

【0040】コンピュータ20は、ステッピングモータ
駆動装置13,14に指令を送る。ステッピングモータ
駆動装置13,14は、シャフト1を回転させ、周方向
の位置を決めるとともに、計測架台10を軸方向に移動
させ、光学顕微鏡11の軸方向の位置を決める。コンピ
ュータ20は、シャフト1の所望検査部位の表面を撮像
させて、画像処理を実行させ、き裂や腐食ピットを計測
し、その分布を求め、余寿命を診断する。
The computer 20 sends a command to the stepping motor drive devices 13 and 14. The stepping motor driving devices 13 and 14 rotate the shaft 1 to determine the position in the circumferential direction, and move the measurement stand 10 in the axial direction to determine the position in the axial direction of the optical microscope 11. The computer 20 images the surface of a desired inspection portion of the shaft 1, executes image processing, measures cracks and corrosion pits, obtains their distribution, and diagnoses the remaining life.

【0041】次に、図2のフローチャートにより、画像
処理によるき裂の検出手順とき裂の分布に基づく余寿命
評価手順とを説明する。ステップ1において、シャフト
1を検査装置本体2のチャック3とセンタリング機構4
により固定する。ステップ2において、軸方向座標Zと
周方向座標θとをパラメータとして、測定開始位置(Z
00)と測定終了位置(Z11)とを設定し、シャフ
ト1の測定範囲を指定する。ステップ3において、ステ
ッピングモータ駆動装置14は、コンピュータ20の指
令に応じて、所定の電圧パルス信号をステッピングモー
タ7に送り、計測架台10を測定開始位置Z0まで移動
させる。また、ステッピングモータ駆動装置13は、コ
ンピュータ20の指令に応じて、所定の電圧パルス信号
をステッピングモータ5に送り、シャフト1を回転さ
せ、測定開始位置θ0まで移動させる。
Next, the crack detection procedure by image processing and the residual life evaluation procedure based on the distribution of cracks will be described with reference to the flowchart of FIG. In step 1, the shaft 1 is attached to the chuck 3 and the centering mechanism 4 of the inspection device body 2.
Fixed by. In step 2, using the axial coordinate Z and the circumferential coordinate θ as parameters, the measurement start position (Z
0 , θ 0 ) and the measurement end position (Z 1 , θ 1 ) are set, and the measurement range of the shaft 1 is designated. In step 3, the stepping motor drive device 14 sends a predetermined voltage pulse signal to the stepping motor 7 in accordance with a command from the computer 20, and moves the measurement stand 10 to the measurement start position Z 0 . Further, the stepping motor drive device 13 sends a predetermined voltage pulse signal to the stepping motor 5 in response to a command from the computer 20, rotates the shaft 1, and moves it to the measurement start position θ 0 .

【0042】ステップ4において、光学顕微鏡11によ
りシャフト表面を観察する。ステップ5において、画像
処理装置16は、ビデオカメラ12からのビデオ信号を
画像処理し、輝度分布を測定する。ステップ6におい
て、コンピュータ20は、き裂を検出し、ステップ7に
おいて、き裂の有無を確認する。き裂があった場合、ス
テップ8において、画像データをフロッピーディスク等
の記憶手段に記録する。き裂が無かった場合は、画像デ
ータを記録しない。
In step 4, the shaft surface is observed by the optical microscope 11. In step 5, the image processing device 16 image-processes the video signal from the video camera 12 and measures the luminance distribution. In step 6, the computer 20 detects a crack, and in step 7, confirms the presence or absence of a crack. If there is a crack, the image data is recorded in a storage means such as a floppy disk in step 8. If there is no crack, image data is not recorded.

【0043】ステップ9において、周方向位置を確認
し、最終の角度位置θ1まで至っていなければ、ステッ
プ10において、ステップ数nを1進め、ステップ11
において、周方向角度をθJ=θJ+θaまで進めるよう
に、ステッピングモータ5を回転させる。このとき、コ
ンピュータ20は、回転角度の増分θaに見合ったシャ
フト1の直径と光学顕微鏡11の観察倍率とに対応した
数のパルスをステッピングモータ駆動装置13に送り、
ステッピングモータ5を回転させる。
In step 9, the circumferential position is confirmed. If the final angular position θ 1 is not reached, in step 10, the step number n is incremented by 1, and step 11
At, the stepping motor 5 is rotated so as to advance the circumferential angle to θJ = θJ + θa. At this time, the computer 20 sends to the stepping motor driving device 13 a number of pulses corresponding to the diameter of the shaft 1 corresponding to the increment θa of the rotation angle and the observation magnification of the optical microscope 11.
The stepping motor 5 is rotated.

【0044】上記ステップ4からステップ9を繰返し、
ステップ9において、周方向位置が最終の角度位置θ1
まで達していれば、ステップ12において、軸方向位置
を確認し、最終位置Z1まで至っていなければ、ステッ
プ13において、ステップ数mを1進め、ステップ14
において、軸方向位置をZJ=ZJ+Zaまで進めるよう
に、ステッピングモータ7を回転させる。このとき、コ
ンピュータ20は、光学顕微鏡11の観察倍率に応じた
軸方向座標の増分Zaに見合ったパルスをステッピング
モータ駆動装置14に送り、ステッピングモータ7を回
転させる。
The above steps 4 to 9 are repeated,
In step 9, the circumferential position is the final angular position θ 1
If so, in step 12, the axial position is confirmed. If the final position Z 1 is not reached, in step 13, the number of steps m is advanced by 1, and step 14
At, the stepping motor 7 is rotated so as to advance the axial position to ZJ = ZJ + Za. At this time, the computer 20 sends a pulse corresponding to the increment Za of the axial coordinate according to the observation magnification of the optical microscope 11 to the stepping motor driving device 14 to rotate the stepping motor 7.

【0045】上記ステップ4からステップ11を繰返
し、ステップ12において、軸方向位置が最終の位置Z
1まで達していれば、ステップ15に移る。ここで、厳
密にはステップ9において、周方向位置が最終の角度位
置θ1まで達していれば、ステッピングモータ5を回転
させ、シャフト1を初期角度θ0まで戻す必要がある。
Steps 4 to 11 are repeated, and in step 12, the axial position is the final position Z.
If it has reached 1, then go to step 15. Here, strictly speaking, in step 9, if the circumferential position has reached the final angular position θ 1, it is necessary to rotate the stepping motor 5 and return the shaft 1 to the initial angle θ 0 .

【0046】ステップ15において、ステップ8で記録
された画像データに基づき、き裂を接続処理する。ステ
ップ16において、き裂の分布を解析し、ステップ17
において、最大き裂長さを判定し、ステップ18におい
て、き裂進展のマスターカーブ19に基づき、余寿命を
評価する。これら画像処理,き裂の接続処理,余寿命評
価等の詳細については、順次説明する。
In step 15, the crack is connected based on the image data recorded in step 8. In step 16, the crack distribution is analyzed, and in step 17
In step 18, the maximum crack length is determined, and in step 18, the remaining life is evaluated based on the master curve 19 for crack growth. Details of the image processing, crack connection processing, residual life evaluation, and the like will be sequentially described.

【0047】図3は、き裂の画像処理手順をより詳細に
示すフローチャートであり、図1のステップ5,6に対
応する。ステップ21において、顕微鏡画像の輝度分布
から最大輝度Imaxと最小輝度Iminとを測定する。ステ
ップ22において、2値化処理のレベルを初期設定す
る。例えば、初期レベルを最大輝度Imaxの50%すな
わちIm=0.5Imaxとする。ステップ23において、
2値化処理を実行し、ステップ24において、き裂の芽
となるクラスタを探す。2値化処理すると、画像データ
は、モニタ画面を例えば縦方向400ピクセル,横方向
600ピクセルに分割したデジタルデータとなる。40
0×600の場合、一画面は、240,000ピクセル
で構成されることになる。ここで対象としているポンプ
軸表面の欠陥損傷は、疲労き裂および腐食ピットであ
る。疲労き裂と腐食ピットとの判別方法は、後述すると
して、ここでは疲労き裂の場合を想定し、その処理方法
を説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing the crack image processing procedure in more detail, and corresponds to steps 5 and 6 in FIG. In step 21, the maximum brightness Imax and the minimum brightness Imin are measured from the brightness distribution of the microscope image. In step 22, the level of binarization processing is initialized. For example, the initial level is 50% of the maximum brightness Imax, that is, Im = 0.5Imax. In step 23,
Binarization processing is executed, and in step 24, a cluster that becomes a crack bud is searched for. When the binarization processing is performed, the image data becomes digital data obtained by dividing the monitor screen into 400 pixels in the vertical direction and 600 pixels in the horizontal direction. 40
In the case of 0 × 600, one screen is composed of 24,000 pixels. The defect damages on the pump shaft surface of interest here are fatigue cracks and corrosion pits. A method for discriminating between a fatigue crack and a corrosion pit will be described later, but here, assuming a case of a fatigue crack, a treatment method thereof will be described.

【0048】図4は、疲労き裂欠陥の顕微鏡画像の模式
図である。欠陥部分は、顕微鏡視野では、黒くなる。顕
微鏡画像を2値化処理すると、欠陥部分に相当するピク
セルは黒色で表示される。
FIG. 4 is a schematic diagram of a microscope image of a fatigue crack defect. The defective portion becomes black in the microscope visual field. When the microscopic image is binarized, the pixels corresponding to the defective portion are displayed in black.

【0049】図5は、2値化処理により得られたデジタ
ルデータの模式図である。欠陥部分となったピクセルを
細かい網かけで表示した。欠陥は連続性を持つので、全
ピクセルの中から隣接するピクセルがともに黒色でつな
がっているようなクラスタを探し、例えば20個以上の
ピクセルが黒色でつながっている場合をき裂であると仮
に判定する。図5においては、細かい網かけで表示され
た欠陥に相当する部分が12個ある。
FIG. 5 is a schematic diagram of digital data obtained by the binarization process. The defective pixels are displayed with fine shading. Since defects have continuity, search for clusters in which adjacent pixels are connected in black from all pixels, and for example, if 20 or more pixels are connected in black, it is temporarily determined to be a crack. To do. In FIG. 5, there are 12 portions corresponding to the defects displayed by fine shading.

【0050】次に、ステップ25において、クラスタの
先端を検知する。この手順は、単純に欠陥と判別された
両端のピクセルを探すことである。図5の例の場合、網
かけの中に点を打ったピクセルが、クラスタの先端と判
定される。欠陥自体は連続性を持つが、2値化処理する
と、欠陥と判定されたピクセルが必ずしも連続するとは
限らない。したがって、2値化処理後のデータについて
は、種々の処理が必要である。
Next, at step 25, the tip of the cluster is detected. The procedure is to simply look for pixels on both ends that are identified as defective. In the case of the example in FIG. 5, the pixel with a dot in the shade is determined to be the top of the cluster. Although the defect itself has continuity, when the binarization process is performed, the pixels determined to be defective are not always continuous. Therefore, various processing is required for the data after the binarization processing.

【0051】ステップ26においては、クラスタの傾き
を計算する。クラスタの先端と判定されたピクセルの座
標を(Zi,θi)と(Zj,θj)とすると、シャフトの軸
方向に対する角度Θは、 Θ=arc tan{r(θi−θj)/(Zi−Zj)} で与えられる。ここでrはシャフトの半径である。
In step 26, the slope of the cluster is calculated. If the coordinates of the pixel determined to be the tip of the cluster are (Zi, θi) and (Zj, θj), the angle Θ with respect to the axial direction of the shaft is Θ = arc tan {r (θi−θj) / (Zi−Zj )}. Where r is the radius of the shaft.

【0052】ステップ27においては、クラスタの先端
から欠陥となるピクセルのベクトルサーチを実行する。
ベクトルサーチは、図6に示したように、クラスタの先
端と判定されたピクセルの先端座標(Zi,θi)と(Z
j,θj)から、例えば、R=0.1mmの範囲において欠陥
の長手方向の±90度の範囲で実行する。角度で表せ
ば、それぞれのクラスタの先端において、 Θ1=Θ+90 Θ2=Θ+180±90 の範囲で行なう。すなわち、クラスタの先端から半円形
の範囲で黒色のピクセルを探すことである。図6におい
ては、斜めの網かけで表示したピクセルが半円形の範囲
に含まれる。
In step 27, a vector search for defective pixels is performed from the tip of the cluster.
In the vector search, as shown in FIG. 6, the tip coordinates (Zi, θi) and (Zi) of the pixel determined to be the tip of the cluster are used.
j, θj), for example, in the range of R = 0.1 mm, the defect is executed within a range of ± 90 degrees in the longitudinal direction. Expressed in terms of angles, at the tip of each cluster, Θ 1 = Θ + 90 Θ 2 = Θ + 180 ± 90. That is, search for black pixels in a semicircular range from the tip of the cluster. In FIG. 6, the pixels displayed with diagonal shading are included in the semicircular range.

【0053】ステップ28においては、クラスタを合体
処理し、斜めの網かけで表示したピクセルもクラスタに
包含されるものとする。
In step 28, it is assumed that the clusters are merged and the pixels displayed by diagonally shaded areas are also included in the clusters.

【0054】次に、図7に示すように、クラスタの新し
い先端を検出し、その先端から改めて半円形のベクトル
サーチを実行する。これらの手順を繰返し、欠陥全体の
範囲を決定する。
Next, as shown in FIG. 7, a new tip of the cluster is detected, and a semicircular vector search is executed again from the tip. These steps are repeated to determine the total defect coverage.

【0055】ステップ22の2値化処理において1種類
の処理レベルのみでは、き裂の認識が不十分な場合があ
る。そこで、2値化処理レベルを徐々に下げ、き裂先端
からベクトルサーチする。
In the binarization processing of step 22, the recognition of cracks may be insufficient with only one processing level. Therefore, the binarization processing level is gradually lowered and a vector search is performed from the crack tip.

【0056】ステップ29においては、2値化処理レベ
ルImが最終レベルIcまで達しているか否かを判別す
る。2値化処理レベルImが最終レベルIcまで達してい
なければ、ステップ30において、ステップ数nを1進
め、ステップ31において、2値化処理レベルを再設定
する。ここでは、仮りに、 Im=Im−0.1・Imax のように、最大輝度Imax50%から10%ずつ下げて
行くものとし、最終レベルIcは20%とした。
In step 29, it is determined whether the binarization processing level Im has reached the final level Ic. If the binarization processing level Im has not reached the final level Ic, the step number n is advanced by 1 in step 30, and the binarization processing level is reset in step 31. Here, it is assumed that the maximum brightness Imax is decreased from 50% by 10% by 10% as in the case of Im = Im-0.1 · Imax, and the final level Ic is set to 20%.

【0057】図8は、2値化処理レベルを徐々に下げつ
つ、き裂先端からベクトルサーチした結果の模式図であ
る。ここでは、2値化処理レベル50%で判別されたピ
クセル,40%で判別されたピクセル,30%で判別さ
れたピクセル,20%で判別されたピクセルの順に中心
から外側に向かって分布している状態を示してある。
FIG. 8 is a schematic diagram of the result of vector search from the crack tip while gradually lowering the binarization level. Here, the pixels discriminated at the binarization processing level 50%, the pixels discriminated at 40%, the pixels discriminated at 30%, and the pixels discriminated at 20% are distributed in this order from the center to the outside. The state is shown.

【0058】次に、ステップ23からステップ31を繰
返し、ステップ29で2値化処理レベルImが最終レベ
ルIcまで達すれば、ステップ32で最終的に欠陥と判
定されたクラスタの傾きΘと先端座標(Zti,θti),
(Ztj,θtj)と欠陥長さ2cとを計算する。
Next, steps 23 to 31 are repeated, and if the binarization processing level Im reaches the final level Ic in step 29, the inclination Θ and the tip coordinate (of the cluster) finally determined to be defective in step 32 ( Zti, θti),
(Ztj, θtj) and the defect length 2c are calculated.

【0059】ステップ33においては、クラスタの幅b
を計算する。図9と図10とに示したように、クラスタ
の長手方向の長さ2cに直交する方向の幅bを求める。
ステップ34において、クラスタのアスペクト比b/c
が0.5よりも大きいか小さいかを比較する。図9のよ
うにクラスタが細長くてアスペクト比b/cが小さい場
合は、ステップ35において、欠陥はき裂と判定し、図
10のようにクラスタがほぼ丸くてアスペクト比b/c
が大きい場合は、ステップ36において、欠陥は腐食ピ
ットと判定する。
In step 33, the cluster width b
To calculate. As shown in FIGS. 9 and 10, the width b in the direction orthogonal to the length 2c in the longitudinal direction of the cluster is obtained.
In step 34, the aspect ratio b / c of the cluster
Is larger or smaller than 0.5. If the cluster is elongated and the aspect ratio b / c is small as shown in FIG. 9, the defect is determined to be a crack in step 35, and the cluster is almost round and the aspect ratio b / c is shown in FIG.
Is larger, the defect is determined to be a corrosion pit in step 36.

【0060】図11から図14は、別の欠陥損傷判定方
法の例である。図3のステップ27におけるクラスタ先
端からのベクトルサーチには、種々の方法がある。図1
1は、正方形ベクトルサーチを示している。クラスタの
先端と判定されたピクセルの先端座標(Zi,θi)にお
いては、(Zi+A,θi+α),(Zi+A,θi−α),
(Zi−A,θi+α),(Zi−A,θi−α)の正方形の
範囲で、もう一方の先端座標(Zj,θj)では、(Zj+
A,θj+α),(Zj+A,θj−α),(Zj−A,θj+
α),(Zj−A,θj−α)の正方形の範囲でピクセルを
探す。
11 to 14 show an example of another defect damage determination method. There are various methods for the vector search from the cluster tip in step 27 of FIG. Figure 1
1 indicates a square vector search. At the tip coordinates (Zi, θi) of the pixel determined to be the tip of the cluster, (Zi + A, θi + α), (Zi + A, θi−α),
Within the square range of (Zi-A, θi + α), (Zi-A, θi-α), at the other tip coordinate (Zj, θj), (Zj +
A, θj + α), (Zj + A, θj−α), (Zj−A, θj +
Pixels are searched for in the square range of (α), (Zj-A, θj-α).

【0061】図12は、円形ベクトルサーチを示してい
る。クラスタの先端と判定されたピクセルの先端座標
(Zi,θi)では、(Zi,θi)を原点とする(A,α)
の円形の範囲でピクセルを探し、一方の先端座標(Zj,
θj)では、(Zj,θj)を原点とする(A,α)の円形
の範囲でピクセルを探す。
FIG. 12 shows a circular vector search. In the tip coordinates (Zi, θi) of the pixel determined to be the tip of the cluster, the origin is (Zi, θi) (A, α)
Pixels are searched for in the circular range of, and the tip coordinates (Zj,
In θj), pixels are searched for in the circular range of (A, α) with (Zj, θj) as the origin.

【0062】図13は、シャフトの軸方向に対して45
度以上傾いているクラスタの先端におけるベクトルサー
チであり、クラスタの先端と判定されたピクセルの先端
座標(Zi,θi)では、(Zi,θi)を原点とする(A,
α=0〜180度)の半円形の範囲で、もう一方の先端
座標(Zj,θj)では、(Zj,θj)を原点とする(A,
α=0〜−180度)の半円形の範囲でピクセルを探
す。
FIG. 13 shows the shaft 45 with respect to the axial direction.
This is a vector search at the tip of the cluster tilted more than one degree, and at the tip coordinates (Zi, θi) of the pixel determined to be the tip of the cluster, (Zi, θi) is set as the origin (A,
In the semicircular range of α = 0 to 180 degrees, at the other tip coordinate (Zj, θj), (Zj, θj) is the origin (A,
Search for pixels in the semi-circular range of α = 0 to −180 degrees.

【0063】14図は、シャフトの軸方向に対して45
度以下で傾いているクラスタの先端におけるベクトルサ
ーチであり、クラスタの先端と判定されたピクセルの先
端座標(Zi,θi)では、(Zi,θi)を原点とする
(A,α=90〜270度)の半円形の範囲で、もう一方
の先端座標(Zj,θj)では、(Zj,θj)を原点とする
(A,α=90〜−90度)の半円形の範囲で、ピクセル
を探す。
FIG. 14 shows 45 in the axial direction of the shaft.
This is a vector search at the tip of the cluster tilted by less than or equal to a degree, and at the tip coordinates (Zi, θi) of the pixel determined to be the tip of the cluster, (Zi, θi) is the origin (A, α = 90 to 270). In the semi-circular range of (degrees), at the other tip coordinate (Zj, θj), the pixel is defined in the semi-circular range of (A, α = 90 to −90 degrees) with (Zj, θj) as the origin. look for.

【0064】図15は、図2におけるステップ15のク
ラスタの接続処理方法を説明する図である。顕微鏡によ
るシャフト表面は、画面の大きさ分ずつ周方向および軸
方向にずらしながら観察する。その際に、画面周辺の収
差の大きいところは誤差が大きくなるので、多少のオー
バーラップを入れて、画像データからは除去する。その
ため、周方向および軸方向の移動量は、オーバーラップ
部分を除いて実際に使用する画面の大きさである。この
ようにして採取した画面データにおいて、欠陥が1つの
画面データ内に収まっているとは限らない。欠陥が大き
い場合、または光学顕微鏡11の倍率を大きくとった場
合は、数個の画面に亘り、結果が広がっていることがあ
る。そのようなときには、図15に示したようになるの
で、欠陥が画面の周辺にあると判断された場合は、隣接
する画面データと合わせて図3のステップ23からステ
ップ31の処理を実行しなければならない。
FIG. 15 is a diagram for explaining the cluster connection processing method of step 15 in FIG. Observe the surface of the shaft with a microscope while shifting it in the circumferential and axial directions by the size of the screen. At that time, since the error becomes large in the area around the screen where the aberration is large, it is removed from the image data with some overlap. Therefore, the amount of movement in the circumferential direction and the amount of movement in the axial direction is the size of the screen that is actually used except for the overlapping portion. In the screen data collected in this way, the defects are not always contained in one screen data. When the defect is large or when the magnification of the optical microscope 11 is increased, the result may spread over several screens. In such a case, as shown in FIG. 15, when it is determined that the defect is in the periphery of the screen, the processing from step 23 to step 31 in FIG. 3 must be executed together with the adjacent screen data. I have to.

【0065】図16は、合体処理の方法を示す模式図で
ある。図2のステップ16のき裂の分布解析には、き裂
の合体処理が含まれる。後述するき裂進展による余寿命
評価では、破壊力学的な取扱いが必要である。隣接する
き裂が極めて接近している場合には少しのき裂進展で合
体することが多いためである。き裂と判定されたクラス
タの最終的な両端から円形のベクトルサーチにより隣接
するき裂を探し、き裂先端に限らず、き裂の一部がサー
チの範囲にあれば、1つのき裂として合体させる。そし
て、合体させたき裂先端からき裂長さを求める。サーチ
しても他のき裂の一部がサーチ範囲になければ、き裂は
単独に存在するとして取り扱う。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a method of a coalescing process. The crack distribution analysis in step 16 of FIG. 2 includes a crack coalescence process. Fracture mechanics is required for the residual life evaluation based on crack growth described later. This is because when adjacent cracks are very close to each other, they often coalesce with a small crack growth. A circular vector search is performed to find adjacent cracks from the final ends of the cluster determined to be a crack, and if not only the crack tip but a part of the crack is within the search range, it is regarded as one crack. To coalesce. Then, the crack length is obtained from the combined crack tip. If some other cracks are not in the search range after searching, the crack is treated as existing.

【0066】以上のようにして、全てのき裂検出および
合体処理が終了すると、き裂分布の解析が終了する。こ
のときに、すべてのき裂の傾きΘとき裂先端の座標(Z
ti,θti)と(Ztj,θtj)と欠陥長さ2cとをデータと
して、フロッピーディスク等の記憶装置に記憶してお
く。
When all the crack detection and coalescence processing are completed as described above, the crack distribution analysis is completed. At this time, the inclination Θ of all cracks and the coordinates of the crack tip (Z
ti, θti), (Ztj, θtj), and the defect length 2c are stored as data in a storage device such as a floppy disk.

【0067】そのき裂分布のデータを用いて、図2にお
けるステップ17の最大き裂長さを判定する。コンピュ
ータ20のCRT画面に、例えば図17に示したような
頻度分布グラフを表示するとともに、最大き裂長さ2c
maxを計算して表示する。
Using the data of the crack distribution, the maximum crack length in step 17 in FIG. 2 is determined. A frequency distribution graph such as that shown in FIG. 17 is displayed on the CRT screen of the computer 20, and the maximum crack length 2c is displayed.
Calculate and display max.

【0068】図18は、図2におけるステップ18の余
詰命評価の手順を示すフローチャートである。ボイラ給
水ポンプの運転を開始すると、ステップ41において、
回転数Niを記録しておく。ステップ42において、き
裂を検出し、ステップ43において、き裂の有無を判定
する。もしき裂が無ければ、ステップ44において、運
転を継続する。ステップ41から42を繰返し、ステッ
プ43において、き裂があった場合、ステップ45にお
いて、最大き裂長さ2cを図18に示すようなき裂進展
のマスターカーブに代入し、寿命消費率N/Nfを計算
する。ステップ46において、寿命消費率N/Nfに基
づき、余寿命Nrを、 Nr=Ni(1−N/Nf)/(N/Nf) により求める。もし、ステップ47において、余寿命N
rが次の定期検査までの回転数Ncよりも大きければ、
ステップ48において、運転を継続し、ステップ41か
ら46を繰返す。一方、ステップ47において、余寿命
Nrが次の定期検査までの回転数Ncより小さければ、
ステップ49に進み、ポンプの運転を停止する。ステッ
プ50において、もしき裂が短ければ、グラインダ等で
そのき裂を削除し、き裂が長い場合は、シャフトを新し
いものと取替える。
FIG. 18 is a flow chart showing the procedure of the remaining dead life evaluation in step 18 in FIG. When the operation of the boiler feed pump is started, in step 41,
Record the number of revolutions Ni. In step 42, a crack is detected, and in step 43, the presence or absence of a crack is determined. If there are no cracks, operation continues at step 44. Steps 41 to 42 are repeated, and if there is a crack in step 43, the maximum crack length 2c is substituted into the master curve for crack growth as shown in FIG. 18 in step 45 to calculate the life consumption rate N / Nf. calculate. In step 46, the remaining life Nr is calculated based on the life consumption rate N / Nf by Nr = Ni (1-N / Nf) / (N / Nf). If in step 47, the remaining life N
If r is greater than the number of revolutions Nc until the next periodic inspection,
In step 48, the operation is continued and steps 41 to 46 are repeated. On the other hand, in step 47, if the remaining life Nr is smaller than the rotation speed Nc until the next regular inspection,
Proceeding to step 49, the pump operation is stopped. In step 50, if the crack is short, the crack is deleted with a grinder or the like, and if the crack is long, the shaft is replaced with a new one.

【0069】なお、図19に示した荷重制御の疲労特性
では、光学顕微鏡で観察でき画像処理による検出が可能
な長さ0.1mm程度のき裂は、寿命消費率N/Nf=65
%で認められ、3mm程度の巨視的なき裂に至るまでは、
き裂長さの対数log2cは、寿命記費率N/Nfにほぼ比
例して増加すると考えられる。したがって、寿命消費率
N/Nfは、 N/Nf=(log2c+4.20)/4.924 で与えられる。
With the fatigue characteristics of load control shown in FIG. 19, a crack with a length of about 0.1 mm that can be observed by an optical microscope and can be detected by image processing has a life consumption rate N / Nf = 65.
% Until a macroscopic crack of about 3 mm is reached.
It is considered that the logarithm log2c of the crack length increases almost in proportion to the life cost ratio N / Nf. Therefore, the life consumption rate N / Nf is given by N / Nf = (log2c + 4.20) /4.924.

【0070】図20は、欠陥の画像処理におけるシャフ
ト表面の前処理を含めた処理手順を示すフローチャート
である。ボイラ給水ポンプの欠陥検査では、先ず、ステ
ップ51において、ポンプ軸を表面を前処理なしで直接
観察する。ステップ52において、ポンプ軸表面の酸化
膜をエメリー紙で研磨して除去する。ステップ53にお
いて、光学顕微鏡で観察し、ステップ54において、主
に腐食ピットの検出を主体にした検査を実行する。疲労
き裂の検出は、エメリー紙で研磨しただけでは困難なの
で、ステップ55において、ポンプ軸表面を化学研磨ま
たは電解研磨により鏡面に仕上げ、ステップ56におい
て、疲労き裂を検出する。
FIG. 20 is a flow chart showing a processing procedure including pretreatment of the shaft surface in the image processing of defects. In the defect inspection of the boiler feed pump, first, in step 51, the surface of the pump shaft is directly observed without pretreatment. In step 52, the oxide film on the surface of the pump shaft is removed by polishing with emery paper. In step 53, observation with an optical microscope is performed, and in step 54, an inspection mainly including detection of corrosion pits is executed. Since detection of fatigue cracks is difficult only by polishing with emery paper, the pump shaft surface is mirror-finished by chemical polishing or electrolytic polishing in step 55, and the fatigue cracks are detected in step 56.

【0071】なお、ポンプ軸の表面を直接観察する代わ
りに、前記鏡面仕上げ後、溶融アセチルセルロース膜等
を用いてポンプ軸表面のレプリカを作成し、このレプリ
カを光学顕微鏡で観察してもよい。
Instead of directly observing the surface of the pump shaft, a replica of the pump shaft surface may be made using a molten acetyl cellulose film or the like after the mirror finishing, and this replica may be observed with an optical microscope.

【0072】また、以上の実施例の説明では、ポンプ軸
すなわち回転体のき裂検出および寿命評価装置を説明し
たが、本発明は、回転体に限らず、他の金属部材のき裂
検出および寿命評価装置にも適用できることは明らかで
あろう。
Further, in the above description of the embodiments, the crack detection and life evaluation device for the pump shaft, that is, the rotating body has been described, but the present invention is not limited to the rotating body, and for detecting cracks in other metal members. Obviously, it can be applied to a life evaluation device.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、検査条件等をコンピュ
ータに入力するだけで、シャフト等の表面のき裂の有無
の検出と余寿命の診断とを自動的に実行するので、検査
時間を大幅に短縮できる。データの取り込み,処理,解
析を短時間で実行できるのは勿論であるが、データの管
理が容易になり、データの定量的把握および管理が可能
となる。
According to the present invention, the inspection time and the like can be automatically detected by simply inputting the inspection conditions and the like into the computer and automatically detecting the presence or absence of a crack on the surface of the shaft or the like and diagnosing the remaining life. It can be greatly shortened. It goes without saying that data acquisition, processing, and analysis can be executed in a short time, but data management is facilitated and data can be quantitatively grasped and managed.

【0074】また、シャフト等のき裂が発生する可能性
のある部位の全てを検査するから、従来の極値統計法の
ようにデータを取り込んでいない部分について推定や補
間を行なうことによる不正確さが発生しない。
Further, since all the parts such as shafts where cracks may occur are inspected, it is inaccurate by estimating or interpolating the part where data is not taken in as in the conventional extreme value statistical method. Does not occur.

【0075】さらに、熟練検査者ではないオペレータで
も、き裂を正確に検出できるので、シャフトの余寿命を
定量的にかつ高精度に診断可能となる。
Furthermore, even an operator who is not a skilled inspector can accurately detect cracks, so that the remaining life of the shaft can be quantitatively and highly accurately diagnosed.

【0076】したがって、ボイラ給水ポンプ等の全体と
しての信頼性も高めることが可能となる。
Therefore, it is possible to improve the reliability of the boiler water supply pump as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ボイラ給水ポンプ軸の寿命を評価するための本
発明による回転体のき裂検出および寿命評価装置すなわ
ち金属部材の損傷検査装置の全体構成を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a crack detection and life evaluation device for a rotating body, that is, a metal member damage inspection device according to the present invention for evaluating the life of a boiler feed pump shaft.

【図2】画像処理によるき裂の検出手順とき裂の分布に
基づく余寿命評価手順とを示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a crack detection procedure by image processing and a residual life evaluation procedure based on a crack distribution.

【図3】き裂の画像処理手順をより詳細に示すフローチ
ャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing in more detail a crack image processing procedure.

【図4】疲労き裂欠陥の顕微鏡画像の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a microscope image of a fatigue crack defect.

【図5】2値化処理により得られたデジタルデータの模
式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of digital data obtained by binarization processing.

【図6】クラスタ先端からの半円形ベクトルサーチの模
式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a semicircular vector search from the cluster tip.

【図7】クラスタの新しい先端からの半円形ベクトルサ
ーチの模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a semicircular vector search from a new tip of a cluster.

【図8】2値化レベルを順次下げていくき裂サーチの模
式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a crack search in which the binarization level is sequentially lowered.

【図9】対象が疲労き裂である場合について疲労き裂と
腐食ピットの弁別方法を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a method for discriminating a fatigue crack from a corrosion pit when the target is a fatigue crack.

【図10】対象が腐食ピットである場合について疲労き
裂と腐食ピットの弁別方法を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a method of discriminating a fatigue crack from a corrosion pit when the target is a corrosion pit.

【図11】クラスタ先端からの正方形ベクトルサーチの
模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of a square vector search from the cluster tip.

【図12】クラスタ先端からの円形ベクトルサーチの模
式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of circular vector search from the cluster tip.

【図13】クラスタ傾きに応じたクラスタ先端からの半
円形ベクトルサーチの模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram of a semicircular vector search from the cluster tip according to the cluster inclination.

【図14】クラスタ傾きに応じたクラスタ先端からの半
円形ベクトルサーチの模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram of a semicircular vector search from the cluster tip according to the cluster inclination.

【図15】異なる画面にまたがるクラスタの接続処理を
示す模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram showing a process of connecting clusters across different screens.

【図16】き裂の合体処理を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a coalescence process of cracks.

【図17】き裂長さの頻度分布の模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram of frequency distribution of crack lengths.

【図18】余寿命評価手順の一例を示すフローチャート
である。
FIG. 18 is a flowchart showing an example of a remaining life evaluation procedure.

【図19】疲労き裂進展のマスターカーブの一例を示す
図である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of a master curve for fatigue crack growth.

【図20】画像処理の前処理方法の一例を示すフローチ
ャートである。
FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of a preprocessing method of image processing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ポンプシャフト 2 検査装置本体 3 チャック 4 センタリング機構 5 シャフト回転用ステッピングモータ 6 減速機 7 計測架台移動用ステッピングモータ 8 計測架台ガイド 9 ボールねじ 10 計測架台 11 光学顕微鏡 12 ビデオカメラ(CCDカメラ) 13 シャフト回転用ステッピングモータ駆動装置 14 計測架台移動用ステッピングモータ駆動装置 15 インターフェース 16 画像処理装置 17 ビデオモニタ 18 ビデオレコーダ 19 インターフェース 20 コンピュータ 1 Pump Shaft 2 Inspection Device Main Body 3 Chuck 4 Centering Mechanism 5 Shaft Rotating Stepping Motor 6 Reduction Gear 7 Measuring Platform Moving Stepping Motor 8 Measuring Platform Guide 9 Ball Screw 10 Measuring Platform 11 Optical Microscope 12 Video Camera (CCD Camera) 13 Shaft Rotating stepping motor driving device 14 Measuring platform moving stepping motor driving device 15 Interface 16 Image processing device 17 Video monitor 18 Video recorder 19 Interface 20 Computer

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06F 15/62 400 9287−5L Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location G06F 15/62 400 9287-5L

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で
拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル
信号に変換し、当該デジタル信号に基づいて損傷として
の欠陥の発生の有無を判定する金属部材の損傷検査方法
において、 前記画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集
合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでい
れば、そのクラスタを欠陥と判定し、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標から前記欠陥の
概略傾きを求め、 クラスタの先端から前記概略傾き方向との関連において
所定範囲のピクセルをベクトルサーチし、 ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれる
と判定し、 含まれると判定された前記ピクセルの先端から再びベク
トルサーチし、 新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥全体
と判定し、 前記欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金
属部材の損傷検査方法。
1. A region to be inspected of a metal member is magnified and imaged with an optical microscope, the luminance distribution of the magnified image is converted into a digital signal, and the presence or absence of a defect as damage is determined based on the digital signal. In the damage inspection method for a metal member, wherein a cluster, which is a set of pixels left after image processing the brightness distribution of the image, includes a predetermined number or more of pixels, the cluster is determined to be a defect, and the cluster The approximate inclination of the defect is obtained from the coordinates of the pixels at both tips, and a vector search is performed for a predetermined range of pixels from the tip of the cluster in relation to the approximate inclination direction. If there is a pixel, that pixel is included in the same defect. Then, the vector search is performed again from the tip of the pixel determined to be included, and the cluster at the time when there is no new pixel is determined. A method for inspecting damage to a metal member, which comprises determining the entire defect and calculating the length and angle of the defect.
【請求項2】 請求項1に記載の金属部材の損傷検査方
法において、 欠陥と判定されたクラスタの両先端からのベクトルサー
チが終了する毎にクラスタ内と認識されたピクセルの先
端から所定直径の円内で改めてベクトルサーチすること
を特徴とする金属部材の損傷検査方法。
2. The metal member damage inspection method according to claim 1, wherein each time a vector search from both tips of a cluster determined to be defective is completed, a pixel having a predetermined diameter from the tip of a pixel recognized as inside the cluster is detected. A method of inspecting a metal member for damage, which comprises performing a vector search again within a circle.
【請求項3】 請求項1に記載の金属部材の損傷検査方
法において、 欠陥と判定されたクラスタの両先端からのベクトルサー
チが終了する毎にクラスタ内と認識されたピクセルの先
端から所定の長方形内で改めてベクトルサーチすること
を特徴とする金属部材の損傷検査方法。
3. The damage inspection method for a metal member according to claim 1, wherein each time a vector search from both ends of a cluster determined to be defective is completed, a predetermined rectangle is formed from the ends of the pixels recognized as in the cluster. A method for inspecting a metal member for damage, which comprises performing a vector search again in the inside.
【請求項4】 金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で
拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル
信号に変換し、当該デジタル信号に基づいて損傷として
の欠陥の発生の有無を判定する金属部材の損傷検査方法
において、 前記画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集
合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでい
れば、そのクラスタを欠陥と判定し、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標からベクトルサ
ーチが終了する毎に前記欠陥の概略傾きを求め、 前記クラスタの先端から前記欠陥の長手方向に対して±
90度の角度範囲でベクトルサーチし、 ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれる
と判定し、 含まれると判定された前記ピクセルの先端から再びベク
トルサーチし、 新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥全体
と判定し、 前記欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金
属部材の損傷検査方法。
4. An inspection target portion of a metal member is magnified and imaged by an optical microscope, the luminance distribution of the magnified image is converted into a digital signal, and the presence or absence of a defect as a damage is determined based on the digital signal. In the damage inspection method for a metal member, wherein a cluster, which is a set of pixels left after image processing the brightness distribution of the image, includes a predetermined number or more of pixels, the cluster is determined to be a defect, and the cluster Each time the vector search is completed from the coordinates of the pixels at both tips, the inclination of the defect is determined, and ± from the tip of the cluster with respect to the longitudinal direction of the defect.
When vector search is performed in the angle range of 90 degrees, if there is a pixel, it is determined that the pixel is included in the same defect, vector search is again performed from the tip of the pixel determined to be included, and when there is no new pixel Is determined as the entire defect, and the length and angle of the defect are calculated.
【請求項5】 回転軸を有する金属部材の検査対象部位
を光学顕微鏡で拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度
分布をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号に基づ
いて損傷としての欠陥の発生の有無を判定する金属部材
の損傷検査方法において、 前記画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集
合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでい
れば、そのクラスタを欠陥と判定し、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標からベクトルサ
ーチが終了する毎に前記欠陥の概略傾きを求め、 前記欠陥の傾きが前記回転軸に対して45度以内であれ
ば、クラスタの先端から軸方向に対して±90度の角度
範囲でベクトルサーチし、 前記欠陥の傾きが前記回転軸に対して45度を超えれ
ば、クラスタの先端から周方向に対して±90度の角度
範囲でベクトルサーチし、 ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれる
と判定し、 含まれると判定された前記ピクセルの先端から再びベク
トルサーチし、 新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥全体
と判定し、 前記欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金
属部材の損傷検査方法。
5. An inspection target portion of a metal member having a rotation axis is magnified and imaged with an optical microscope, the luminance distribution of the magnified image thus taken is converted into a digital signal, and a defect as a damage is generated based on the digital signal. In a method for inspecting a metal member for the presence or absence of a defect, if a cluster, which is a set of pixels left after image processing the brightness distribution of the image, includes a predetermined number or more of pixels, the cluster is determined to be a defect. Then, each time the vector search is completed from the coordinates of the pixels at both ends of the cluster, the approximate inclination of the defect is obtained. If the inclination of the defect is within 45 degrees with respect to the rotation axis, the axis from the tip of the cluster is calculated. Vector search in an angle range of ± 90 ° with respect to the direction, and if the inclination of the defect exceeds 45 ° with respect to the rotation axis, ± 90 with respect to the circumferential direction from the tip of the cluster. If there is a pixel, it is determined that the pixel is included in the same defect, the vector search is performed again from the tip of the pixel determined to be included, and the cluster at the time when there is no new pixel Is determined as the entire defect, and the length and angle of the defect are calculated.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 前記金属部材の複数の検査対象部位を連続して撮像し、 欠陥と認識されたクラスタが隣接する画像にまたがって
いる場合は、隣接する画像データを接続し、 接続した欠陥のピクセルの先端からベクトルサーチする
ことを特徴とする金属部材の損傷検査方法。
6. The damage inspection method for a metal member according to claim 1, wherein a plurality of inspection target portions of the metal member are continuously imaged, and clusters recognized as defects are adjacent to each other. In the case of straddling an image, the adjacent image data are connected, and a vector search is performed from the tip of the connected defective pixel.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 前記クラスタ内と認識されたピクセルの先端からベクト
ルサーチを繰返し新たなピクセルが無いと判断した段階
で、前記輝度分布の処理レベルを所定値ずつ下げ、前記
欠陥のピクセルの先端から改めてベクトルサーチを繰返
し、 所定の処理レベルに達した時点のクラスタを欠陥全体と
判定し、 欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金属部
材の損傷検査方法。
7. The metal member damage inspection method according to claim 1, wherein a vector search is repeated from a tip of a pixel recognized as within the cluster, and it is determined that there is no new pixel. Then, the processing level of the brightness distribution is lowered by a predetermined value, the vector search is repeated from the tip of the pixel of the defect, and the cluster at the time when the predetermined processing level is reached is determined as the entire defect, and the length and angle of the defect are determined. A method for inspecting damage to a metal member, the method including:
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 隣接する欠陥の先端が互いに0.2mm以内で近接してい
れば、同じ欠陥とみなす合体処理を実行することを特徴
とする金属部材の損傷検査方法。
8. The metal member damage inspection method according to claim 1, wherein if the tips of adjacent defects are close to each other within 0.2 mm, they are regarded as the same defect. A method for inspecting damage to a metal member, the method including:
【請求項9】 請求項1ないし8のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 前記欠陥と判定されたクラスタの長さと当該長さ方向に
直交する方向の幅とを求め、 当該幅の前記長さに対する比が0.5以上であれば、欠
陥は腐食ピットと判定し、 前記幅の前記長さに対する比が0.5未満であれば、欠
陥はき裂と判定することを特徴とする金属部材の損傷検
査方法。
9. The damage inspection method for a metal member according to claim 1, wherein a length of the cluster determined to be the defect and a width in a direction orthogonal to the length direction are obtained. If the ratio of the width to the length is 0.5 or more, the defect is determined to be a corrosion pit, and if the ratio of the width to the length is less than 0.5, the defect is determined to be a crack. A method for inspecting a metal member for damage.
【請求項10】 請求項9に記載の金属部材の損傷検査
方法において、 前記き裂の長さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定
し、 予め求めてあるき裂進展のマスターカーブに基づいて前
記最大き裂長さから前記金属部材の余寿命を推定するこ
とを特徴とする金属部材の損傷検査方法。
10. The method for inspecting damage to a metal member according to claim 9, wherein the maximum crack length is determined by obtaining a frequency distribution of the lengths of the cracks, and based on a master curve of the crack growth obtained in advance. And a method for inspecting a metal member for damage, wherein the remaining life of the metal member is estimated from the maximum crack length.
【請求項11】 請求項1ないし10のいずれか一項に
記載の金属部材の損傷検査方法において、 前記金属部材の表面をエメリー紙で研磨し、 さらに化学研磨または電解研磨を実行し、 その後に前記光学顕微鏡による観察を行なうことを特徴
とする金属部材の損傷検査方法。
11. The method for inspecting a metal member for damage according to claim 1, wherein the surface of the metal member is polished with emery paper, and chemical polishing or electrolytic polishing is further performed. A method for inspecting damage to a metal member, which comprises observing with a light microscope.
【請求項12】 請求項1ないし10のいずれか一項に
記載の金属部材の損傷検査方法において、 前記金属部材の表面をエメリー紙で研磨し、 さらに化学研磨または電解研磨を実行し、 前記金属部材の金属組織のレプリカを作成し、 当該レプリカに対して前記光学顕微鏡による観察を行な
うことを特徴とする金属部材の損傷検査方法。
12. The metal member damage inspection method according to claim 1, wherein the surface of the metal member is polished with emery paper, and chemical polishing or electrolytic polishing is further performed. A method for inspecting damage to a metal member, which comprises making a replica of a metal structure of a member and observing the replica with the optical microscope.
【請求項13】 検査対象の金属部材を拡大観察する光
学顕微鏡と、 前記金属部材と前記光学顕微鏡とを相対的に移動させ所
望の検査対象部位を前記光学顕微鏡に対向させる手段
と、 前記光学顕微鏡の拡大画像を撮像するカメラと、 撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル信号に変換す
る画像処理手段と、 当該画像処理手段から出力された画像のうち所定輝度レ
ベルのピクセルの集合であるクラスタが、所定数以上の
ピクセルを含んでいれば、そのクラスタを欠陥と判定す
る手段と、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標から前記欠陥の
概略傾きを求める手段と、 前記クラスタの先端から前記概略傾き方向との関連にお
いて所定範囲のピクセルをベクトルサーチし、ピクセル
があれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれると判定
し、含まれると判定された前記ピクセルの先端から再び
ベクトルサーチし、新たなピクセルが無くなった時点の
クラスタを欠陥全体と判定する手段と、 前記欠陥の長さと角度とを算出する手段とからなる金属
部材の損傷検査装置。
13. An optical microscope for magnifying and observing a metal member to be inspected, means for relatively moving the metal member and the optical microscope so that a desired inspection object portion faces the optical microscope, and the optical microscope. A camera that captures an enlarged image of the image, an image processing unit that converts the luminance distribution of the captured enlarged image into a digital signal, and a cluster that is a set of pixels of a predetermined luminance level in the image output from the image processing unit. , If it includes a predetermined number of pixels or more, means for determining the cluster as a defect, means for obtaining the approximate inclination of the defect from the coordinates of pixels at both tips of the cluster, and the approximate inclination from the tip of the cluster A vector search is performed for a range of pixels in relation to the direction, and if there is a pixel, it is determined that the pixel is included in the same defect, and A metal member including means for performing vector search again from the tip of the pixel determined to be covered and determining a cluster at the time when no new pixel is present as an entire defect, and means for calculating the length and angle of the defect. Damage inspection device.
【請求項14】 請求項13に記載の金属部材の損傷検
査装置において、 前記き裂の長さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定
する手段と、 予め求めてあるき裂進展のマスターカーブに基づいて前
記最大き裂長さから前記金属部材の余寿命を推定する手
段とを備えたことを特徴とする金属部材の損傷検査装
置。
14. The damage inspection device for a metal member according to claim 13, wherein a means for determining a maximum crack length by obtaining a frequency distribution of the lengths of the cracks, and a master curve for crack growth obtained in advance. And a means for estimating the remaining life of the metal member from the maximum crack length based on the above.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002310958A (en) * 2001-04-10 2002-10-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Evaluation system of material life and evaluation method thereof
JP2002324233A (en) * 2001-04-25 2002-11-08 Showa Corp Method and device for detecting crack of pipe
KR100716902B1 (en) * 2005-10-31 2007-05-10 한국전력공사 The damage evaluation system of metal and The damage evaluation method of metal using the same
JP2007271487A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Nok Corp Method for detecting flaw using image
US7315362B2 (en) * 2005-05-18 2008-01-01 Sears Brands, Llc. System and method for inspecting a mower
JP2009128368A (en) * 2007-11-27 2009-06-11 Csm Instruments Sa Technique for analyzing scratch test
JP2012137424A (en) * 2010-12-27 2012-07-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Surface inspection device and surface inspection method
JP2016095300A (en) * 2014-11-05 2016-05-26 株式会社山本金属製作所 Fatigue testing device
CN107917917A (en) * 2018-01-08 2018-04-17 苏州中汽检测技术服务有限公司 A kind of mass detecting instrument for fatigue test specimen
JP2019505807A (en) * 2016-02-04 2019-02-28 インスティテュト スペリオール テクニコ Equipment for ultrasonic frequency fatigue testing with axial and torsional multi-axis regimes
JP2019152681A (en) * 2019-06-21 2019-09-12 株式会社東芝 Device and method for inspecting cracks
JP2020056706A (en) * 2018-10-03 2020-04-09 日本製鉄株式会社 Crack development evaluation method
CN113165041A (en) * 2018-11-29 2021-07-23 杰富意钢铁株式会社 Defect grinding method for round steel and method for manufacturing steel
CN114384152A (en) * 2022-01-13 2022-04-22 山东大学 Ultrasonic guided wave damage positioning method and system based on search point matching

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115683901A (en) * 2022-12-30 2023-02-03 佛山沧科智能科技有限公司 Fatigue test crack dynamic measurement method and device

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002310958A (en) * 2001-04-10 2002-10-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Evaluation system of material life and evaluation method thereof
JP2002324233A (en) * 2001-04-25 2002-11-08 Showa Corp Method and device for detecting crack of pipe
US7315362B2 (en) * 2005-05-18 2008-01-01 Sears Brands, Llc. System and method for inspecting a mower
KR100716902B1 (en) * 2005-10-31 2007-05-10 한국전력공사 The damage evaluation system of metal and The damage evaluation method of metal using the same
JP2007271487A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Nok Corp Method for detecting flaw using image
JP2009128368A (en) * 2007-11-27 2009-06-11 Csm Instruments Sa Technique for analyzing scratch test
JP2012137424A (en) * 2010-12-27 2012-07-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Surface inspection device and surface inspection method
JP2016095300A (en) * 2014-11-05 2016-05-26 株式会社山本金属製作所 Fatigue testing device
JP2019505807A (en) * 2016-02-04 2019-02-28 インスティテュト スペリオール テクニコ Equipment for ultrasonic frequency fatigue testing with axial and torsional multi-axis regimes
CN107917917A (en) * 2018-01-08 2018-04-17 苏州中汽检测技术服务有限公司 A kind of mass detecting instrument for fatigue test specimen
JP2020056706A (en) * 2018-10-03 2020-04-09 日本製鉄株式会社 Crack development evaluation method
CN113165041A (en) * 2018-11-29 2021-07-23 杰富意钢铁株式会社 Defect grinding method for round steel and method for manufacturing steel
CN113165041B (en) * 2018-11-29 2022-11-01 杰富意钢铁株式会社 Defect grinding method for round steel and method for manufacturing steel
JP2019152681A (en) * 2019-06-21 2019-09-12 株式会社東芝 Device and method for inspecting cracks
CN114384152A (en) * 2022-01-13 2022-04-22 山东大学 Ultrasonic guided wave damage positioning method and system based on search point matching
CN114384152B (en) * 2022-01-13 2023-09-01 山东大学 Ultrasonic guided wave damage positioning method and system based on search point matching

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