JPH0890066A - Ｕｏ鋼管の溶接部表面疵検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ＵＯ鋼管の溶接部表面疵検査方法
に関するもので、特にＵＯ鋼管溶接部分の表面疵を光切
断像で撮像して疵の有無を判定する方法に用いて好適な
ものである。 【構成】 ＵＯ鋼管１の溶接部２及びその近傍にスリッ
ト光を照射して得られる、光切断像４を用いて溶接部の
疵を検出する方法において、光切断像４を細線化処理し
て細線化データを得る第１の処理と、細線化データを差
分演算して差分データ列を得る第２の処理と、差分デー
タ列を疵強調処理して疵検出データ列を得る第３の処理
と、疵検出データ列を用いて疵有無判定を行うと共に、
疵ありと判定された場合について、細線化データ列を演
算することにより、疵検出及び疵の大きさの判定を行う
第４の処理を具備していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＵＯ鋼管の溶接部表目
疵検査方法に関するもので、特にＵＯ鋼管溶接部分の表
面疵を光切断像で撮像して疵の有無を判定する方法に用
いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＵＯ鋼管の溶接部表面の疵を
検査するために種々の方法が用いられている。現状のＵ
Ｏ鋼管の溶接部の表面疵検査は、人間による目視検査で
行われている。ところで、一般的な表面疵検査手法とし
ては、例えば光学式方法、渦流法、漏洩磁束法等が挙げ
られる。これらの表面疵検査手法のうち、光学式方法と
は、レーザスポット等を被検査物にスキャン照射すると
ともに、正反射光または散乱光を受光して得られる時系
列的な受光信号を処理して疵判定を行なうものであり、
鋼鈑の表面疵検査手段として用いられる。

【０００３】また渦流法とは、高周波磁界によって被検
査物表面部分に渦電流を励起させるとともに、被検査物
に検出コイルを近接させ上記検出コイルと鎖交する磁束
値を検出して疵を検査するようにしたものであり、種々
の被検査物に対する表面疵検査手段として用いられる。

【０００４】漏洩磁束法とは、磁化器を被検査物に近接
させて磁束を浸透させるとともに被検査物に近接させた
磁気センサを移動して漏洩磁束の変化を検出し疵を検査
する手法であり、一般的に鋼鈑の表面欠陥検出手法とし
て用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の疵検出手
法では、一般的に形状が均一な被検査物を対象としてい
る。一方、図３に溶接部に発生する疵の一例である突起
疵の概略形状を示すが、ＵＯ鋼管の溶接部は鋼管母材部
分に対して肉盛りを施しているので、溶接部に発生する
微細な突起疵を検査するためには、起伏をもつ溶接部を
精密に検査できる手法が必要である。

【０００６】被検査物の表面に起伏がある場合には、例
えば光学式方法では投受光系の光軸を含む平面と被検査
物表面の交差角度が変化することで受光強度に変動を生
じるので、細密な疵を検査することは困難となる。ま
た、渦流法や漏洩磁束法等の手法では検査精度を得るた
めには、センサと被検査物表面とのギャップを短く一定
に保つことが必要であり、起伏をもつ表面上の疵の検出
は困難であった。

【０００７】また形状を測定する方法として光切断法が
ある。しかし溶接部の形状は一定でないので、信頼性よ
く疵を検出することができる光切断像の処理方法は提案
されていない。

【０００８】本発明は上述の問題点に鑑み、肉盛り等起
伏のあるＵＯ鋼管溶接部にある微細な疵についても良好
に検出できるようにすることを目的としている

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のＵＯ鋼管の溶接
部表面疵検査ほうほうは、ＵＯ鋼管１の溶接部２及びそ
の近傍にスリット光を照射して得られる、光切断像４を
用いて溶接部の疵を検出する方法において、光切断像４
を細線化処理して細線化データを得る第１の処理と、細
線化データを差分演算して差分データ列を得る第２の処
理と、差分データ列を疵強調処理して疵検出データ列を
得る第３の処理と、疵検出データ列を用いて疵有無判定
を行なうと共に、疵有りと判定された場合について、細
線化データ列を演算することにより、疵検出及び疵の大
きさの判定を行なう第４の処理を具備している。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明によるＵＯ鋼管の溶接部表面
を検査する方法を示す図である。ＵＯ鋼管１は、径１８
〜５６インチで主にパイプラインや建築材料に使用され
る。溶接部２は、自動溶接機により生成され、母材部分
に対して肉盛りが施されている。スリット投光器３は、
光切断像４を得るための発光装置である。これは例えば
図２に示されるように、レーザーダイオード１３を発光
させ、そのレーザ光をコリメータレンズ１４により集光
し、シリンドリカルレンズ１５により扇形状に広げてス
リット光を形成するものである。光切断像４は、スリッ
ト投光器３により溶接部２及びその近傍に形成される像
である。撮像装置５は、上記光切断像４を捉え、疵検出
処理部６に画像を伝送するものである。画像処理部６
は、以下に示す各処理によってＵＯ鋼管溶接部表面の疵
の有無、及びその高さを判定する。

【００１１】画像記憶部７は、撮像装置５によって捉え
られた画像をＡ／Ｄ変換し、２次元のディジタル値
（ｘ，ｙ）として記憶する。

【００１２】細線化処理部８は、上記の画像データｐ
（ｘ，ｙ）に対して細線化を行なう。具体的には図６の
ｙ方向で最大輝度点を選択する処理を、全ｘ座標に対し
て行ない、ｘ座標に対応する最大輝度点のｙ座標値を配
列させた細線化データ列Ｓ（ｘ）を得る。この時、ある
ｘ座標（Ｘｎ）において、光切断像４の輝度が低い場合
について、光切断像外のノイズを誤選択しないよう、輝
度最大点として撰択した点の輝度が、予め設定した輝度
しきい値よりも低い場合、Ｘｎ−１における最大輝度点
のｙ座標Ｓ（Ｘｎ−１）と同じ値として、細線化データ
が光切断像から外れるのを防ぐ。

【００１３】差分処理部９は、細線化処理部８で形成さ
れた細線化データ列Ｓ（ｘ）に対して、差分データ列Ｄ
（ｘ）を求める演算を行なう。この処理は図７で示され
る、Ａ，Ｂ，Ｃの３点間での傾きの差分を求めることに
より、疵の凸形状部を抽出するものである。

【００１４】疵強調処理部１０は、差分処理部９で求め
られた差分データ列Ｄ（ｘ）を、連続するｋ個のデータ
の移動和を求めることにより、Ｄ（ｘ）の疵部分のみを
強調するものである。この疵強調データ列Ｅ（ｘ）を疵
有無判定に用いることにより、判定精度が向上される。

【００１５】疵有無判定部１１は、疵強調処理部１０で
求められた、疵強調データ列Ｅ（ｘ）を用いて疵の有無
を判定する。ここではＥ（ｘ）の大きさと、予め設定し
た疵検出しきい値とを比較し、Ｅ（ｘ）の全ての要素が
疵検出しきい値を超過しない場合に疵無しとし、その画
像での疵検出処理を終了する。

【００１６】データ列記憶部１２は、疵有無判定部１１
において、Ｅ（ｘ）に疵検出しきい値を越える要素が存
在した場合、疵高さ判定部１３にて疵高さ判定を行なう
ために使用する細線化データ列を保存しておくものであ
る。

【００１７】疵高さ判定部１３は、疵のある画像の細線
化データ列Ｓｎ（ｘ）と、Ｓｎ（ｘ）を求めた位置から
予め設定された距離だけ離れた位置での細線化データ列
Ｓｎ−ｉ（ｘ）とから、差異抽出データ列Ｔ（ｘ）を求
める演算、Ｔ（ｘ）＝Ｓｎ（ｘ）−Ｓｎ−ｉ（ｘ）を行
ない、これにより抽出された差異抽出データ列から、疵
高さを判定するものである。

【００１８】本発明の特徴とする所は、ＵＯ鋼管１の溶
接部２及びその近傍にスリット光を照射して得られる、
光切断像４を用いて溶接部の疵を検出する方法におい
て、光切断像４を細線化処理して細線化データを得る第
１の処理と、細線化データを差分演算して差分データ列
を得る第２の処理と、差分データ列を疵強調処理して疵
検出データ列を得る第３の処理と、疵検出データ列を用
いて疵有無判定を行なうと共に、疵有りと判定された場
合について、細線化データ列を演算することにより、疵
検出及び疵の大きさの判定を行なう第４の処理を具備し
ていることである。

【００１９】また、図２はスリット投光器の一例を示す
構成図である。図２において、レーザーダイオード１３
を発光させ、そのレーザ光をコリメータレンズ１４によ
り集光し、シリンドリカルレンズ１５により扇形状に広
げてスリット光を形成し、これをＵＯ鋼管１の溶接部２
及びその周辺に照射することにより、光切断像４を得
る。

【００２０】図３は検出すべき疵である溶接部の突起疵
の概略形状を示すＵＯ鋼管の部分斜視図である。この図
３中のＢ−Ｂ′間のスリット光を撮像すると図５に示し
たような光切断像２２が得られる。

【００２１】また、図４は図３中のＡ−Ａ′線に沿う断
面図である。

【００２２】さらに、図５は図３中のＢ−Ｂ′線に沿う
光切断像を示す図である。

【００２３】図６は細線化処理部で行なう処理の内容を
説明する図である。処理の内容は、ｙ方向に対して最大
輝度点を選択する処理を、全ｘ座標に対して行なう。こ
のようにしてｘ座標に対応する最大輝度点のｙ座標値を
配列させた細線化データ列Ｓ（ｘ）を得る。この時、あ
るｘ座標（Ｘｎ）において、光切断像４の輝度が低い場
合について、光切断像外のノイズを誤撰択しないよう、
輝度最大点として選択した点の輝度が、予め設定した輝
度しきい値よりも低い場合、Ｘｎ−１における最大輝度
点のｙ座標Ｓ（Ｘｎ−１）と同じ値として、細線化デー
タが光切断像から外れるのを防ぐ。

【００２４】図７は差分処理部で行なう差分処理の内容
を説明する図である。ここでは細線化処理部８で形成さ
れた細線化データ列Ｓ（ｘ）に対して、図中のＡ，Ｂ，
Ｃの３点においてＣ−Ｂ間の傾きからＢ−Ａ間の傾きの
差を求める演算を全ｘ座標について行なう。このように
して求められる差分データ列Ｄ（ｘ）は疵の凸形状部に
おいて、他の疵のない部分と比較して小さな値を取るた
め、Ｄ（ｘ）において疵の有無を判断することが可能と
なる。

【００２５】また、図８は疵強調処理部で行なう複数画
素の移動和による処理の内容を説明する図である。この
処理により、図７で求められる差分データ列Ｄ（ｘ）を
用いて疵有無を判定する場合よりも、精度のよい疵検出
が可能となる。

【００２６】図９は図８にて疵有りと判定した場合に行
なう、差異抽出データ列の生成方法を説明する図であ
る。これは、疵のある画像の細線化データ列Ｓｎ（ｘ）
と、Ｓｎ（ｘ）を求めた位置から予め設定された距離だ
け離れた位置での細線化データ列Ｓｎ−ｉ（ｘ）とか
ら、Ｔ（ｘ）＝Ｓｎ（ｘ）−Ｓｎ−ｉ（ｘ）の演算を行
なうものである。

【００２７】図１０は疵高さ判定部において、図９で求
められる差異抽出データ列Ｔ（ｘ）から、疵の高さを求
める処理を説明する図である。疵高さはＴ（ｘ）の最大
値を画素数として求め、これと、予め測定しておいた１
画素あたりに対応する疵高さ方向の長さとの積により算
出される。これにより、疵高さのしきい値を設けること
で、ある高さ以上の疵のみを検出することが可能とな
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の方法によ
れば、疵高さのしきい値を設けることにより、肉盛り等
起伏のあるＵＯ鋼管溶接部にある微細な疵についても良
好に検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＵＯ鋼管の溶接部表面を検査する
方法を示す図である。

【図２】スリット投光器の一例を示す構成図である。

【図３】検出すべき疵である溶接部の突起疵の概略形状
を示すＵＯ鋼管の部分斜視図である。

【図４】図３中のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。

【図５】図３中のＢ−Ｂ′線に沿う光切断像を示す図で
ある。

【図６】細線化処理部で行なう処理の内容を説明する図
である。

【図７】差分処理部で行なう差分処理の内容を説明する
図である。

【図８】疵強調処理部で行なう複数画素の移動和による
処理の内容を説明する図である。

【図９】図８にて疵有りと判定した場合に行なう、差異
抽出データ列の生成方法を説明する図である。

【図１０】疵高さ判定部において、図９で求められる差
異抽出データ列Ｔ（ｘ）から、疵の高さを求める処理を
説明する図である。

【符号の説明】

１ ＵＯ鋼管 ２ 溶接部 ３ スリット投光器 ４ 光切断像 ５ 撮像装置 ６ 画像処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植木 勝也 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１−１−２ 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 高嶋 和夫 兵庫県尼崎市塚口本町８−１−１ 三菱電 機株式会社産業システム研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＵＯ鋼管１の溶接部２及びその近傍にス
   リット光を照射して得られる、光切断像４を用いて溶接
   部の疵を検出する方法において、光切断像４を細線化処
   理して細線化データを得る第１の処理と、細線化データ
   を差分演算して差分データ列を得る第２の処理と、差分
   データ列を疵強調処理して疵検出データ列を得る第３の
   処理と、疵検出データ列を用いて疵有無判定を行なうと
   共に、疵有りと判定された場合について、細線化データ
   列を演算することにより、疵検出及び疵の大きさの判定
   を行う第４の処理を具備していることを特徴とするＵＯ
   鋼管の溶接部表面疵検査方法。