JPH09264882A - 被検査体傷判定方法及び装置 - Google Patents
被検査体傷判定方法及び装置Info
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- JPH09264882A JPH09264882A JP8075502A JP7550296A JPH09264882A JP H09264882 A JPH09264882 A JP H09264882A JP 8075502 A JP8075502 A JP 8075502A JP 7550296 A JP7550296 A JP 7550296A JP H09264882 A JPH09264882 A JP H09264882A
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- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】反射エコーのＢスコープ画像から人工構造物や
遅延エコーを実時間の高速で確実に識別し、自動的かつ
高精度の傷判定を可能にする。 【解決手段】 垂直チャネルの超音波探触子１１ａ、±
４５°チャネルの超音波探触子１１ｂ，１１ｃで構成さ
れる多チャネル超音波探触器１１、多チャネル超音波探
傷装置１２、傷判定処理装置１３を有している。各チャ
ネルの反射エコーのＢスコープ画像上での一つの連結領
域が一つの反射源に対応するため、各チャネルごとにＢ
スコープ画像上での連結領域を抽出する。この抽出した
各連結領域について、一つ又は複数の特徴量を算出し
て、膨大な画像パターンデータから反射源ごとの、いつ
かの特徴量にデータを大幅に圧縮し、この特徴量を用い
て、その後のデータ処理を行うことによって、高速での
傷判定を行う。
遅延エコーを実時間の高速で確実に識別し、自動的かつ
高精度の傷判定を可能にする。 【解決手段】 垂直チャネルの超音波探触子１１ａ、±
４５°チャネルの超音波探触子１１ｂ，１１ｃで構成さ
れる多チャネル超音波探触器１１、多チャネル超音波探
傷装置１２、傷判定処理装置１３を有している。各チャ
ネルの反射エコーのＢスコープ画像上での一つの連結領
域が一つの反射源に対応するため、各チャネルごとにＢ
スコープ画像上での連結領域を抽出する。この抽出した
各連結領域について、一つ又は複数の特徴量を算出し
て、膨大な画像パターンデータから反射源ごとの、いつ
かの特徴量にデータを大幅に圧縮し、この特徴量を用い
て、その後のデータ処理を行うことによって、高速での
傷判定を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波レール探傷
車におけるレール傷判定装置などに適用して鉄道レール
の傷の判定を行う被検査体傷判定方法及び装置に関す
る。
車におけるレール傷判定装置などに適用して鉄道レール
の傷の判定を行う被検査体傷判定方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の鉄道レールなどを超音波で
探傷する計測状態を示す斜視図である。図５において、
この例では、探傷対象のレール１に、超音波探傷装置２
と接続されるケーブル３の先端に設けられた超音波探触
子４を移動させてレール１の探傷を行っている。この
際、一定周期で出力する送信信号が超音波探触子４内の
振動子からの超音波パルスとして、レール１に放射され
る。この超音波パルスがレール１の傷などで反射し、こ
の反射波が超音波探触子４の振動子で受信される。
探傷する計測状態を示す斜視図である。図５において、
この例では、探傷対象のレール１に、超音波探傷装置２
と接続されるケーブル３の先端に設けられた超音波探触
子４を移動させてレール１の探傷を行っている。この
際、一定周期で出力する送信信号が超音波探触子４内の
振動子からの超音波パルスとして、レール１に放射され
る。この超音波パルスがレール１の傷などで反射し、こ
の反射波が超音波探触子４の振動子で受信される。
【０００３】この受信信号を超音波探傷装置２でゲート
回路を通じて抽出して、デジタル信号化処理を行う。さ
らに、受信信号レベルを判定レベルと比較してレール１
における傷を検出し、この傷データと図示しない走行距
離センサからの移動量に基づいたレール１の位置などを
ブラウン管（ＣＲＴ）６などで画面表示している。ま
た、探傷情報を記録装置のメモリなどに記憶して保存
し、さらに必要に応じて記録紙に印字して出力する。
回路を通じて抽出して、デジタル信号化処理を行う。さ
らに、受信信号レベルを判定レベルと比較してレール１
における傷を検出し、この傷データと図示しない走行距
離センサからの移動量に基づいたレール１の位置などを
ブラウン管（ＣＲＴ）６などで画面表示している。ま
た、探傷情報を記録装置のメモリなどに記憶して保存
し、さらに必要に応じて記録紙に印字して出力する。
【０００４】このようなレール探傷では、超音波探触子
４が複数のチャネルによって、傷の発生部位と方向性を
考慮した超音波を放射し、その反射エコーから探傷が行
われる。複数のチャネルとして、重要なレールの傷に合
わせ、例えば、レール１の頭部から底部にかけての水平
裂に対しては垂直チャネル、また、腹部から底部につい
ての横裂には、±４５°チャネル、頭部横裂に対しては
±７０°チャネルといった複数の各チャネルから傷の発
生部位と方向性を考慮した超音波を放射し、その反射エ
コーに注目した探傷が行われる。
４が複数のチャネルによって、傷の発生部位と方向性を
考慮した超音波を放射し、その反射エコーから探傷が行
われる。複数のチャネルとして、重要なレールの傷に合
わせ、例えば、レール１の頭部から底部にかけての水平
裂に対しては垂直チャネル、また、腹部から底部につい
ての横裂には、±４５°チャネル、頭部横裂に対しては
±７０°チャネルといった複数の各チャネルから傷の発
生部位と方向性を考慮した超音波を放射し、その反射エ
コーに注目した探傷が行われる。
【０００５】また、近時のレール探傷では、反射エコー
処理の自動化が進展し、傷の自動判定も一部で行われて
いる。
処理の自動化が進展し、傷の自動判定も一部で行われて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレール探傷では、信頼性の高い自動判定が困
難であった。例えば、反射エコーには本来のレール中の
傷の他にボルト孔などの人工構造物からの反射エコーが
発生する。さらに、超音波がレール傷までの最短経路で
なく、レール側面などの反射経路によって発生する遅延
エコーが存在するため、信頼性の高い自動判定が出来な
かった。
うな従来のレール探傷では、信頼性の高い自動判定が困
難であった。例えば、反射エコーには本来のレール中の
傷の他にボルト孔などの人工構造物からの反射エコーが
発生する。さらに、超音波がレール傷までの最短経路で
なく、レール側面などの反射経路によって発生する遅延
エコーが存在するため、信頼性の高い自動判定が出来な
かった。
【０００７】このため人工構造物からの反射エコー及び
遅延エコーを識別し、信頼性が高いレール傷判定を行う
ために、反射エコーのＢスコープ画像から判定を行うこ
とが注目されつつある。例えば、ボルト孔は垂直チャネ
ルと±４５°チャネルによって、図６に示すＢスコープ
画像が得られることが判明しており、この画像からボル
ト孔の識別が可能である。
遅延エコーを識別し、信頼性が高いレール傷判定を行う
ために、反射エコーのＢスコープ画像から判定を行うこ
とが注目されつつある。例えば、ボルト孔は垂直チャネ
ルと±４５°チャネルによって、図６に示すＢスコープ
画像が得られることが判明しており、この画像からボル
ト孔の識別が可能である。
【０００８】しかし、Ｂスコープ画像のデータ量は膨大
であり、超音波レール探傷車が高速走行すると、その実
時間での判定処理が困難になる。また、既知の人工構造
物であっても、例えば、超音波探触子とレールの音響結
合状態によって、Ｂスコープ画像が変化してしまうこと
があり、信頼性の高い自動判定が出来ないという欠点も
ある。
であり、超音波レール探傷車が高速走行すると、その実
時間での判定処理が困難になる。また、既知の人工構造
物であっても、例えば、超音波探触子とレールの音響結
合状態によって、Ｂスコープ画像が変化してしまうこと
があり、信頼性の高い自動判定が出来ないという欠点も
ある。
【０００９】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、反射エコーのＢスコープ画像から実時
間の高速で人工構造物や遅延エコーを確実に識別して信
頼性の高い傷判定を自動的に行うことを可能とする被検
査体傷判定方法及び装置を提供することを目的とする。
するものであり、反射エコーのＢスコープ画像から実時
間の高速で人工構造物や遅延エコーを確実に識別して信
頼性の高い傷判定を自動的に行うことを可能とする被検
査体傷判定方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の被検査体傷判定方法は、複数チャネルの超
音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーの
Ｂスコープ画像から、被検査体の傷を判定するものであ
り、複数チャネルのチャネルごとのＢスコープ画像上で
の連結領域を抽出し、次に、抽出した各連結領域につい
て一つ又は複数の特徴量を算出し、さらに、算出した特
徴量に基づいて被検査体における傷を判定している。
に、本発明の被検査体傷判定方法は、複数チャネルの超
音波パルスを被検査体に放射して得られた反射エコーの
Ｂスコープ画像から、被検査体の傷を判定するものであ
り、複数チャネルのチャネルごとのＢスコープ画像上で
の連結領域を抽出し、次に、抽出した各連結領域につい
て一つ又は複数の特徴量を算出し、さらに、算出した特
徴量に基づいて被検査体における傷を判定している。
【００１１】また、本発明の被検査体傷判定方法は、各
連結領域の特徴量としての重心を算出し、次に、この算
出した各連結領域の重心を用いて被検査体中の人工構造
物を識別している。さらに、本発明の被検査体傷判定方
法は、抽出した各連結領域中の、連結領域を構成する全
ての反射エコーが、超音波パルルス放射後の最初の反射
エコーでないこと条件として遅れエコーを識別してい
る。
連結領域の特徴量としての重心を算出し、次に、この算
出した各連結領域の重心を用いて被検査体中の人工構造
物を識別している。さらに、本発明の被検査体傷判定方
法は、抽出した各連結領域中の、連結領域を構成する全
ての反射エコーが、超音波パルルス放射後の最初の反射
エコーでないこと条件として遅れエコーを識別してい
る。
【００１２】また、本発明の被検査体傷判定装置は、複
数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られ
た反射エコーのＢスコープ画像から被検査体の傷を判定
するものであり、多チャネル超音波送受信部が複数チャ
ネルの超音波パルスを被検査体に放射し、かつ、受信し
た受信データを出力している。また、連結領域抽出処理
部が多チャネル超音波送受信部の受信データから複数チ
ャネルのチャネルごとのＢスコープ画像上での連結領域
を抽出する。さらに、特徴量算出処理部が連結領域抽出
処理部が抽出した各連結領域について一つ又は複数の特
徴量を算出する。そして、判定処理部が特徴量算出処理
部で算出した特徴量に基づいて被検査体の傷を判定す
る。
数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射して得られ
た反射エコーのＢスコープ画像から被検査体の傷を判定
するものであり、多チャネル超音波送受信部が複数チャ
ネルの超音波パルスを被検査体に放射し、かつ、受信し
た受信データを出力している。また、連結領域抽出処理
部が多チャネル超音波送受信部の受信データから複数チ
ャネルのチャネルごとのＢスコープ画像上での連結領域
を抽出する。さらに、特徴量算出処理部が連結領域抽出
処理部が抽出した各連結領域について一つ又は複数の特
徴量を算出する。そして、判定処理部が特徴量算出処理
部で算出した特徴量に基づいて被検査体の傷を判定す
る。
【００１３】さらに、本発明の被検査体傷判定装置は、
被検査体傷判定装置に人工構造物識別処理部を設けてお
り、この人工構造物識別処理部が、特徴量算出処理部で
算出された各連結領域の重心に基づいて人工構造物を識
別している。また、本発明の被検査体傷判定装置は、被
検査体傷判定装置に遅延エコー識別処理部を設けてお
り、この遅延エコー識別処理部によって、連結領域抽出
処理部で抽出された各連結領域中の連結領域を構成する
反射エコーが、超音波パルス放射後の最初の反射エコー
でないこと条件として、遅れエコーを識別している。
被検査体傷判定装置に人工構造物識別処理部を設けてお
り、この人工構造物識別処理部が、特徴量算出処理部で
算出された各連結領域の重心に基づいて人工構造物を識
別している。また、本発明の被検査体傷判定装置は、被
検査体傷判定装置に遅延エコー識別処理部を設けてお
り、この遅延エコー識別処理部によって、連結領域抽出
処理部で抽出された各連結領域中の連結領域を構成する
反射エコーが、超音波パルス放射後の最初の反射エコー
でないこと条件として、遅れエコーを識別している。
【００１４】さらに、本発明の被検査体傷判定方法及び
装置は、被検査体をレールとするものである。また、本
発明の被検査体傷判定方法及び装置が、超音波レール探
傷車におけるレール傷判定装置に適用される。このよう
な本発明の被検査体傷判定方法及び装置では、複数の各
チャネルの反射エコーのＢスコープ画像上での一つの連
結領域が一つの反射源に対応している。したがって、複
数の各チャネルごとにＢスコープ画像上での連結領域を
抽出し、この抽出した各連結領域について、一つ又は複
数の特徴量を算出して、膨大な画像パターンデータから
反射源ごとの、いくつかの特徴量にデータが大幅に圧縮
される。この特徴量を用いて、その後のデータ処理を行
うことによって、高速での傷判定が可能になる。
装置は、被検査体をレールとするものである。また、本
発明の被検査体傷判定方法及び装置が、超音波レール探
傷車におけるレール傷判定装置に適用される。このよう
な本発明の被検査体傷判定方法及び装置では、複数の各
チャネルの反射エコーのＢスコープ画像上での一つの連
結領域が一つの反射源に対応している。したがって、複
数の各チャネルごとにＢスコープ画像上での連結領域を
抽出し、この抽出した各連結領域について、一つ又は複
数の特徴量を算出して、膨大な画像パターンデータから
反射源ごとの、いくつかの特徴量にデータが大幅に圧縮
される。この特徴量を用いて、その後のデータ処理を行
うことによって、高速での傷判定が可能になる。
【００１５】また、本発明の被検査体傷判定方法及び装
置では、Ｂスコープ画像上での連結領域の大きさが探触
子と被検査体との音響結合状態で変化するが、この連結
領域の重心は、その影響を受け難く、各連結領域の重心
に注目することによって、被検査体の人工構造物が確実
に識別される。さらに、本発明の被検査体傷判定方法及
び装置では、遅れエコーの前にみ、最短経路の反射エコ
ーが存在することから、連結領域を構成する全てのエコ
ーが、超音波パルス放射後の最初のエコーでないことを
条件として、確実に遅れエコーが識別される。この結
果、反射エコーのＢスコープ画像から人工構造物や遅延
エコーを実時間の高速で確実に識別され、傷判定が自動
化され、かつ、高信頼性が得られる。
置では、Ｂスコープ画像上での連結領域の大きさが探触
子と被検査体との音響結合状態で変化するが、この連結
領域の重心は、その影響を受け難く、各連結領域の重心
に注目することによって、被検査体の人工構造物が確実
に識別される。さらに、本発明の被検査体傷判定方法及
び装置では、遅れエコーの前にみ、最短経路の反射エコ
ーが存在することから、連結領域を構成する全てのエコ
ーが、超音波パルス放射後の最初のエコーでないことを
条件として、確実に遅れエコーが識別される。この結
果、反射エコーのＢスコープ画像から人工構造物や遅延
エコーを実時間の高速で確実に識別され、傷判定が自動
化され、かつ、高信頼性が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の被検査体傷判定方
法及び装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明の被検査体傷判定装置の実施形態の構
成を示すブロック図である。図１において、この被検査
体傷判定装置は、高速走行する超音波レール探傷車に搭
載されるものであり、検査対象のレール１０を多チャネ
ル超音波探触器１１が接触して移動するようになってい
る。この多チャネル超音波探触器１１は垂直チャネルの
超音波探触子１１ａ、±４５°チャネルの超音波探触子
１１ｂ，１１ｃで構成されている。
法及び装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明の被検査体傷判定装置の実施形態の構
成を示すブロック図である。図１において、この被検査
体傷判定装置は、高速走行する超音波レール探傷車に搭
載されるものであり、検査対象のレール１０を多チャネ
ル超音波探触器１１が接触して移動するようになってい
る。この多チャネル超音波探触器１１は垂直チャネルの
超音波探触子１１ａ、±４５°チャネルの超音波探触子
１１ｂ，１１ｃで構成されている。
【００１７】さらに、この多チャネル超音波探触器１１
に超音波を放射し、かつ、多チャネル超音波探触器１１
で受信した反射エコーの反射信号を増幅し、さらに、デ
ジタル信号化等の処理を行う多チャネル超音波探傷装置
１２を有している。この多チャネル超音波探傷装置１２
は多チャネルの超音波信号を送出する図示しない送信部
及び多チャネルの反射エコーの反射信号を増幅してデジ
タル信号化の受信処理を行う受信部とから構成されてい
る。
に超音波を放射し、かつ、多チャネル超音波探触器１１
で受信した反射エコーの反射信号を増幅し、さらに、デ
ジタル信号化等の処理を行う多チャネル超音波探傷装置
１２を有している。この多チャネル超音波探傷装置１２
は多チャネルの超音波信号を送出する図示しない送信部
及び多チャネルの反射エコーの反射信号を増幅してデジ
タル信号化の受信処理を行う受信部とから構成されてい
る。
【００１８】さらに、この被検査体傷判定装置は、多チ
ャネル超音波探傷装置１２が出力する受信データからＢ
スコープ画像を生成し、人工構造物や遅延エコーを識別
して、自動的に高信頼が得られる傷判定を高速に行うた
めの傷判定処理装置１３を有している。図２は図１中に
示す傷判定処理装置１３の詳細な構成を示すブロック図
である。図２において、この傷判定処理装置１３は、こ
の装置の各部を制御するＣＰＵ２１と、このＣＰＵ２１
の演算処理で生成されたＢスコープ画像データを記憶す
る画像メモリ２２と、制御プログラムを記憶するＲＯＭ
２３と、ワーキング用のＲＡＭ２４とが設けられてい
る。
ャネル超音波探傷装置１２が出力する受信データからＢ
スコープ画像を生成し、人工構造物や遅延エコーを識別
して、自動的に高信頼が得られる傷判定を高速に行うた
めの傷判定処理装置１３を有している。図２は図１中に
示す傷判定処理装置１３の詳細な構成を示すブロック図
である。図２において、この傷判定処理装置１３は、こ
の装置の各部を制御するＣＰＵ２１と、このＣＰＵ２１
の演算処理で生成されたＢスコープ画像データを記憶す
る画像メモリ２２と、制御プログラムを記憶するＲＯＭ
２３と、ワーキング用のＲＡＭ２４とが設けられてい
る。
【００１９】また、傷判定処理装置１３には、多チャネ
ル超音波探傷装置１２が出力する受信データを取り込む
Ｉ／Ｏ回路２５、画面表示を制御するＣＲＴコントロー
ラ２６及び記憶媒体との間で記憶データの送受信を行う
Ｉ／Ｏ回路２７が設けられている。また、デバイスを接
続するためのデバイスアダプタ２８、各部が接続される
バスライン２９及び座標入力操作を行うためのマウス３
０が設けられている。
ル超音波探傷装置１２が出力する受信データを取り込む
Ｉ／Ｏ回路２５、画面表示を制御するＣＲＴコントロー
ラ２６及び記憶媒体との間で記憶データの送受信を行う
Ｉ／Ｏ回路２７が設けられている。また、デバイスを接
続するためのデバイスアダプタ２８、各部が接続される
バスライン２９及び座標入力操作を行うためのマウス３
０が設けられている。
【００２０】さらに、機能選択などの入力操作を行うた
めのキーボード３１、処理データをＩ／Ｏ回路２７を通
じて記憶し、かつ、記憶データを送出する外部記憶装置
３２及び処理データを画面表示するＣＲＴモニタ３３が
設けられている。図３はＣＰＵ２１による傷判定処理の
機能を示すブロック図である。図３において、この傷判
定処理機能は、Ｂスコープ画像を生成するＢスコープ画
像生成処理部４０、連結領域の抽出を処理する連結領域
抽出処理部４１及び特徴量の算出を処理する特徴量算出
処理部４２を有している。
めのキーボード３１、処理データをＩ／Ｏ回路２７を通
じて記憶し、かつ、記憶データを送出する外部記憶装置
３２及び処理データを画面表示するＣＲＴモニタ３３が
設けられている。図３はＣＰＵ２１による傷判定処理の
機能を示すブロック図である。図３において、この傷判
定処理機能は、Ｂスコープ画像を生成するＢスコープ画
像生成処理部４０、連結領域の抽出を処理する連結領域
抽出処理部４１及び特徴量の算出を処理する特徴量算出
処理部４２を有している。
【００２１】また、傷判定処理の機能には、遅延エコー
の識別を処理する遅延エコー識別処理部４４、人工構造
物、例えば、ボルト孔などの識別を処理する人工構造物
識別処理部４５及び図１中のレール１０の傷を判定する
傷判定部４６及び判定結果を表示するための出力表示処
理部４７を有している。この実施形態の構成における動
作について説明する。
の識別を処理する遅延エコー識別処理部４４、人工構造
物、例えば、ボルト孔などの識別を処理する人工構造物
識別処理部４５及び図１中のレール１０の傷を判定する
傷判定部４６及び判定結果を表示するための出力表示処
理部４７を有している。この実施形態の構成における動
作について説明する。
【００２２】図１において、この被検査体傷判定装置
は、高速走行する超音波レール探傷車に搭載されてお
り、多チャネル超音波探触器１１からレール１０の傷の
発生部位と方向性を考慮した超音波を放射する。すなわ
ち、レール１０の頭部から底部にかけての水平裂に対し
ては垂直チャネルの超音波探触子１１ａから超音波を放
射し、また、腹部から底部についての横裂には、±４５
°チャネルの超音波探触子１１ｂ，１１ｃから超音波を
放射し、その反射エコーを受信する。
は、高速走行する超音波レール探傷車に搭載されてお
り、多チャネル超音波探触器１１からレール１０の傷の
発生部位と方向性を考慮した超音波を放射する。すなわ
ち、レール１０の頭部から底部にかけての水平裂に対し
ては垂直チャネルの超音波探触子１１ａから超音波を放
射し、また、腹部から底部についての横裂には、±４５
°チャネルの超音波探触子１１ｂ，１１ｃから超音波を
放射し、その反射エコーを受信する。
【００２３】この多チャネル超音波探触器１１には、多
チャネル超音波探傷装置１２の送信部から超音波が入力
される。かつ、受信部が多チャネル超音波探触器１１で
受信した反射エコーの反射信号を増幅し、さらに、デジ
タル信号化等の処理を行い、この受信データが傷判定処
理装置１３に入力される。図２に示す傷判定処理装置１
３ではＣＰＵ２１がＩ／Ｏ回路２５及びバスライン２９
を通じて受信データを取り込み、ＲＯＭ２３から読みだ
した制御プログラムに基づいて、図３に示した傷判定処
理の機能ブロックによるデータ処理が行われる。すなわ
ち、多チャネル超音波探傷装置１２から取り込んだ受信
データから、反射エコーのＢスコープ画像を生成し、こ
のＢスコープ画像から人工構造物や遅延エコーが識別さ
れ、この後に自動的に信頼性が高い傷判定を行う。この
データ処理は高速に実時間で行われる。
チャネル超音波探傷装置１２の送信部から超音波が入力
される。かつ、受信部が多チャネル超音波探触器１１で
受信した反射エコーの反射信号を増幅し、さらに、デジ
タル信号化等の処理を行い、この受信データが傷判定処
理装置１３に入力される。図２に示す傷判定処理装置１
３ではＣＰＵ２１がＩ／Ｏ回路２５及びバスライン２９
を通じて受信データを取り込み、ＲＯＭ２３から読みだ
した制御プログラムに基づいて、図３に示した傷判定処
理の機能ブロックによるデータ処理が行われる。すなわ
ち、多チャネル超音波探傷装置１２から取り込んだ受信
データから、反射エコーのＢスコープ画像を生成し、こ
のＢスコープ画像から人工構造物や遅延エコーが識別さ
れ、この後に自動的に信頼性が高い傷判定を行う。この
データ処理は高速に実時間で行われる。
【００２４】この場合の処理データがワーキング用のＲ
ＡＭ２４に一時的に記憶して行われ、また、この処理デ
ータがＣＲＴモニタ３３に画面表示される。さらに、処
理データがＩ／Ｏ回路２７を通じて外部記憶装置３２に
記憶される。この処理の指示操作がデバイスアダプタ２
８に接続されるマウス３０及びキーボード３１で行われ
る。
ＡＭ２４に一時的に記憶して行われ、また、この処理デ
ータがＣＲＴモニタ３３に画面表示される。さらに、処
理データがＩ／Ｏ回路２７を通じて外部記憶装置３２に
記憶される。この処理の指示操作がデバイスアダプタ２
８に接続されるマウス３０及びキーボード３１で行われ
る。
【００２５】図４は傷判定処理の動作の処理手順を示す
流れ図である。図１から図４において、傷判定処理装置
１３ではステップＳ１０によって、Ｂスコープ画像生成
処理部４０がＢスコープ画像生成処理を行う。このＢス
コープ画像生成処理では、図１に示すように垂直チャネ
ル及び±４５°チャネルの複数チャネルによる超音波パ
ルスを検査対象のレール１０に放射し、この放射によっ
て得られた各チャネルの反射エコーのＢスコープ画像を
生成する処理を行う。
流れ図である。図１から図４において、傷判定処理装置
１３ではステップＳ１０によって、Ｂスコープ画像生成
処理部４０がＢスコープ画像生成処理を行う。このＢス
コープ画像生成処理では、図１に示すように垂直チャネ
ル及び±４５°チャネルの複数チャネルによる超音波パ
ルスを検査対象のレール１０に放射し、この放射によっ
て得られた各チャネルの反射エコーのＢスコープ画像を
生成する処理を行う。
【００２６】このＢスコープ画像は、レール１０の長手
方向における超音波パルスの入射位置と、ビーム路程
（伝播時間）とを縦横とし、反射エコーが存在する位置
の画素値を一定の値（例えば、「１」）又は、反射エコ
ーの強度に応じた値とし、さらに、反射エコーが存在し
ない位置の画素値を、例えば、「０」としたものであ
る。このようなＢスコープ画像をそのまま用いても良い
が、理解し易いようにレール１０の長手方向の位置を横
軸、レール１０の表面からの深さを縦軸とするＢスコー
プ画像に変換する。図１で示したように多チャネル超音
波探触器１１を垂直チャネルの超音波探触子１１ａ、±
４５°チャネルの超音波探触子１１ｂ，１１ｃで構成し
て、垂直チャネル及び±４５°チャネルの三つのＢスコ
ープ画像を重ね合わせると、レール１０のボルト孔が、
従前の図６に示した画像として得られる。
方向における超音波パルスの入射位置と、ビーム路程
（伝播時間）とを縦横とし、反射エコーが存在する位置
の画素値を一定の値（例えば、「１」）又は、反射エコ
ーの強度に応じた値とし、さらに、反射エコーが存在し
ない位置の画素値を、例えば、「０」としたものであ
る。このようなＢスコープ画像をそのまま用いても良い
が、理解し易いようにレール１０の長手方向の位置を横
軸、レール１０の表面からの深さを縦軸とするＢスコー
プ画像に変換する。図１で示したように多チャネル超音
波探触器１１を垂直チャネルの超音波探触子１１ａ、±
４５°チャネルの超音波探触子１１ｂ，１１ｃで構成し
て、垂直チャネル及び±４５°チャネルの三つのＢスコ
ープ画像を重ね合わせると、レール１０のボルト孔が、
従前の図６に示した画像として得られる。
【００２７】この変換はレール１０の長手方向の位置を
ｘ、レール１０の表面からの深さをｙ、超音波パルスの
レール１０の長手方向における入射位置をｐ、ビーム路
程をｑ、超音波パルスの入射角をθとすると、次式
（１）（２）で表される。 ｘ＝ｐ＋ｑ・ｓｉｎθ …（１） ｙ＝ｑ・ｃｏｓθ …（２） 次にステップＳ１１によって、連結領域抽出処理部４１
が連結領域抽出処理を行う。この連結領域抽出処理で
は、垂直チャネル及び±４５°チャネルの反射エコーを
Ｂスコープ画像上から連結領域を抽出する処理を行う。
すなわち、Ｂスコープ画像上で相互に連結関係を有する
反射エコーの画素の集合を一つの連結領域として抽出す
る。これは、例えば、ラベリングと呼称される画像処理
手法を用いて行うことが出来る。このラベリングは、例
えば、「コンピュータ画像処理入門」（田村監修 総研
出版 １９８５年）に記載があり、連結領域ごとにラベ
ル（番号）を割りつける処理を行うものである。
ｘ、レール１０の表面からの深さをｙ、超音波パルスの
レール１０の長手方向における入射位置をｐ、ビーム路
程をｑ、超音波パルスの入射角をθとすると、次式
（１）（２）で表される。 ｘ＝ｐ＋ｑ・ｓｉｎθ …（１） ｙ＝ｑ・ｃｏｓθ …（２） 次にステップＳ１１によって、連結領域抽出処理部４１
が連結領域抽出処理を行う。この連結領域抽出処理で
は、垂直チャネル及び±４５°チャネルの反射エコーを
Ｂスコープ画像上から連結領域を抽出する処理を行う。
すなわち、Ｂスコープ画像上で相互に連結関係を有する
反射エコーの画素の集合を一つの連結領域として抽出す
る。これは、例えば、ラベリングと呼称される画像処理
手法を用いて行うことが出来る。このラベリングは、例
えば、「コンピュータ画像処理入門」（田村監修 総研
出版 １９８５年）に記載があり、連結領域ごとにラベ
ル（番号）を割りつける処理を行うものである。
【００２８】なお、連結条件は、反射エコーありの画素
が隣接している場合の他に、例えば、反射エコーありの
画素間に存在する反射エコーなしの画素が所定数以下で
あるとを条件としても良い。この場合、反射エコーが多
少欠落していても一つの連結領域とみなすことが出来
る。さらに、ステップＳ１２によって、特徴量算出処理
部４２が特徴量算出処理を行う。この特徴量算出処理
は、連結領域抽出処理で抽出された各連結領域の特徴量
を算出する処理であり、この特徴量としては、重心の他
に、例えば、大きさ（画素数）、長さ（端点間距離）等
が考えられる。
が隣接している場合の他に、例えば、反射エコーありの
画素間に存在する反射エコーなしの画素が所定数以下で
あるとを条件としても良い。この場合、反射エコーが多
少欠落していても一つの連結領域とみなすことが出来
る。さらに、ステップＳ１２によって、特徴量算出処理
部４２が特徴量算出処理を行う。この特徴量算出処理
は、連結領域抽出処理で抽出された各連結領域の特徴量
を算出する処理であり、この特徴量としては、重心の他
に、例えば、大きさ（画素数）、長さ（端点間距離）等
が考えられる。
【００２９】なお、重心はモーメント特徴として定義さ
れるが、簡易的に連結領域の両端点の中心としての算出
も可能である。次に、ステップＳ１３によって、遅延エ
コー識別処理部４４が遅れエコーの識別処理を行う。こ
の遅れエコーの識別処理は、連結領域抽出処理で抽出さ
れた各連結領域のうち、連結領域を構成する全ての画素
が、超音波パルス放射後２番目以降の反射エコーの画素
であることを条件として、遅れエコーを識別する処理で
ある。各画素が超音波パルス放射後の最初のエコーであ
るか否かは、例えば、Ｂスコープ画像上での各画素から
短いビーム路程方向に反射エコーありの画素が存在する
か否かを調べれば良い。
れるが、簡易的に連結領域の両端点の中心としての算出
も可能である。次に、ステップＳ１３によって、遅延エ
コー識別処理部４４が遅れエコーの識別処理を行う。こ
の遅れエコーの識別処理は、連結領域抽出処理で抽出さ
れた各連結領域のうち、連結領域を構成する全ての画素
が、超音波パルス放射後２番目以降の反射エコーの画素
であることを条件として、遅れエコーを識別する処理で
ある。各画素が超音波パルス放射後の最初のエコーであ
るか否かは、例えば、Ｂスコープ画像上での各画素から
短いビーム路程方向に反射エコーありの画素が存在する
か否かを調べれば良い。
【００３０】また、ステップＳ１４によって、人工構造
物識別処理部４５が人工構造物の識別処理を行う。この
人工構造物の識別処理は、特徴量算出処理で算出された
各連結領域の重心に基づいて人工構造物の識別を行う。
この処理ではレール１０の人工構造物としてボルト孔を
想定し、以下、このボルト孔の識別について説明する。
垂直チャネル及び±４５°チャネルの三つのＢスコープ
画像を重ね合わせると、レール１０のボルト孔が、従前
の図６に示した画像として得られることが判明してい
る。すなわち、三つのチャネルのボルト孔を反射源とす
る連結領域の位置関係は決まっており、さらに、ボルト
孔はレール１０の腹部に存在することも判明している。
そこで、次の条件によってボルト孔の識別が可能にな
る。
物識別処理部４５が人工構造物の識別処理を行う。この
人工構造物の識別処理は、特徴量算出処理で算出された
各連結領域の重心に基づいて人工構造物の識別を行う。
この処理ではレール１０の人工構造物としてボルト孔を
想定し、以下、このボルト孔の識別について説明する。
垂直チャネル及び±４５°チャネルの三つのＢスコープ
画像を重ね合わせると、レール１０のボルト孔が、従前
の図６に示した画像として得られることが判明してい
る。すなわち、三つのチャネルのボルト孔を反射源とす
る連結領域の位置関係は決まっており、さらに、ボルト
孔はレール１０の腹部に存在することも判明している。
そこで、次の条件によってボルト孔の識別が可能にな
る。
【００３１】この条件は「垂直チャネルの連結領域の重
心が、レール１０の腹部に相当する所定の縦軸上位置
（レール１０の表面からの深さ）であり、かつ、その重
心位置に対して、所定位置の範囲内を重心位置とする＋
４５°チャネルの連結領域、及び、−４５°チャネルの
連結領域が共に存在する」である。なお、他の人工構造
物として、ボルト孔より小さいボンド孔、メイハン孔も
同様にして、その識別が可能である。
心が、レール１０の腹部に相当する所定の縦軸上位置
（レール１０の表面からの深さ）であり、かつ、その重
心位置に対して、所定位置の範囲内を重心位置とする＋
４５°チャネルの連結領域、及び、−４５°チャネルの
連結領域が共に存在する」である。なお、他の人工構造
物として、ボルト孔より小さいボンド孔、メイハン孔も
同様にして、その識別が可能である。
【００３２】さらに、ステップＳ１５によって、傷判定
部４６が図１に示すレール１０における傷の判定処理を
行う。この傷の判定では、遅れエコーや人工構造物であ
ると識別されなかった垂直チャネル及び±４５°チャネ
ルの連結領域に対して、レール１０における傷を判定す
るものである。例えば、まず、垂直チャネルの場合、水
平裂、±４５°チャネルの場合は横裂として判定する。
そして、連結領域の重心の縦軸上の位置（レール１０の
表面からの深さ）によって、発生部位の頭部、腹部、底
部を識別する。さらに、連結領域の長さによって、傷の
軽重を判定する。ステップＳ１６によって、出力表示処
理部４７が、図２に示すＣＲＴモニタ３３で判定した傷
を画面表示する処理を行う。
部４６が図１に示すレール１０における傷の判定処理を
行う。この傷の判定では、遅れエコーや人工構造物であ
ると識別されなかった垂直チャネル及び±４５°チャネ
ルの連結領域に対して、レール１０における傷を判定す
るものである。例えば、まず、垂直チャネルの場合、水
平裂、±４５°チャネルの場合は横裂として判定する。
そして、連結領域の重心の縦軸上の位置（レール１０の
表面からの深さ）によって、発生部位の頭部、腹部、底
部を識別する。さらに、連結領域の長さによって、傷の
軽重を判定する。ステップＳ１６によって、出力表示処
理部４７が、図２に示すＣＲＴモニタ３３で判定した傷
を画面表示する処理を行う。
【００３３】なお、この実施形態では被検査体としてレ
ール１０をもって説明し、かつ、超音波レール探傷車に
適用して説明したが、同様に傷を高速で判別すべき、他
の被検査体にも適用できる。その作用効果も同様であ
る。このように、この実施形態では多チャネル超音波探
傷装置１２が出力する受信データから反射エコーのＢス
コープ画像を生成し、このＢスコープ画像からレール１
０の人工構造物や遅延エコーが実時間に等しい高速で確
実に識別され、その傷判定が自動的かつ高信頼性をもっ
て可能になる。
ール１０をもって説明し、かつ、超音波レール探傷車に
適用して説明したが、同様に傷を高速で判別すべき、他
の被検査体にも適用できる。その作用効果も同様であ
る。このように、この実施形態では多チャネル超音波探
傷装置１２が出力する受信データから反射エコーのＢス
コープ画像を生成し、このＢスコープ画像からレール１
０の人工構造物や遅延エコーが実時間に等しい高速で確
実に識別され、その傷判定が自動的かつ高信頼性をもっ
て可能になる。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の被検査体傷判定方法及び装置によれば、複数チャネル
のチャネルごとのＢスコープ画像上での連結領域につい
て一つ又は複数の特徴量を算出し、この算出した特徴量
に基づいて前記被検査体の傷を判定しているため、実時
間の高速な処理が可能であり、かつ人工構造物や遅延エ
コーを確実に識別できるようになり、自動的かつ信頼性
が高い傷判定が可能になる。
の被検査体傷判定方法及び装置によれば、複数チャネル
のチャネルごとのＢスコープ画像上での連結領域につい
て一つ又は複数の特徴量を算出し、この算出した特徴量
に基づいて前記被検査体の傷を判定しているため、実時
間の高速な処理が可能であり、かつ人工構造物や遅延エ
コーを確実に識別できるようになり、自動的かつ信頼性
が高い傷判定が可能になる。
【図１】本発明の被検査体傷判定装置の実施形態の構成
を示すブロック図
を示すブロック図
【図２】図１の傷判定処理装置の詳細な構成を示すブロ
ック図
ック図
【図３】図１に示す傷判定処理装置内のＣＰＵによる傷
判定処理の機能ブロック図
判定処理の機能ブロック図
【図４】実施形態にあって傷判定処理の動作の処理手順
を示す流れ図
を示す流れ図
【図５】従来の鉄道レールなどを超音波で探傷する計測
状態を示す斜視図
状態を示す斜視図
【図６】従来例のＢスコープ画像を示す図
１０：レール １１：多チャネル超音波探触器 １１ａ〜１１ｃ：超音波探触子 １２：多チャネル超音波探傷装置 １３：傷判定処理装置 ２１：ＣＰＵ ２２：画像メモリ ２３：ＲＯＭ ２４：ＲＡＭ ２５，２７：Ｉ／Ｏ ２６：ＣＲＴコントローラ ２８：デバイスアダプタ ２９：バスライン ３０：マウス ３１：キーボード ３２：外部記憶装置 ３３：ＣＲＴモニタ ４０：Ｂスコープ画像生成処理部 ４１：連結領域抽出処理部 ４２：特徴量算出処理部 ４３：フアィル ４４：遅延エコー識別処理部 ４５：人工構造物識別処理部 ４６：傷判定部 ４７：出力表示処理部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年３月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】この際、図８の送信部２ａから一定周期で
出力する送信信号が、超音波探触子４に入力され、内部
の図示しない振動子からの超音波パルスがレール１へ放
射される。この超音波パルスがレール１の傷などで反射
し、この反射波が超音波探触子４の振動子で受信され
る。
出力する送信信号が、超音波探触子４に入力され、内部
の図示しない振動子からの超音波パルスがレール１へ放
射される。この超音波パルスがレール１の傷などで反射
し、この反射波が超音波探触子４の振動子で受信され
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】この連結関係の判定条件は、例えば、次式
（１），（２）又は（３）のいずれかを用いることが出
来る。ここでｐ，ｑ，ｒ，ｓは所定値、ｍａｘ｛α，
β｝は、α，βの大きい方を表す。 ｛（ｘ−ｘｉ）2 ＋（ｙ−ｙｉ） 2 ｝ 1/2 ≦ｐ …（１） ｍａｘ（｜ｘ−ｘｉ｜，｜ｙ−ｙｉ｜）≦ｑ …（２） ｜ｘ−ｘｉ｜≦ｒ かつ ｜ｙ−ｙｉ｜≦ｓ …（３） なお、連結関係にあると判定された場合、ステップＳ１
８によって、Ｂスコープ画像上の位置（ｘ，ｙ）に割付
番号ｉを割り付け、次のステップＳ１９で位置（ｘｉ，
ｙｉ）を位置（ｘ，ｙ）に置換する。
（１），（２）又は（３）のいずれかを用いることが出
来る。ここでｐ，ｑ，ｒ，ｓは所定値、ｍａｘ｛α，
β｝は、α，βの大きい方を表す。 ｛（ｘ−ｘｉ）2 ＋（ｙ−ｙｉ） 2 ｝ 1/2 ≦ｐ …（１） ｍａｘ（｜ｘ−ｘｉ｜，｜ｙ−ｙｉ｜）≦ｑ …（２） ｜ｘ−ｘｉ｜≦ｒ かつ ｜ｙ−ｙｉ｜≦ｓ …（３） なお、連結関係にあると判定された場合、ステップＳ１
８によって、Ｂスコープ画像上の位置（ｘ，ｙ）に割付
番号ｉを割り付け、次のステップＳ１９で位置（ｘｉ，
ｙｉ）を位置（ｘ，ｙ）に置換する。
Claims (8)
- 【請求項１】複数チャネルの超音波パルスを被検査体に
放射して得られた反射エコーのＢスコープ画像から、前
記被検査体の傷を判定する被検査体傷判定方法に於い
て、 前記複数チャネルのチャネルごとのＢスコープ画像上で
の連結領域を抽出し、次に、抽出した各連結領域につい
て一つ又は複数の特徴量を算出し、さらに、算出した特
徴量に基づいて前記被検査体における傷を判定すること
を特徴とする被検査体傷判定方法。 - 【請求項２】前記請求項１記載の被検査体傷判定方法に
於いて、 各連結領域の特徴量としての重心を算出し、次に、この
算出した各連結領域の重心を用いて前記被検査体中の人
工構造物を識別することを特徴とする被検査体傷判定方
法。 - 【請求項３】前記請求項１又は２記載の被検査体傷判定
方法に於いて、 抽出した各連結領域中の、連結領域を構成する全ての反
射エコーが、超音波パルス放射後の最初の反射エコーで
ないこと条件として遅れエコーを識別することを特徴と
する被検査体傷判定方法。 - 【請求項４】複数チャネルの超音波パルスを被検査体に
放射して得られた反射エコーのＢスコープ画像から前記
被検査体の傷を判定する被検査体傷判定装置に於いて、 複数チャネルの超音波パルスを被検査体に放射し、か
つ、受信した受信データを出力する多チャネル超音波送
受信部と、 前記多チャネル超音波送受信部の受信データから前記複
数チャネルのチャネルごとのＢスコープ画像上での連結
領域を抽出する連結領域抽出処理部と、 前記連結領域抽出処理部が抽出した各連結領域について
一つ又は複数の特徴量を算出する特徴量算出処理部と、 前記特徴量算出処理部で算出した特徴量に基づいて前記
被検査体の傷を判定する判定処理部と、 を備えることを特徴とする被検査体傷判定装置。 - 【請求項５】前記請求項４記載の被検査体傷判定装置に
人工構造物識別処理部を設け、この人工構造物識別処理
部が、前記特徴量算出処理部で算出された各連結領域の
重心に基づいて人工構造物を識別することを特徴とする
被検査体傷判定装置。 - 【請求項６】前記請求項４記載の被検査体傷判定装置に
遅延エコー識別処理部を設け、この遅延エコー識別処理
部によって、前記連結領域抽出処理部で抽出された各連
結領域中の連結領域を構成する反射エコーが、超音波パ
ルス放射後の最初の反射エコーでないこと条件として、
遅れエコーを識別することを特徴とする被検査体傷判定
装置。 - 【請求項７】前記請求項１，２，３，４，５又は６記載
の被検査体傷判定方法及び装置に於いて、被検査体がレ
ールであることを特徴とする被検査体傷判定方法及び装
置。 - 【請求項８】前記請求項１，２，３，４，５又は６記載
の被検査体傷判定方法及び装置に於いて、超音波レール
探傷車におけるレール傷判定装置に適用されることを特
徴とする被検査体傷判定方法及び装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07550296A JP3616193B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 被検査体傷判定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07550296A JP3616193B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 被検査体傷判定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264882A true JPH09264882A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3616193B2 JP3616193B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=13578102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07550296A Expired - Fee Related JP3616193B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 被検査体傷判定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3616193B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001249116A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Tokimec Inc | 被検査体傷判定方法及び被検査体傷判定装置 |
| JP2007298326A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷データの処理方法、探傷データ処理プログラム及び超音波探傷データ処理装置 |
| WO2010141142A1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | Alstom Technology Ltd | Rail section weld inspection scanner |
| CN106053611A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 中国铁道科学研究院 | 可检测轨底的轮式探头 |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP07550296A patent/JP3616193B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001249116A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Tokimec Inc | 被検査体傷判定方法及び被検査体傷判定装置 |
| JP2007298326A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷データの処理方法、探傷データ処理プログラム及び超音波探傷データ処理装置 |
| WO2010141142A1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | Alstom Technology Ltd | Rail section weld inspection scanner |
| US8037763B2 (en) | 2009-06-03 | 2011-10-18 | Alstom Technology Ltd | Rail section weld inspection scanner |
| CN106053611A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 中国铁道科学研究院 | 可检测轨底的轮式探头 |
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|---|---|
| JP3616193B2 (ja) | 2005-02-02 |
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