JPH09502255A - プレート構造物及びパイプの厚みを無人測定するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 構造物の自動的な状態制御、検査、清掃及び／または表面処理、特に自己推進式の遠隔制御可能なユニット（１）からの超音波信号によるプレート構造物及びパイプの厚みの測定のための方法が述べられている。自己推進ユニット（１）は測定領域において連続的に移動し、そして送信器（６）は構造物の表面に実質的に垂直な方向に超音波信号を送信する。反射信号は、受信された反射信号を基礎として測定点における構造物の厚み及び材料品質を、そして例えば反射信号に対する走行時間のようなパラメータを決定する受信器（６）によって受信される。自己推進ユニット（１）は構造物上の既知の点により自己位置決めを行う。反射信号の波形に関するすべての受信データはコンピュータに貯えられ、そして厚み及び材料品質は一点における受信信号に対するデータを隣接点における受信信号に対するデータと比較することにより確認される。そのステップは新しい測定点に対するデータの収集のために繰り返される。

Description

【発明の詳細な説明】 プレート構造物及びパイプの厚みを無人測定するための方法 本発明は構造物の自動的な状態制御、検査、清掃及び／または表面処理、特に 請求の範囲第１項の序文に従うプレート構造物及びパイプの厚みの測定に関する ものである。 背景 例えば船が分類されるべき時、船体の強度を計算し、連続運転のための船を保 証するため、プレートの残りの厚みに関する情報を集めることが必要である。さ らに、船の所有者にとって、最も効率的な方法で分解検査及び予防的メンテを行 うため、そして選択的に適時に船の運転を取り止める戦略的決断をしてそれを鉄 スクラップとして売却するため、船の状態と進歩の知識を得ることが望ましい。 今日、例えば船や穿孔台のような海上の鋼構造物の厚みは、船が港に停泊して いる時、携帯用測定具を持つ潜水夫によって内部または外部から行われる手動の スポット測定（或システムによる抽出テスト）によって測定される。内部測定は また、走行中の空タンクの中で行われる。 従来の方法には明らかな欠点がある。船体全体にわたる適用は達成されず、測 定点の位置の選択は主観的判断である。反射する超音波信号の強度は裏壁面の状 態に大きく依存しており、腐触ピッティング（通常の、そして危険な現象）を有 する領域においては、残りの全厚みを有する領域と危険点の近くで腐触した領域 との距離は小さいだろう。これらの厚みの近接した両極端の間で、裏壁面は、必 然的に傾斜している。送信信号はかくしてまた弱い信号のみを受ける受信器の面 において反射するだろう。検査者は或基準に従って弱い測定値を拒絶するよう指 示されている。測定プローブを数ｃｍ動かすことにより、プレートの最初の厚み のままのほとんど平らな裏壁面からの強い信号を登録するだろう。それから船は 制御をパスし、船の所有者は船 の予防的メンテに関する決断のための乏しい基礎資料を持つことになる。後のド ッグ入りにおいて、実際の状態が明らかになり、そこで行う補修作業は計画以上 に非常に高価なものとなろう。 欧州特許ＥＰＯ１３９８６７から、本体の材料品質を決定するための超音波信 号用送信器と受信器を持つ自己推進ユニットが知られている。この既知のシステ ムは弱い信号での単一測定の排除には適していない。 発明の目的 したがって、液体中の構造物や液体で満たされた構造物において種々の仕事を するために利用することのできる上記の種の方法を提供することが、本発明の目 的である。 本発明 本発明の目的は請求の範囲第１項の特徴部分において述べたような特徴を持つ 方法で達成される。 実施例 次に、本発明の実施例を例示の方法により、そして添付図面を参照して説明す る。ここで、 第１図は本発明を実施するための装置の一例を示す。 第２図は一測定点における受信された反射信号のグラフ表示を示す。ここでｘ 軸は送信される信号のための時間を示し、ｙ軸は信号の強度を示す。 第３図は腐触ピッティングにより種々の厚みを持つプレート部分の写真を示す 。 第４図は本発明によって測定され、そして灰色スケールで表示された、第３図 におけるプレート部分を示す。 第４図は本発明により測定され、そして等高線マップとして表示された、第３ 図におけるプレート部分を示す。そして、 第４図は本発明により測定され、そしてトポグラフィック地勢モデルとし て表示された、第３図におけるプレート部分を示す。 この例において、本発明は船体の超音波測定との関連で説明されている。しか しながら、本発明はまた、他の海水用鋼構造物または他の材料の構造物との関連 の用途に適用することができると認識すべきである。 第１図をまず参照すると、フレーム４に取り付けられた３個のホイール２，３ を持つ自己推進ユニット１が示されている。フレーム４にはまた、測定ビーム５ と舵取りアーム８が取り付けられており、その舵取りアームは測定ビームの中央 断面から、そしてその中央断面の横方向へ伸び出している。ユニット１は少なく とも１台のモータ（図示せず）によって操作される。２個のホイール３は測定ビ ーム５の両端に１個ずつ配置され、ホイール２は舵取りアーム８の自由端に配置 されている。かくして使用に際し、測定ビームはユニット１の運動の方向に垂直 に伸び、舵取りアーム８は運動の方向に沿って伸びている。 多くの超音波プローブ６が測定ビーム５に取り付けられている。好ましい実施 例においては、１６個のこのようなプローブ６が使用される。プローブ６は測定 ビーム５に平行なシリンダに取り付けられているコンピュータ７に接続されてい る。コンピュータ７からケーブルが船上搭載の別のコンピュータに伸び出してい る。 コンピュータ７の外側の各端部において、箱１１の中に収納された浮力クッシ ヨン１０が取り付けられている。そのクッション１０の浮力は空気タンク（図示 せず）から、オーバライド圧力リレーフ弁を経由して出て来る空気供給により調 節することができる。装置は最初は水中で中立の浮力を持つ。 測定ビームの両端にはユニット１を位置決めするのに使用される２個の位置決 めライト１２が取り付けられている。 使用に際し、ユニット１は潜水夫によって船体の下に取り付けられる。潜水夫 はまた、位置決めライトを船の下に、例えば長方形操作面積の三つの角部に１個 のライトを取り付ける。ユニット１は既知の初期点に取り付けられる。コンピュ ータ７によって、位置決めライトにより方位を定められたユ ニットは船の底に沿って往復案内される。 各プローブ６は測定されるプレートに向かって信号を送信する。信号はパルス として送信され、そして反射信号は登録されて貯蔵される。送信器と受信器は電 子的に送信から受信に切り換えられる１個のそして同一のユニットとすることが できる。信号の種々の部分に対する走行時間のみでなく、反射信号に対する波全 体が貯えられる。このことは品質制御のための後処理を可能にする。このことは コンピュータがプローブの近傍において利用できることを要する。 第２図は受信された反射信号を示す。グラフ表示において、ｙ軸は信号の強度 を示し、そのことは反射の程度を表示している。ｘ軸は時間ベースでの反射信号 の経過を示す。超音波信号の速度を考慮すれば、時間軸は測定点における厚みの 大きさを示す。 第２図においてＲ1 で示される領域は鋼プレートの外側での測定から得られる 。この領域は数回往復して着色層を形成する要素を含んでいる。Ｒ2 領域は鋼プ レートの外側からの反射信号を示し、これに対してＲ3 領域は鋼プレートの裏壁 面から反射される信号を示す。Ｒ4 及びＲ5 はそれぞれ裏壁面からの第二及び第 三オーダーの反射信号を示す。Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 の間には一定の間隔があ ることもまた注意すべきである。 第２図に示される信号の経過は或寸法の測定された鋼プレートからの反射信号 に対して典型的なものである。多くの場合、反射信号はより弱くすることができ る。このことは、例えば、プレートのより弱い断面が傾斜した面を持つ時に適合 する。反射信号の主要部分はその時信号を送信するプローブから離れるだろう。 反射信号の或部分はプローブ６によって受信されるだろう。しかしそれは弱い信 号であろう。手動の測定により、そのような信号は除去されるだろう。本発明に より、反射信号は貯えられた生データを基礎として処理されるだろう。このこと は２次元及び３次元濾過により達成される。 ２次元的濾過は地震データの無人形式の処理として知られる方法である。それ は１次元時間シリーズのデータに対して通常利用される従来の濾過技術 （平滑化、ノイズまたは好まれざる周波数要素の除去、求められる周波数要素の 増大）に適用することを目的としており、そのような１次元時間シリーズのデー タの収集のためには、例えば一線に沿う隣接点におけるサンプルを使用する。そ のデータの一組はその時、時間軸は第１のディメンションであり、位置軸は別の ディメンションであるので、２次元とよばれる。 ３次元への拡大により、データは、データが分割した時間シリーズにおける平 面内のあらゆる点から収集されるように、一平面内の包囲システムにより収集さ れる。２次元及び３次元濾過は、例えば、平滑化及びノイズの除去のため、また は、第一軸若しくは第二軸（位置または時間）に沿って、または照合フレームの 対角線方向にセットされたデータにおいて或傾向を増大させるために使用するこ とができる。周波数解析は、そのデータ・セットの或特徴的性質を強調するため 、このシステムにおける自由な数の軸に沿って行うことができる。 第４図は本発明に従って測定された後の、第２図のプレート部分の表示を示す 。結果は灰色スケールで表示されており、そこでは色合が明るいほどプレートが 厚いことを意味している。第４図においては、点２０，２１，２２及び２３がマ ークされている。点２０〜２２は完全に黒く、非常に薄いセクシヨンであること を示すことが分かる。さらに、点２３は完全に白く、非常に厚いセクシヨンであ ることを示す。しかしながら、一点から隣の一点へ一様に色調を変えていないこ とがこれらのあらゆる点に対して見られる。したがって、これらはまちがった測 定であると信じるのが合理的である。これらは本発明に従って３次元的濾過によ り除去されるだろう。 同じ点２０〜２３が第５図及び第６図でも見られる。これらの図はそれぞれ等 高線マップ及び地勢モデルとしての表示である。もし第６図における地勢モデル が第３図における写真と比べられるなら、各点はおそらくまちがった測定である と知ることができる。 ユニット１は比較的小さい寸法を持ち、好ましい実施例は１．５ｍより若干大 きい幅を持つ。このことは装置が容易に搬送されることができ、例えば飛行機で 搬送されることができることを意味する。本発明による装置を使用 することにより、船全体は通常の負荷／無負荷−時間に対応する期間（２４時間 ）、腐触ピッティングを地図化するのに十分な程度の正確さでカバーされ得る。 ユニットは推進のためのスラスターを使用することにより潜水夫から独立して 操作することができる。ユニット１はまた、他の検査装置、例えばビデオ検査装 置を搬送することができるよう、また、船の下で他の関連する仕事、例えば清掃 を行うことができるよう装備されている。もし装置が船の側面で使用すべきであ るなら、付属品／推進が磁石により達成され得る。 装置はまた、表面上で操作することができる。超音波信号の十分な送信を達成 するために、船の側面とプローブの間を水で洗浄するのが好ましい。 船の最初の試験において、船のマップが作られ、そしてリブ、支柱及びプレー ト継手のような構造要素は検査される場所に引き出すことができる。このマップ は図示の構造要素によりユニット１を自己位置決めするために後で使用すること ができる。後の測定の間、船の厚みのマップは構造図と比較することができ、そ のため或プレートまたは船体要素は交換のために識別することができる。 本発明に従えば、超音波の波形全部がすべての必要な後処理のために貯えられ る（走行時間のみでなく）。システムは厚みにおける十分の解を持ち、そして時 間的に異なる点においてなされた測定の削減に対する位置決めにおける十分の正 確さが腐触の時間的経過を提供する。表面への高容量データ・ケーブルにより、 デッキのコンピュータは潜水コンピュータと直列に作用することができ、そのた め、大量のデータが交換可能なメディア（交換可能なディスク、ディスク・テー プ、光ディスク等）に貯えられる。貯えられたデータの一組は船の強度計算に含 まれるに十分である。 適用の比率または点測定の間隔はデータの統計的特性を基礎としてユニットに より自動的に変更することができる。かくして検査は良質の均質領域にわたって より迅速に行われ、その一方で厚みまたは信号強度のより大きなずれを伴う領域 はより綿密に検査すべきである。しかしながら、十分なデータが収集されるのは 実体のある点である。そのため、さらに検査を行うために 戻ることは不必要である。 装置はまた、他の材料、例えばプラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、 アルミニウム等についても使用できる。装置はまたパイプ、タンク等の中の検査 のためにも使用できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９５年７月７日 【補正内容】 請求の範囲 １．構造物の自動的な状態制御、検査、清掃及び／または表面処理、特に少なく とも１個の受信器（６）により受信される少なくとも１個の送信器（６）からの 超音波信号を送信することによるプレート構造物及びパイプの厚みの測定のため の方法であって、前記送信器及び受信器は自己推進式の遠隔制御可能なユニット （１）に取り付けられ、液体膜が送信器と構造物の表面の間に存在し、次のステ ップ、すなわち、 測定領域における自己推進ユニット（１）を自己位置決めすること、 測定領域における自己推進ユニット（１）を連続的に移動させること、 構造物の表面に実質的に垂直な方向に少なくとも１個の送信器（６）から超音 波信号を送信すること、 受信器（６）によって反射信号を受信すること、 受信した反射信号を基礎として測定点における構造物の厚み及び材料品質を、 そして例えば反射信号に対する走行時間及び構造物に対する材料定数のようなパ ラメータを決定すること、 次の測定点に対するデータを収集するために上記のステップを繰り返すこと により構成される方法において、 厚み及び材料品質は、２次元及び／または３次元濾過を使用しながら、一点に おける受信信号に対するデータを比較することにより確認され、ここで時間は一 つの次元を構成し、各グリッドごとに一つの軸に沿う位置はそれぞれ別の次元を 構成すること、及び、 反射信号の波形に関するすべての受信データはコンピュータに貯えられ、その 一方で貯えられたデータは構造物の厚み及び既知の構造要素の両方を示すトポグ ラフィック地図を提供するために処理されること、 を特徴とする方法。 ２．自己推進ユニット（１）は最初に高精度の水中音響学的位置決めシステムに より、及び／または構造物上の既知の照合点により位置決めされることを特徴と する請求の範囲第１項に記載された方法。 ３．自己推進ユニット（１）はあらかじめ決められた線パターンに従って、そし て自動舵取りを介して移動されることを特徴とする請求の範囲第１項から第２項 までのいずれか一つに記載された方法。 ４．自己推進ユニット（１）の位置決めは最初に高精度の水中音響学的位置決め システム及びあらかじめ設定された位置照合により行われることを特徴とする請 求の範囲第１項から第３項までのいずれか一つに記載された方法。 ５．自己推進ユニット（１）の位置決めは最初に、収集されたデータを構造物に 対する構造図及び／または前の検査からのデータと比較することにより、あらか じめ設定される位置照合なしに、自律的に行われることを特徴とする請求の範囲 第１項から第３項までのいずれか一つに記載された方法。 ６．測定データの収集は収集されたデータの統計的特性を基礎として自律的に変 化し、その一方で検査は良質の均質領域においてより迅速に行われ、その間より 広範囲の厚みまたは信号強度を持つ領域がより綿密な検査下に置かれることを特 徴とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一つに記載された方法。 ７．コンピュータ（７）からのデータは、大量のデータの貯え、実時間処理、表 示及び収集されたデータの品質制御のために提供するために、高容量送信ライン を介して、表面における別のコンピュータに移送されることを特徴とする請求の 範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載された方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．構造物の自動的な状態制御、検査、清掃及び／または表面処理、特に少なく とも１個の受信器（６）によって受信される少なくとも１個の送信器（６）から 超音波を送信することによりプレート構造物及びパイプの厚みの測定のための方 法であって、前記送信器及び受信器は自己推進式で遠隔制御可能なユニット（１ ）に取り付けられており、液体膜が送信器と構造物の表面の間に存在しており、 次のステップ、すなわち、 測定領域内において自己推進ユニット（１）を連続的に移動させること、 構造物の表面に実質的に垂直な方向に少なくとも１個の送信器（６）から超音 波を送信すること、 受信器（６）によって反射信号を受信すること、 受信された反射信号を基礎として測定点における構造物の厚み及び材料品質を 決定し、そして反射信号に対する走行時間及びその次の測定点に対する材料定数 のようなパラメータを決定すること により構成される方法において、 自己推進ユニット（１）は構造物上の既知の点により自己位置決めを行うこと 、 反射信号の波形に関するすべての受信データはコンピュータの中に貯えられる こと、 厚み及び材料品質は一点における受信信号に対するデータを隣接点における受 信信号に対するデータと比較することにより確認されること を特徴とする方法。 ２．隣接点間のデータの比較は２次元濾過によって行われることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載された方法。 ３．隣接点間のデータの比較は３次元濾過によって行われることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載された方法。 ４．貯えられたデータは構造物の厚みと既知の要素の両方を示すトポグラフィッ ク地図を提供するために処理されることを特徴とする請求の範囲第１頂から第３ 項までのいずれか一つに記載された方法。 ５．自己推進ユニット（１）は最初に高精度の水中音響学的位置決めシステムに より、及び／または構造物に関する既知の照合点により位置決めされることを特 徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一つに記載された方法。 ６．自己推進ユニット（１）はあらかじめ決められた線パターンに従って、そし て自動舵取りを介して移動することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項ま でのいずれか一つに記載された方法。 ７．自己推進ユニット（１）の位置決めは最初に高精度の水中音響学的位置決め システム及びあらかじめ設定された位置照合により行われることを特徴とする請 求の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載された方法。 ８．自己推進ユニット（１）の位置決めは最初に、収集されたデータを構造物に 対する構造図及び／または前の検査からのデータと比較することにより、あらか じめ設定された位置照合なしに、自律的に行われることを特徴とする請求の範囲 第１項から第６項までのいずれか一つに記載された方法。 ９．測定データの収集は収集されたデータの統計的特性を基礎として自律的に変 化し、その一方で検査は良質の均質領域においてより迅速に行われ、その間より 広範囲の厚みまたは信号強度を持つ領域がより綿密な検査下に置かれることを特 徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれか一つに記載された方法。 １０．コンピュータ（７）からのデータは、大量のデータの貯え、実時間処理、 表示及び収集された測定データの品質制御のために提供するために、大容量送信 ラインを介して、表面における別のコンピュータに移送されることを特徴とする 請求の範囲第１項から第９項までのいずれか一つに記載された方法。