JPH1114610A - ロボットによる超音波探傷方法 - Google Patents

ロボットによる超音波探傷方法

Info

Publication number
JPH1114610A
JPH1114610A JP9179023A JP17902397A JPH1114610A JP H1114610 A JPH1114610 A JP H1114610A JP 9179023 A JP9179023 A JP 9179023A JP 17902397 A JP17902397 A JP 17902397A JP H1114610 A JPH1114610 A JP H1114610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
probe
robot
ultrasonic flaw
flaw detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9179023A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigehiro Morikawa
茂弘 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chiyoda Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Chiyoda Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chiyoda Kogyo Co Ltd filed Critical Chiyoda Kogyo Co Ltd
Priority to JP9179023A priority Critical patent/JPH1114610A/ja
Publication of JPH1114610A publication Critical patent/JPH1114610A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査材料の形状、寸法の変動に広く対応し
て探傷検査或は計測のできるロボットによる超音波探傷
方法を提供するものである。 【解決手段】 本発明のロボットによる超音波探傷方法
は、ロボットの手首に超音波探傷器4の探触子1を取り
付け、該探触子1の動作制御点を原点としたツール座標
系13(直交座標系)を定義し、該ツール座標系13上
で探触子1の走行方向ベクトルと姿勢を一致させて被検
査材料5上を所定に走査、移動して探傷して成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物理的な材料の調
査の分野に属し、広くロボット(狭くは多関節ロボッ
ト)による溶接部や素材の超音波探傷検査に主として利
用されるほか、鋼板や樹脂などの素材の板厚測定検査な
どにも応用できる。
【0002】
【従来の技術】従来の溶接部の超音波による探傷や素材
の厚さ測定などの検査、計測方法としては、探触子の手
動走査又は探触子を取り付けた自動走査装置をワーク
(被検査材料)上にセットした専用レール上で自動走査
する方法が一般的なものであるが、この方法では、ワー
クの形状、寸法が変動した場合の対応が困難であり、特
に平面と曲面から成るワークの連続検査、計測は不可能
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
み、ワークの形状、寸法の変動に広く対応して探傷検査
或は計測のできるロボットによる超音波探傷方法を提供
するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】第1発明のロボットによ
る超音波探傷方法は、ロボットの手首に超音波探傷器の
探触子取り付け、該探触子の動作制御点を原点とした直
交座標系を定義し、該直交座標系上で探触子の走査方向
ベクトルと姿勢を一致させて被検査材料上を所定に走
査、移動して探傷して成る。
【0005】第2発明のロボットによる超音波探傷方法
は、第1発明において、被検査材料上を走査、移動する
探触子の現在位置を、直交座標系上の走査開始位置を起
点とした直線移動距離として所定の間隔でロボットのパ
ルスコーダから位置データとして出力し、該位置データ
と超音波探傷器から出力されたエコーデータとをコンピ
ュータに収録してマーキングを行って成る。
【0006】第3発明のロボットによる超音波探傷方法
は、第1発明又は第2発明において、ロボットのパルス
コーダで得られる探触子の位置データのサンプリング周
期が、超音波探傷器で得られるエコーデータのサンプリ
ング周期と比較して大きい場合、所定の直角走査長にお
ける超音波探傷動作が終了するタイミング毎に、エコー
データに対応する位置データの不足分を既知の位置デー
タ間を直線補完演算し、加工位置データとして近似算出
して成る。
【0007】第4発明のロボットによる超音波探傷方法
は、第1発明、第2発明又は第3発明において、ロボッ
トによる探触子の走査ピッチを粗、密の複数の走査パタ
ーンとして保有し、超音波探傷中に超音波探傷器のエコ
ーデータを基準しきい値により監視し、走査ピッチが大
きい粗走査パターンでの直角走査長間で監視信号がロボ
ット側に入力された場合、直角走査長における走査終了
端から所定の位置だけ走査開始位置を戻し、走査ピッチ
の小さい密走査パターンで再度走査を開始し、前記監視
信号の入力が無くなる次の粗走査パターンによる走査開
始位置まで継続し、以下、前記走査パターンでの走査を
繰り返し、探触子の位置データとエコーデータとをコン
ピュータに収録して成る。
【0008】
【発明の実施の形態】超音波探傷器の探触子を取り付け
るロボットは手首を有するロボットから多関節ロボット
まで選択され、また、超音波探傷器からのエコーデータ
とリアルタイムに収録される位置データとを刻々対応さ
せるものから、エコーデータに対して特定の位置データ
をマーキング対応させ、該位置データ間を直線補完演算
して算出した加工位置データを各エコーデータに対応さ
せることも選択され、超音波探傷走査においては、走査
ピッチ(平行走査長)の一定のものから、きずなどの欠
陥個所を含む近傍では走査ピッチを密にするなど、複数
の走査パターンを保有するものも選択される。
【0009】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明すると、
超音波探傷装置aは図2に示すように、被検査材料5を
探傷する探触子1を取り付ける多関節ロボット機構部
(以下、単にロボットとする)2、そのロボット2の動
作制御、位置データ出力および周辺機器との信号入出力
を行うロボット制御装置3、超音波の送受信とエコー状
態を表示する超音波探傷器4、探触子1と被検査材料5
との間に充填する媒質6を供給するための水(媒質)供
給装置7、ロボット2の位置データと超音波探傷器4か
ら得られるエコーデータおよびロボット2と該探傷器4
の状態信号を処理するパーソナルコンピュータ(以下、
パソコンと略称する。)8および操作パネル9とから成
る。次に、多関節ロボットによる溶接部14の超音波探
傷動作について説明すると、図3に示すように、6軸
(J1、J2、J3、J4、J5、J6)のロボット2
の手首部、すなわち、エンドエフェクタ取り付け面10
に接合されるツールハンド11の先端に探触子1を取り
付けるのであるが、その取り付け方向はエンドエフェク
タ取り付け面10に定義されたメカニカルインタフェー
ス座標系12(X軸をXM 、Y軸をYM 、Z軸をZM
する)を基準にしたツール座標系(直交座標系)13の
決められた方向、すなわち、図1に示すように、YT
向に探触子1の走査方向Y、XT 方向にピッチ動作方向
X、ZT 方向に垂直方向Zを一致させる。このようにロ
ボット2の超音波探傷動作は、常にこのツール座標系1
3に沿って動作制御されるものである。また、ピッチ動
作方向X(溶接部14に平行な方向)のロボット2の動
作経路は、超音波探傷開始点P1と終了点P2の2点か
ら算出決定され、実際の該ロボット2の位置教示は、3
次元空間に配置された溶接部14のワーク探傷面17に
探触子1のZT およびYT が前記P1とP2で直角にな
るように2点教示するものである。ピッチ動作方向Xの
動作は、超音波探傷開始点P1と終了点P2から計算さ
れた経路P1P2を移動する平行走査長と動作速度で扱
われ、走査方向Yの動作は、経路P1P2を移動する直
角走査長と動作速度として扱われる。このようにしてワ
ーク探傷面17上を探触子1が同じ走査パターンを繰り
返し走査して図4に示すように、探触子1からの超音波
ビームのビーム路程WF と入射角θにより溶接部14内
のきず15が探傷される。すなわち、図示の斜角探傷法
の例では、基準位置16からの距離Kとワーク探傷面1
7からの距離dとにより、きず15の位置が求められる
ものであり、走査開始位置(例えば図1に示す走査端点
1)にある探触子1の基準位置16からの超音波の入射
点位置までの距離(初期設定値)YO 、走査開始位置か
ら移動走査によりきず15を検知した探触子1の移動量
ΔY、入射点からきず15までのビーム路程WF (被検
査材料5の超音波が伝播する材料固有の速度から算出)
および入射角θが既知であれば、基準位置16からの距
離Kは、K=YO +ΔY−WF sinθで算出され、一
方、きず15が超音波ビームの直射された位置で検知さ
れる場合のワーク探傷面17からのきず15までの距離
dは、d=WF cosθであり、また、ワーク探傷面1
7から被検査材料5の裏面で一回反射された位置で検出
される場合の距離dは、被検査材料5の板厚をtとする
と、d=2t−WF cosθとして算出される。したが
って、走査開始位置の探触子1の初期設定値YO と移動
距離ΔY,すなわち、探触子1の移動距離として現在の
位置データがリアルタイムに得られれば距離Kが求めら
れるのである。なお、ビーム路程WF および入射角θ
は、ロボット2と超音波探傷器4により予め被検査材料
5において求められているものである。図5に示したも
のは、ロボット2の移動距離として得られる探触子1の
位置データとそれに対応した超音波探傷のエコーデータ
との関係を示す概念図である。すなわち、ロボット制御
装置3から出力する現在位置の取り込みタイミング信号
の立ち上がりをパソコン8が検知したら、超音波探傷器
4からのエコーデータ20の収録を開始してバッファに
記憶する。また、現在位置の取り込みタイミング信号が
出力される毎にエコーデータ20にマーキングしてエコ
ーデータ23として位置データ21との対応付けを行
う。そして、図1における各直角走査長における終了時
に、ロボット制御装置3からパソコン8に転送・収録さ
れた位置データ21間を直線補完演算して加工位置デー
タ22を算出し、各エコーデータ20に対応付けするも
のであり、これらのエコーデータ20(エコーデータ2
3を含む)と該エコーデータ20に対応する位置データ
21と加工位置データ22は被検査材料5のきず15の
位置と大きさを評価するためのデータとしてパソコン8
に収録される。ここで探傷能率を上げるための探傷動作
について説明すると、本発明での超音波探傷走査におい
ては、図6に示すように、太線表示の粗い走査ピッチ2
5の粗走査パターンによる予備探傷と細線表示の密な走
査ピッチ24の密走査パターンによる規定探傷によって
探傷するものであり、先ず予備探傷で超音波探傷器4の
エコーデータ20を基準しきい値により監視し、きず1
5を発見(本図6の例では端点7〜8間、13〜14
間、21〜22間走査中)して監視信号がロボット制御
装置3に入力された場合、直角走査長における走査終了
端(本図6の例では端点8、14、22)から矢印で示
すように、戻り動作(8→5、14→12、22→1
9)を行い、ピッチ動作方向Xの1ピッチ手前の初期設
定値YO に走査開始位置を戻し、この戻り位置から、き
ず15の位置、超音波エコー高さ、きず15の大きさな
どを規準に基づいて評価するする目的で、密な走査ピッ
チ24による規定探傷を行うものである。この規定探傷
は、戻り位置からきず15の検知が終了する予備探傷の
開始位置まで(本図6の例では端点5〜10間、12〜
16間、19〜26間)継続され、再度予備探傷に切換
えられて探傷動作が繰り返される。このように、きず1
5の発見(有無と分布状態など)に係わる予備探傷と、
きず15の精査に係わる規定探傷を組合わせることによ
って探傷能率の向上が図られたものである。以下、前記
一連の動作を探傷検査区間の終了点P2まで繰り返すも
のである。
【0010】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ロボット
技術と超音波探傷技術とを結合したものであるから超音
波探傷が自動的になされ、しかも、多関節ロボットにお
いては、多品種の被検査材料に対して設置位置や検査姿
勢の制限を受けずにフレキシブルに対応でき、また、欠
陥の有無とその分布状態の概略を知る為の予備探傷と、
欠陥の大きさの分布の評価の為の規定探傷との組合わせ
により高速度で精密な超音波探傷を達成できるなどの効
果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶接部14の超音波探傷の走査状態の説明図。
【図2】超音波探傷装置aの概略構成図。
【図3】多関節ロボットにおける多関節ロボット機構部
2の動作説明図。
【図4】溶接部14の断面における超音波探傷状態の説
明図。
【図5】位置データと超音波探傷のエコーデータとの関
係を示す概念図。
【図6】超音波探傷動作における予備探傷と規定探傷の
関係を示す説明図。
【符号の説明】
1 探触子 2 多関節ロボット機構部 3 ロボット制御装置 4 超音波探傷器 5 被検査材料 6 接触媒質 7 媒質自動供給装置 8 パーソナルコンピュータ 9 操作パネル 10 エンドエフェクタ取り付け面 11 ツールハンド 12 メカニカルインタフェース座標系 13 ツール座標系 14 溶接部 15 きず 16 基準位置 17 ワーク探傷面 20 エコーデータ 21 位置データ 22 加工位置データ 23 エコーデータ 24 走査ピッチ 25 走査ピッチ a 超音波探傷装置 d ワーク探傷面17からきず15までの距離 WF ビーム路程 θ 入射角

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボットの手首に超音波探傷器の探触子
    を取り付け、該探触子の動作制御点を原点とした直交座
    標系を定義し、該直交座標系上で探触子の走査方向ベク
    トルと姿勢を一致させて被検査材料上を所定に走査、移
    動して探傷するロボットによる超音波探傷方法。
  2. 【請求項2】 被検査材料上を走査、移動する探触子の
    現在位置を、請求項1記載の直交座標系上の走査開始位
    置を起点とした直線移動距離として所定の間隔でロボッ
    トのパルスコーダから位置データとして出力し、該位置
    データと超音波探傷器から出力されたエコーデータとを
    コンピュータに収録してマーキングを行うことを特徴と
    する請求項1記載のロボットによる超音波探傷方法。
  3. 【請求項3】 ロボットのパルスコーダで得られる探触
    子の位置データのサンプリング周期が、超音波探傷器で
    得られるエコーデータのサンプリング周期と比較して大
    きい場合、所定の直角走査長における超音波探傷動作が
    終了するタイミング毎に、エコーデータに対応する位置
    データの不足分を既知の位置データ間を直線補完演算
    し、加工位置データとして近似算出することを特徴とす
    る請求項1又は2記載のロボットによる超音波探傷方
    法。
  4. 【請求項4】 ロボットによる探触子の走査ピッチを
    粗、密の複数の走査パターンとして保有し、超音波探傷
    中に超音波探傷器のエコーデータを基準しきい値により
    監視し、走査ピッチが大きい粗走査中の直角走査長間で
    監視信号がロボット側に入力された場合、直角走査長に
    おける走査終了端から所定の位置だけ走査開始位置を戻
    し、走査ピッチの小さい密走査パターンで再度走査を開
    始し、前記監視信号の入力が無くなる次の粗走査パター
    ンによる走査開始位置まで継続し、探触子の位置データ
    とエコーデータとをコンピュータに収録することを特徴
    とする請求項1、2又は3記載のロボットによる超音波
    探傷方法。
JP9179023A 1997-06-18 1997-06-18 ロボットによる超音波探傷方法 Pending JPH1114610A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9179023A JPH1114610A (ja) 1997-06-18 1997-06-18 ロボットによる超音波探傷方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9179023A JPH1114610A (ja) 1997-06-18 1997-06-18 ロボットによる超音波探傷方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1114610A true JPH1114610A (ja) 1999-01-22

Family

ID=16058770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9179023A Pending JPH1114610A (ja) 1997-06-18 1997-06-18 ロボットによる超音波探傷方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1114610A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004044342A1 (de) * 2004-03-24 2005-10-20 Slv Gmbh Anordnung und Verfahren zum automatisierten Ultraschall-Prüfen räumlich geformter strahlgescheißter Bauteile
JP2011106905A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Shinmaywa Industries Ltd 探傷システム
WO2015095908A3 (de) * 2013-12-23 2015-10-15 Fill Gesellschaft M.B.H. Vorrichtung zur ultraschallprüfung
CN106018562A (zh) * 2016-07-01 2016-10-12 杭州敦固建筑特种工程有限公司 钢管混凝土柱机械波检测设备工装及布置方法
WO2022030358A1 (ja) * 2020-08-07 2022-02-10 株式会社 東芝 検出システム、制御方法、及び検出装置
CN114137083A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 一种聚变堆偏滤器dome板自动化超声波检测方法及装置
CN114137082A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法和系统

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004044342A1 (de) * 2004-03-24 2005-10-20 Slv Gmbh Anordnung und Verfahren zum automatisierten Ultraschall-Prüfen räumlich geformter strahlgescheißter Bauteile
DE102004044342A8 (de) * 2004-03-24 2006-02-16 Slv Halle Gmbh Anordnung und Verfahren zum automatisierten Ultraschall-Prüfen räumlich geformter strahlgeschweißter Bauteile
DE102004044342B4 (de) * 2004-03-24 2006-03-23 Slv Halle Gmbh Anordnung und Verfahren zum automatisierten Ultraschall-Prüfen räumlich geformter strahlgeschweißter Bauteile
JP2011106905A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Shinmaywa Industries Ltd 探傷システム
WO2015095908A3 (de) * 2013-12-23 2015-10-15 Fill Gesellschaft M.B.H. Vorrichtung zur ultraschallprüfung
CN106018562A (zh) * 2016-07-01 2016-10-12 杭州敦固建筑特种工程有限公司 钢管混凝土柱机械波检测设备工装及布置方法
WO2022030358A1 (ja) * 2020-08-07 2022-02-10 株式会社 東芝 検出システム、制御方法、及び検出装置
CN114137083A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 一种聚变堆偏滤器dome板自动化超声波检测方法及装置
CN114137082A (zh) * 2021-11-26 2022-03-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法和系统
WO2023092788A1 (zh) * 2021-11-26 2023-06-01 中国科学院合肥物质科学研究院 一种六轴机械臂自动化超声成像检测方法和系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103969336B (zh) 一种复杂空间焊缝的超声相控阵自动化检测与成像方法
JP3007474B2 (ja) 超音波探傷検査方法および装置
EP1336842B1 (en) Method and apparatus for the inspection of joints in a composite structure
CN105699487A (zh) 复杂构件残余应力的机械手检测装置及方法
CN104502456A (zh) 单机械手超声无损检测装置及方法
CN108072698A (zh) 一种水浸超声探伤系统及方法
WO1992018862A1 (fr) Procede et dispositif pour la detection de defauts au moyen d'ondes ultrasonores
CN110196231B (zh) 一种增材制件的激光超声离线检测装置及方法
RU94714U1 (ru) Устройство неразрушающего контроля объектов
US4554834A (en) Acoustic sensor and method of using same for determining the position of a tool relative to a workpiece
EP3781937B1 (en) A robot system and method for non-destructive testing
JPH1114610A (ja) ロボットによる超音波探傷方法
US11573209B2 (en) Methods and systems for adaptive accuracy control of ultrasonic non-destructive testing devices
JP4592530B2 (ja) 超音波探傷方法及び装置
Mineo et al. Robotic path planning for non-destructive testing of complex shaped surfaces
JP2006153710A (ja) 溶接検査用プローブ及びそれを用いた溶接検査システム
KR20060095338A (ko) 초음파를 이용한 비파괴 검사장비
Vasilev Sensor-enabled robotics for ultrasonic NDE
CN114660172A (zh) 一种针对复杂曲面工件缺陷的透射式超声波成像方法
KR101686825B1 (ko) 3차원 스캐너용 제어 장치
KR200383966Y1 (ko) 초음파를 이용한 비파괴 검사장비
Stetson et al. Robotic inspection of fiber reinforced composites using phased array UT
Brown et al. Automated full matrix capture for industrial processes
RU38148U1 (ru) Установка для автоматизированного контроля рельсов
Vasilev et al. In-process ultrasonic inspection of thin mild steel plate GMAW butt welds using non-contact guided waves