(57)【要約】【課題】  ３次元座標の測定と超音波探傷検査とを同時に行い、検査時間及び検査コストを削減し、かつ構造物に欠陥を発見した場合のマーキングの時間を削減すると共に、マーキングの正確性を高め得る超音波探傷システム及び超音波探傷装置を提供すること。【解決手段】  前記超音波探傷装置は、前記受信手段により受信された反射波の波形が所定の波形であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定の結果が所定の波形である旨を示すとき、当該反射波が発現した部分をマーキングするマーキング手段と、前記受信された反射波の波形に基づいて探傷データを生成する生成手段とを備え、前記レーザートラッカーは、前記反射手段にレーザー光を投射し、前記反射手段までの距離と前記反射手段が位置する方向とを測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて、前記対象の３次元座標を算出する算出手段とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探傷装置とレーザートラッカーとを含み、超音波探傷検査を実行する超音波探傷システムであって、
前記超音波探傷装置は、
前記レーザートラッカーから投射されるレーザー光を反射する反射手段と、
前記超音波探傷検査の対象に超音波を送信する送信手段と、
前記送信された超音波により発現する反射波を受信する受信手段と、
前記受信された反射波の波形が所定の波形であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果が所定の波形である旨を示すとき、当該反射波が発現した部分をマーキングするマーキング手段と、
前記受信された反射波の波形に基づいて探傷データを生成する生成手段と
を備え、
前記レーザートラッカーは、
前記反射手段にレーザー光を投射し、前記反射手段までの距離と前記反射手段が位置する方向とを測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいて、前記対象の３次元座標を算出する算出手段と
を備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷システムにおいて、
前記超音波探傷装置は、
前記送信手段により送信される超音波の伝播効率を向上させる接触媒質を、一定時間毎に供給する供給手段と、
前記供給された接触媒質を一定時間毎に回収する回収手段と
を更に備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項３】
超音波探傷検査を実行する超音波探傷装置であって、
前記超音波探傷検査の対象に超音波を送信する送信手段と、
前記送信された超音波により発現する反射波を受信する受信手段と、
前記受信された反射波の波形が所定の波形であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果が所定の波形である旨を示すとき、当該反射波が発現した部分をマーキングするマーキング手段と、
前記受信された反射波の波形に基づいて探傷データを生成する生成手段と、
前記対象にレーザー光を照射する照射手段と、
前記照射されたレーザー光が前記対象との間を往復する時間に基づいて、当該対象までの距離を算出する第１算出手段と、
前記算出された距離と、前記照射されたレーザー光の方向とに基づいて、前記対象の３次元座標を算出する第２算出手段と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波探傷装置において、
前記送信手段により送信される超音波の伝播効率を向上させる接触媒質を、一定時間毎に供給する供給手段と、
前記供給された接触媒質を一定時間毎に回収する回収手段と
を更に備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の超音波探傷装置において、
前記３次元座標が、レーザースキャナにより算出されることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載の超音波探傷装置において、
前記３次元座標が、スキャニングプローブにより算出されることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項７】
請求項３または請求項４に記載の超音波探傷装置において、
前記照射手段、前記第１算出手段及び前記第２算出手段に代えて、衛星からの位置情報を受信し、当該受信した位置情報に基づいて、前記対象の３次元座標を算出する第３算出手段を更に備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の超音波探傷装置において、
複数の可動関節を有する可動手段を更に備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷システム及び超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な３次元測定装置が開発されており、この３次元測定装置は、例えば、大型構造物の３次元座標の測定に用いられている。なお、このような大型構造物の場合、３次元座標の測定の他に、超音波探傷装置を用いて、非破壊検査に伴う超音波探傷検査を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上のように構成された超音波探傷装置では、３次元座標の測定と超音波探傷検査とを別々に行う必要があり、検査時間と検査コストとがかかるという不都合がある。また、超音波探傷検査において、構造物の欠陥を発見すると、操作者が当該欠陥の位置を手動でマーキングする。このため、マーキングに時間がかかるだけでなく、誤差が生じてしまうという不都合がある。
【０００５】
本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、３次元座標の測定と超音波探傷検査とを同時に行い、検査時間及び検査コストを削減し、かつ構造物に欠陥を発見した場合のマーキングの時間を削減すると共に、マーキングの正確性を高め得る超音波探傷システム及び超音波探傷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のひとつの局面に対応する発明は、超音波探傷装置とレーザートラッカーとを含み、超音波探傷検査を実行する超音波探傷システムであって、前記超音波探傷装置は、前記レーザートラッカーから投射されるレーザー光を反射する反射手段と、前記超音波探傷検査の対象に超音波を送信する送信手段と、前記送信された超音波により発現する反射波を受信する受信手段と、前記受信された反射波の波形が所定の波形であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定の結果が所定の波形である旨を示すとき、当該反射波が発現した部分をマーキングするマーキング手段と、前記受信された反射波の波形に基づいて探傷データを生成する生成手段とを備え、前記レーザートラッカーは、前記反射手段にレーザー光を投射し、前記反射手段までの距離と前記反射手段が位置する方向とを測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて、前記対象の３次元座標を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷システムである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、３次元座標の測定と超音波探傷検査とを同時に行い、検査時間及び検査コストを削減し、かつ構造物に欠陥を発見した場合のマーキングの時間を削減すると共にマーキングの正確性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る超音波探傷システムの構成例を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る超音波探傷システムによる３次元座標を測定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】同実施形態に係る超音波探傷システムによる超音波探傷検査の一例を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る超音波探傷装置の構成例を示す模式図である。
【図５】第３の実施形態に係る超音波探傷装置の構成例を示す模式図である。
【図６】同実施形態に係る超音波探傷装置の変形例を示す模式図である。
【図７】第４の実施形態に係る超音波探傷装置の構成例を示す模式図である。
【図８】第５の実施形態に係る超音波探傷システムに含まれる超音波探傷装置の構成例を示す模式図である。
【図９】同実施形態に係る超音波探傷システムの変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る超音波探傷システムの構成例を示す模式図である。この超音波探傷システム１は、図１（ａ）に示すように、レーザートラッカー２及び超音波探傷装置３を備えている。
【００１０】
レーザートラッカー２は、後述する超音波探傷装置３のリフレクタ３１にレーザー光を投射する。リフレクタ３１はレーザートラッカー２により投射されたレーザー光を反射する。リフレクタ３１により反射されたレーザー光は、レーザートラッカー２により投射されたレーザー光と同一の経路を通過し、レーザートラッカー２に入射する。レーザートラッカー２は、リフレクタ３１からの反射光を受けると、レーザートラッカー２内の図示しない演算部を用いて、リフレクタ３１の中心の位置（座標）を算出する。リフレクタ３１の中心は、３次元座標を測定する対象（以下、測定対象と表記）に対して、一定のオフセット位置にあるため、レーザートラッカー２は、このリフレクタ３１の中心の位置に基づいて、測定対象の３次元座標を算出（測定）することができる。なお、レーザートラッカー２内の演算部は、図示しない距離計や角度エンコーダを備えている。
【００１１】
ここで、超音波探傷装置３は、図１（ａ）に示すように、リフレクタ３１、プローブ３２、超音波探触子３３、接触媒質供給部３４、接触媒質回収部３５及びマーキング部３６を備えている。
【００１２】
リフレクタ３１は、前述したように、レーザートラッカー２から投射されるレーザー光を、レーザートラッカー２から投射されたレーザー光と同一の経路を通過するように反射する。なお、リフレクタ３１は“キャッツアイ”と称されてもよい。
【００１３】
プローブ３２は、図１（ｂ）に示すように、超音波探触子３３脇に設けられる。また、プローブ３２は、先端が測定対象に接触するように設けられ、かつ後端がリフレクタ３１に接触するように設けられる。プローブ３２は一定の長さを有しており、これによりレーザートラッカー２からのレーザー光が、例えば遮蔽物等に遮断されることなく、リフレクタ３１に入射することが可能となる。なお、プローブ３２が一定の長さを有しているため、リフレクタ３１の中心が測定対象に対して一定のオフセット位置にあることについては変わりなく、レーザートラッカー２は測定対象の３次元座標を算出することができる。
【００１４】
なお、本実施形態に係る超音波探傷装置３のプローブ３２は、例えば、スキャニングプロ―ブ等、プローブ本体が３次元座標を測定可能なものでなくてもよい。
【００１５】
超音波探触子３３は、超音波探傷検査を行う検査対象の探傷面側に設けられ、当該検査対象に対して超音波を送信する。また、超音波探触子３３は、超音波を検査対象に伝播させることで発現する反射波を受信する。更に、超音波探触子３３は、当該受信した反射波の波形を解析することで、検査対象の探傷データを生成する。なお、超音波探触子３３としては、例えば、フェーズドアレイ探触子や３Ｄ開口合成法超音波探触子等が適用可能である。
【００１６】
接触媒質供給部３４は、一定時間毎に、超音波探触子３３により送信される超音波を検査対象に効率よく伝播させるための接触媒質（例えば、水等）を、超音波探触子３３と検査対象の探傷面との間に供給する。なお、接触媒質供給部３４により供給される接触媒質（水）は、一定時間毎に、超音波探傷装置３内の図示しない貯水タンクから取水される。
【００１７】
接触媒質回収部３５は、一定時間毎に、接触媒質供給部３４により供給された接触媒質を回収する。なお、接触媒質回収部３５により回収された接触媒質は、超音波探傷装置３内の貯水タンクに送水され、接触媒質供給部３４により供給される接触媒質として再利用されてもよい。
【００１８】
マーキング部３６は、超音波探触子３３により受信された反射波の波形が所定の波形であるか否かを判定する判定処理を実行する。ここでは所定の波形とは、波形の振幅が予め設定された大きさより大きい波形等、通常では観測されない波形のことである。マーキング部３６は、判定処理による判定の結果が所定の波形である旨を示すとき、当該反射波を発現した部分に欠陥があるとして、マーキング部３６内に含まれる図示しないスプレー等を用いてこの欠陥部分を着色するマーキング処理を実行する。なお、マーキング処理としては、上記手法の他に、欠陥部分の３次元座標を、レーザートラッカー２を用いて算出し、図示しないメモリに記憶しておく手法等がある。
【００１９】
次に、以上のように構成された超音波探傷システム１による３次元座標を測定する処理の一例について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２０】
始めに、レーザートラッカー２は、超音波探傷装置３のリフレクタ３１にレーザー光を投射する（ステップＳ１）。
【００２１】
続いて、リフレクタ３１は、当該投射されたレーザー光を、当該投射されたレーザー光が通過した経路と同一の経路を通過するように反射する（ステップＳ２）。
【００２２】
次に、レーザートラッカー２は、リフレクタ３１からの反射光を受けると、レーザートラッカー２内の演算部を用いて、リフレクタ３１の中心の位置を算出する（ステップＳ３）。
【００２３】
しかる後に、レーザートラッカー２は、当該算出したリフレクタの中心の位置から測定対象までの距離をプローブ３２の長さを用いて補正することで、測定対象の３次元座標を算出した後に（ステップＳ４）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００２４】
更に、以上のように構成された超音波探傷システム１による超音波探傷検査の一例について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。但し、超音波探触子３３と検査対象の探傷面との間には、接触媒質供給部３４により、接触媒質が予め供給されているものと仮定する。
【００２５】
始めに、超音波探触子３３は、検査対象の探傷面に超音波を送信する（ステップＳ１１）。
【００２６】
続いて、超音波探触子３３は、ステップＳ１１において送信した超音波が伝播することにより発現する反射波を受信した後に、当該受信した反射波の波形を解析することで探傷データを生成する（ステップＳ１２）。
【００２７】
次に、マーキング部３６は、ステップＳ１２において受信した反射波の波形が所定の波形であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１３の判定の結果が否である場合（ステップＳ１３：「Ｎｏ」）には、ステップＳ１１の処理に戻り、超音波探傷検査を進める。
【００２８】
ステップＳ１３の判定の結果が所定の波形である旨を示す場合（ステップＳ１３：「Ｙｅｓ」）には、マーキング部３６は、当該反射波を発現した部分に欠陥があるとして、マーキング部３６内に含まれる図示しないスプレーを用いてこの欠陥部分を着色する（ステップＳ１４）。
【００２９】
続いて、接触媒質回収部３５は、一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５の判定の結果が否を示す場合（ステップＳ１５：「Ｎｏ」）には、ステップＳ１１の処理に戻り、超音波探傷検査を進める。
【００３０】
ステップＳ１５の判定の結果が経過した旨を示す場合（ステップＳ１５：「Ｙｅｓ」）には、接触媒質回収部３５は、超音波探触子３３と検査対象の探傷面との間の接触媒質を回収した後に、新たな接触媒質を供給させるための指示信号を接触媒質供給部３４に送出し（ステップＳ１６）、ステップＳ１１の処理に戻る。
【００３１】
以上説明した第１の実施形態によれば、３次元座標の測定を行うレーザートラッカー２、リフレクタ３１及びプローブ３２と、超音波探傷検査を行う超音波探触子３３とを備えた構成により、３次元寸座標の測定と超音波探傷検査とを同時に行い、検査時間及び検査コストを削減することができる。
【００３２】
また、超音波探触子３３において受信した反射波の波形が通常では観測されない波形である場合に、当該反射波を発現した部分に欠陥があるとして、この部分にマーキングを行うマーキング部３６を備えた構成により、構造物に欠陥を発見した場合のマーキングの時間を削減すると共に、マーキングの正確性を高めることができる。
【００３３】
更に、一定時間毎に、超音波探触子３３と検査対象の探傷面との間に接触媒質を供給する接触媒質供給部３４と、一定時間経過後に、超音波探触子３３と検査対象の探傷面との間の接触媒質を回収する接触媒質回収部３５とを備えた構成により、接触媒質の供給及び回収にかかる手間を削減することができる。
【００３４】
なお、レーザートラッカー２により算出される３次元座標と、超音波探傷装置３により生成される探傷データとを合成することにより、より正確な３次元画像を生成することが可能である。
【００３５】
［第２の実施形態］
図４は第２の実施形態に係る超音波探傷装置の構成例を示す模式図であり、図１に示した構成とは異なり、超音波探傷装置３は、リフレクタ３１及びプローブ３２の代わりに、レーザースキャナ３７を備えている。
【００３６】
レーザースキャナ３７は、図４に示すように、複数のカメラ部３７１及びセンサ部３７２を備えている。
【００３７】
各カメラ部３７１は、測定対象を撮影し、当該測定対象の画像データを取得する。また、各カメラ部３７１は、当該取得した画像データを図示しない表示装置に送出する。表示装置は、各カメラ部３７１から送出された画像データを受信すると、例えば、当該受信した画像を表示する等の処理を実行する。これにより操作者は、各カメラ部３７１により撮影された画像データに基づいた３次元座標の測定が可能となる。
【００３８】
なお、各カメラ部３７１としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）カメラ等が適用可能である。
【００３９】
センサ部３７２は、測定対象にレーザー光を照射する。また、センサ部３７２は、当該照射したレーザー光が測定対象とセンサ部３７２との間を往復する時間を測定した後に、当該測定の結果に基づいて、センサ部３７２から測定対象までの距離を算出する。更に、センサ部３７２は、当該照射したレーザー光の方向を測定する。センサ部３７２は、当該算出されたセンサ部３７２から測定対象までの距離と、当該測定されたレーザー光の方向とに基づいて、測定対象の３次元座標を算出する。
【００４０】
以上説明した第２の実施形態によれば、３次元座標を測定するレーザースキャナ３７を備えた構成により、点による３次元座標の測定ではなく、面（点群）による３次元座標の測定を行うことができ、測定対象の３次元座標を短時間で算出することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、測定対象の３次元座標をレーザースキャナ３７のみを用いて算出するとしたが、これに限定されず、例えば、前述した第１の実施形態に示すレーザートラッカー２とレーザースキャナ３７とを併用して、測定対象の３次元座標を算出してもよい。この場合、レーザースキャナ３７脇にリフレクタ３１を設ける。
【００４２】
このようにすることで、測定点の位置が判別可能となる他に、測定の再現性を高めることができる。
【００４３】
［第３の実施形態］
図５は第３の実施形態に係る超音波探傷装置の構成例を示す模式図であり、図１に示した構成とは異なり、超音波探傷装置３は、リフレクタ３１の代わりに、多関節アーム３８を備えている。
【００４４】
多関節アーム３８は、図５に示すように、複数の可動関節を有するアームであり、プローブ３２の位置及び姿勢を調整する。なお、多関節アーム３８は、例えば図示しないコントローラ等を用いて、操作者の操作に応じた動作を行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態におけるプローブ３２は、前述した第１の実施形態に示すプローブ３２とは異なり、例えばスキャニングプローブ等、プローブ本体が測定対象の３次元座標を測定可能なプローブである。
【００４６】
以上説明した第３の実施形態によれば、３次元座標を測定可能なプローブ３２と、プローブ３２の位置及び姿勢を調整する多関節アーム３８とを備えた構成により、プローブ３２と超音波探触子３３とが接触可能な範囲であれば、どのような向きにおいても、３次元座標の測定と超音波探傷検査とを行うことができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、多関節アーム３８の先端にプローブ３２を設ける構成としたが、これに限定されず、例えば図６に示すように、超音波探傷装置３がプローブ３２の代わりにレーザースキャナ３７を備え、多関節アーム３８が超音波探傷装置３の位置及び姿勢を調整する構成としてもよい。
【００４８】
［第４の実施形態］
図７は第４の実施形態に係る超音波探傷装置の構成例を示す模式図であり、図１に示した構成とは異なり、超音波探傷装置３は、リフレクタ３１及びプローブ３２の代わりに、図示しない内蔵ＧＰＳ（Global Positioning System）と表示部３９とを備えている。
【００４９】
内蔵ＧＰＳは、超音波探傷装置３の位置情報を衛星から取得し、当該取得した位置情報に基づいて、測定対象の３次元座標を算出する。
【００５０】
表示部３９は、内蔵ＧＰＳにより算出された３次元座標を示す座標データを適宜表示する。
【００５１】
以上説明した第４の実施形態によれば、衛星からの位置情報に基づいて３次元座標を算出する内蔵ＧＰＳを備えた構成により、レーザー光を使用せずに３次元座標を算出することができ、レーザー光を投射する基準点を設定する手間を削減することができる。
【００５２】
［第５の実施形態］
図８は第５の実施形態に係る超音波探傷システムに含まれる超音波探傷装置の構成例を示す模式図である。
【００５３】
超音波探傷装置３は、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、超音波探触子３３側にマグネット部４０及びタイヤ部４１を備えている。また、超音波探傷装置３は、例えば図示しないコントローラ等を用いて、操作者の操作に応じた動作を行うことができる。なお、本実施形態に係る超音波探傷システムは、超音波探傷検査の検査対象が磁性体である場合に用いられる。
【００５４】
マグネット部４０は、超音波探傷装置３を検査対象に吸着させるためのものであり、タイヤ部４１は、超音波探傷装置３が検査対象上を走行するためのものである。
【００５５】
以上説明した第５の実施形態によれば、磁性体の検査対象に吸着させるマグネット部４０と、検査対象上を走行するタイヤ部４１とを備えた構成により、例えば、予め走行ルートを設定しておくことで、３次元座標の測定と超音波探傷検査とにかかる操作者への負担を軽減することができる。
【００５６】
なお、本実施形態に係る超音波探傷システム１内の超音波探傷装置３は、前述した第１乃至第４の実施形態に示す超音波探傷装置のいずれかに、マグネット部４０及びタイヤ部４１を付加することで実現することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、検査対象が磁性体である場合に、超音波探傷装置３がマグネット部４０及びタイヤ部４１を備えた構成とすることで上記効果を得るとしたが、これに限定されず、例えば、図９に示すように、超音波探傷装置３が縦方向に移動可能な第１レール機構４２と、横方向に移動可能なタイヤ機構４３と、超音波探傷装置３を検査対象の探傷面に押し付けるための第２レール機構４４とを備えた構成とすることにより、検査対象が磁性体でなくとも、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１…超音波探傷システム、２…レーザートラッカー、３…超音波探傷装置、３１…リフレクタ、３２…プローブ、３３…超音波探触子、３４…接触媒質供給部、３５…接触媒質回収部、３６…マーキング部、３７…レーザースキャナ、３８…多関節アーム、３９…表示部、４０…マグネット部、４１…タイヤ部、４２…第１レール機構、４３…タイヤ機構、４４…第２レール機構、３７１…カメラ部、３７２…センサ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013186087.tif 000009
【図８】
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【図９】
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