JPH04204143A - レーザーによるシャフト表面き裂判別方法およびその装置 - Google Patents
レーザーによるシャフト表面き裂判別方法およびその装置Info
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- JPH04204143A JPH04204143A JP33051490A JP33051490A JPH04204143A JP H04204143 A JPH04204143 A JP H04204143A JP 33051490 A JP33051490 A JP 33051490A JP 33051490 A JP33051490 A JP 33051490A JP H04204143 A JPH04204143 A JP H04204143A
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- laser
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、回転機械の最重要部であるシャフトの予防保
全システムに係り、シャフトに発生する欠陥の検出に当
って、疲労き裂と単なる傷との判別を迅速高精度に行う
のに好適なレーザによるシャフト表面き裂判別方法およ
びその装置に関するものである。
全システムに係り、シャフトに発生する欠陥の検出に当
って、疲労き裂と単なる傷との判別を迅速高精度に行う
のに好適なレーザによるシャフト表面き裂判別方法およ
びその装置に関するものである。
［、従来の技術］
シャフトは、回転機械における最重要部品であり、メン
テナンスを確実に行わねばならない。例えば既設火力発
電設備として納入されたボイラ給水ポンプでは、経年変
化による材料の劣化、運転の苛酷化により発生する疲労
き裂を早期に発見して予防保全を図らなければならない
。
テナンスを確実に行わねばならない。例えば既設火力発
電設備として納入されたボイラ給水ポンプでは、経年変
化による材料の劣化、運転の苛酷化により発生する疲労
き裂を早期に発見して予防保全を図らなければならない
。
従来の技術としては、シャフトの表面き裂を検出する装
置として、光学的顕微鏡、ＣＣＤカメラ、および画像処
理装置を用いた２次元的な表面き裂組織処理装置があっ
たが、き裂検出の精度を向上するために信頼性の高い非
破壊検査システムの開発が望まれている。
置として、光学的顕微鏡、ＣＣＤカメラ、および画像処
理装置を用いた２次元的な表面き裂組織処理装置があっ
たが、き裂検出の精度を向上するために信頼性の高い非
破壊検査システムの開発が望まれている。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来技術は、光学的顕微鏡、ＣＣＤカメラ、および
画像処理装置による検査装置であることから、２次元的
な平面処理による検出システムであった。したがって、
欠陥を検出しても、疲労き裂と単なる傷との判別がつき
にくく、検出精度が充分でないという問題があった。
画像処理装置による検査装置であることから、２次元的
な平面処理による検出システムであった。したがって、
欠陥を検出しても、疲労き裂と単なる傷との判別がつき
にくく、検出精度が充分でないという問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、疲労き裂と単なる傷との判別が可能となり
、き裂欠陥の検出精度を上げ、信頼性の高い予防保全を
可能とする、レーザーによるシャフト表面き裂判別方法
およびその装置を提供することを、目的とするものであ
る。
れたもので、疲労き裂と単なる傷との判別が可能となり
、き裂欠陥の検出精度を上げ、信頼性の高い予防保全を
可能とする、レーザーによるシャフト表面き裂判別方法
およびその装置を提供することを、目的とするものであ
る。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明に係るレーザービー
ムによるシャフト表面き裂判別方法の構成は、回転機械
のシャフトの、認識された表面き裂に対し、そのき裂認
識点に、半導体レーザービームを走査させ、レーザービ
ームの焦点を絞って照射し、き裂認識点から反射された
レーザービームを検出し、レーザー反射強度の強弱を出
力電圧信号の変化としてマイクロコンピュータに入力し
、あらかじめ設定された判別値と比較する電算処理によ
って、前記き裂認識点のき裂が疲労き裂か単なる傷かを
判別するようにしたものである。
ムによるシャフト表面き裂判別方法の構成は、回転機械
のシャフトの、認識された表面き裂に対し、そのき裂認
識点に、半導体レーザービームを走査させ、レーザービ
ームの焦点を絞って照射し、き裂認識点から反射された
レーザービームを検出し、レーザー反射強度の強弱を出
力電圧信号の変化としてマイクロコンピュータに入力し
、あらかじめ設定された判別値と比較する電算処理によ
って、前記き裂認識点のき裂が疲労き裂か単なる傷かを
判別するようにしたものである。
また、上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ
ービームによるシャフト表面き裂判別装置の構成は１回
転機械のシャフトの、認識された表面き裂に対し、その
き裂認識点を照射する半導体レーザーの駆動装置と、前
記き裂認識点を走査しレーザービームの焦点を絞って照
射するレーザービーム入射装置と、この入射装置と相対
位置にあって、前記き裂認識点から反射されたレーザー
ビームの反射強度を検出する検出装置と、前記レーザー
ビームの反射強度の出力電圧信号を、あらかじめ設定さ
れた判別値と比較して、前記き裂認識点のき裂が疲労き
裂か単なる傷かを判別する電算処理装置とを備えたもの
である。
ービームによるシャフト表面き裂判別装置の構成は１回
転機械のシャフトの、認識された表面き裂に対し、その
き裂認識点を照射する半導体レーザーの駆動装置と、前
記き裂認識点を走査しレーザービームの焦点を絞って照
射するレーザービーム入射装置と、この入射装置と相対
位置にあって、前記き裂認識点から反射されたレーザー
ビームの反射強度を検出する検出装置と、前記レーザー
ビームの反射強度の出力電圧信号を、あらかじめ設定さ
れた判別値と比較して、前記き裂認識点のき裂が疲労き
裂か単なる傷かを判別する電算処理装置とを備えたもの
である。
なお付記すると、上記目的を達成するために、本発明は
入射装置側に半導体レーザーとレーザービームを調整す
る光学系（特にフォー力シングレンズ）とを設け、相対
位置の検出装置側にフォーカシングレンズとＣＣＤフォ
トダイオードアレイとを設けたものである。また、ＣＣ
Ｄフォトダイオードアレイからの出力電圧から、き裂と
傷との判別処理を行うために、その定量的判断を行うマ
イクロコンピュータを設けたものである。
入射装置側に半導体レーザーとレーザービームを調整す
る光学系（特にフォー力シングレンズ）とを設け、相対
位置の検出装置側にフォーカシングレンズとＣＣＤフォ
トダイオードアレイとを設けたものである。また、ＣＣ
Ｄフォトダイオードアレイからの出力電圧から、き裂と
傷との判別処理を行うために、その定量的判断を行うマ
イクロコンピュータを設けたものである。
［作用コ
上記の技術的手段による働きは下記のとおりである。
従来技術による画像処理で、回転機械のシャフトの表面
欠陥（き裂）を検出したのち、その認識された表面き裂
（以下ポイントという）に半導体レーザーを走査する。
欠陥（き裂）を検出したのち、その認識された表面き裂
（以下ポイントという）に半導体レーザーを走査する。
ポイントに入射装置のフォーカシングレンズで絞り込ん
だ半導体レーザーのレーザービームを照射し、その反射
強度がどう変化するかを相対位置にある検出装置のＣＣ
Ｄフォトダイオードアレイで測定する。
だ半導体レーザーのレーザービームを照射し、その反射
強度がどう変化するかを相対位置にある検出装置のＣＣ
Ｄフォトダイオードアレイで測定する。
そして、その出力をＡ／Ｄコンバータを通してマイクロ
コンピュータに入力する。マイクロコンピュータには、
あらかじめ傷とき裂を判断するためのデータベースとし
て判別値を入力し記憶させている。レーザー反射強度の
変化量を判別値（設定値）と比較して、前記ポイントに
おける欠陥が疲労き裂か単なる傷かを判別する。
コンピュータに入力する。マイクロコンピュータには、
あらかじめ傷とき裂を判断するためのデータベースとし
て判別値を入力し記憶させている。レーザー反射強度の
変化量を判別値（設定値）と比較して、前記ポイントに
おける欠陥が疲労き裂か単なる傷かを判別する。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を、火力発電機械の回転機械で
あるボイラ給水ポンプのシャフト損傷検出用き裂判別処
理装置の例として、第１図および第２図を参照して説明
する。
あるボイラ給水ポンプのシャフト損傷検出用き裂判別処
理装置の例として、第１図および第２図を参照して説明
する。
第１図は、本発明の一実施例に係るシャフト表面き裂判
別装置の検出部の略示構成図、第２図は、第１図の装置
の処理部の構成を示すブロック図である。
別装置の検出部の略示構成図、第２図は、第１図の装置
の処理部の構成を示すブロック図である。
第１，２図において、１は検品台、２ａは、検出台１上
に被測定体１０（シャフト）表面に対しある角度をもっ
て配置された入射側架台、３ａは、検出台１上に前記入
射側と相対位置に配置された検出側架台である。
に被測定体１０（シャフト）表面に対しある角度をもっ
て配置された入射側架台、３ａは、検出台１上に前記入
射側と相対位置に配置された検出側架台である。
４は半導体レーザ、５は、レーザービームの広がり角を
減少させるためにビームエクスパンダ、６は、レーザー
ビームを真円に近い状態にするための矯正を施すアナモ
ルフィックプリズム、７は焦点を合わせるフォーカシン
グレンズで、これらの光学系は入射側架台２ａ上に配置
されてレーザービーム入射装置２を構成している。
減少させるためにビームエクスパンダ、６は、レーザー
ビームを真円に近い状態にするための矯正を施すアナモ
ルフィックプリズム、７は焦点を合わせるフォーカシン
グレンズで、これらの光学系は入射側架台２ａ上に配置
されてレーザービーム入射装置２を構成している。
また、８は、被測定体１０（シャフト）表面から反射さ
れたレーザービームを絞るフォーカシングレンズ、９は
、反射強度の強弱量を電圧に変換して出力するＣＣＤフ
ォトダイオードアレイで、これらは検出側架台３ａ上に
配置されて、レーザービームの反射強度を検出する検出
装置３を構成している。
れたレーザービームを絞るフォーカシングレンズ、９は
、反射強度の強弱量を電圧に変換して出力するＣＣＤフ
ォトダイオードアレイで、これらは検出側架台３ａ上に
配置されて、レーザービームの反射強度を検出する検出
装置３を構成している。
なおここで、ＣＣＤは電荷結合素子、チャージカップル
ド デバイス（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄ
ｅｖｉｃｅ）である。
ド デバイス（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄ
ｅｖｉｃｅ）である。
レーザービーム入射装置２の軸心すなわちレーザービー
ムの入射光の光軸工は、被測定体１０表面に対しある所
定の入射角を保つように配置されている。一方、相対位
置にある検出装置３の軸心すなわちレーザービームの反
射光の光軸Ｒは、被測定体１０表面に対し前記入射角に
等しい反射角を保つように配置されている。ここで入射
角９反射角は図に示すように２５〜３５＠どなっている
。
ムの入射光の光軸工は、被測定体１０表面に対しある所
定の入射角を保つように配置されている。一方、相対位
置にある検出装置３の軸心すなわちレーザービームの反
射光の光軸Ｒは、被測定体１０表面に対し前記入射角に
等しい反射角を保つように配置されている。ここで入射
角９反射角は図に示すように２５〜３５＠どなっている
。
第２図に示す１６は、半導体レーザ駆動装置、１１はＣ
ＣＤフォトダイオードアレイ駆動装置（以下単にＣＯＤ
駆動装置という）、１２はＡ／Ｄコンバータ、１３は、
電算処理装置に係るマイクロコンピユー、１４は、き裂
と傷の判別データベースを入力して記憶している記憶部
、１５は判定結果を出力する表示部を示す。
ＣＤフォトダイオードアレイ駆動装置（以下単にＣＯＤ
駆動装置という）、１２はＡ／Ｄコンバータ、１３は、
電算処理装置に係るマイクロコンピユー、１４は、き裂
と傷の判別データベースを入力して記憶している記憶部
、１５は判定結果を出力する表示部を示す。
次に、回転機械のシャフト表面のき裂判別方法について
説明する。
説明する。
被測定体１０に係るボイラー給水ポンプのシャフト表面
に欠陥があるとする。
に欠陥があるとする。
従来技術の画像処理によってき裂の有無が検出される。
この認識された欠陥部、すなわちき裂認識点を以下ポイ
ントという。そのポイントに半導体レーザを走査する。
ントという。そのポイントに半導体レーザを走査する。
半導体レーザー駆動装置１６により半導体レーザ４を駆
動させ、ビームエクスパンダ５を通してビームの広がり
を調整し、アナモルフィックプリズム６を通してレーザ
ービームを真円に近い状態に矯正し、フォーカシングレ
ンズ７によってレーザービームをポイントに焦点を絞る
ように照射する。
動させ、ビームエクスパンダ５を通してビームの広がり
を調整し、アナモルフィックプリズム６を通してレーザ
ービームを真円に近い状態に矯正し、フォーカシングレ
ンズ７によってレーザービームをポイントに焦点を絞る
ように照射する。
これによって反射され散乱したレーザービームをフォー
カシングレンズ８でＣＣＤフォトダイオードアレイ９に
集め、反射ビームの強弱量を電圧に変換して出力する。
カシングレンズ８でＣＣＤフォトダイオードアレイ９に
集め、反射ビームの強弱量を電圧に変換して出力する。
第２図に示す処理部では、ＣＣＤ駆動装置１１からの各
チャンネルの出力信号をＡ／Ｄコンバータ１２を通して
マイクロコンピュータ１３に入力させ、その出力形態か
らマイクロコンピュータ１３内で解析し、ポイントの欠
陥が疲労き裂か単なる傷かを判別し表示部１５に表示す
る。
チャンネルの出力信号をＡ／Ｄコンバータ１２を通して
マイクロコンピュータ１３に入力させ、その出力形態か
らマイクロコンピュータ１３内で解析し、ポイントの欠
陥が疲労き裂か単なる傷かを判別し表示部１５に表示す
る。
解析方法として、あらかじめマイクロコンピュータ１３
の記憶部１４に、き裂のデータおよび傷のデータをデー
タベースとして記憶させ判別値が設定されている。そし
て、前記のようにレーザービームの反射強度の出力値と
判別値とを比較し、判別を行うものである。
の記憶部１４に、き裂のデータおよび傷のデータをデー
タベースとして記憶させ判別値が設定されている。そし
て、前記のようにレーザービームの反射強度の出力値と
判別値とを比較し、判別を行うものである。
このように、本実施例のレーザーによるシャフト表面き
裂判別装置は、認識されたシャフト表面き裂状欠陥が、
疲労き裂なのか単なる傷なのかを判別可能であり、き裂
欠陥の検出精度を上げる効果がある。
裂判別装置は、認識されたシャフト表面き裂状欠陥が、
疲労き裂なのか単なる傷なのかを判別可能であり、き裂
欠陥の検出精度を上げる効果がある。
また、判定値を変えるか、あるいは被測定体に対するフ
ォーカスの方法の変化で、き裂以外の欠陥腐食（ピット
など）の検出にも使用できる効果がある。
ォーカスの方法の変化で、き裂以外の欠陥腐食（ピット
など）の検出にも使用できる効果がある。
［発明の効果］
以上詳細に説明したように、本発明によれば、疲労き裂
と単なる傷との判別が可能となり、き裂欠陥の検出精度
を上げ、信頼性の高い予防保全を可能とする、レーザー
によるシャフト表面き裂判別方法およびその装置を提供
することができる。
と単なる傷との判別が可能となり、き裂欠陥の検出精度
を上げ、信頼性の高い予防保全を可能とする、レーザー
によるシャフト表面き裂判別方法およびその装置を提供
することができる。
第１図は、本発明の一実施例に係るシャフト表面き裂判
別装置の検出部の略示構成図、第２図は、第１図の装置
の処理部の構成を示すブロック図である。 ２・・・レーザービーム入射装置、３・・・検出装置。 ４・・・半導体レーザ、５・・・ビームエクスパンダ、
６・・・アナモルフィックプリズム、７，８・・・フォ
ーカシングレンズ、９・・・ＣＣＤフォトダイオードア
レイ、１ｏ・・・被測定体、１１・・・ＣＣＤ駆動装置
、１２・・・Ａ／Ｄコンバータ、１３・・・マイクロコ
ンピュータ、１４・・・記憶部、１５・・・表示部、１
６・・・半導体レーザー駆動装置。
別装置の検出部の略示構成図、第２図は、第１図の装置
の処理部の構成を示すブロック図である。 ２・・・レーザービーム入射装置、３・・・検出装置。 ４・・・半導体レーザ、５・・・ビームエクスパンダ、
６・・・アナモルフィックプリズム、７，８・・・フォ
ーカシングレンズ、９・・・ＣＣＤフォトダイオードア
レイ、１ｏ・・・被測定体、１１・・・ＣＣＤ駆動装置
、１２・・・Ａ／Ｄコンバータ、１３・・・マイクロコ
ンピュータ、１４・・・記憶部、１５・・・表示部、１
６・・・半導体レーザー駆動装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、回転機械のシャフトの、認識された表面き裂に対し
、 そのき裂認識点に、半導体レーザービームを走査させ、
レーザービームの焦点を絞って照射し、 き裂認識点から反射されたレーザービームを検出し、レ
ーザー反射強度の強弱を出力電圧信号の変化としてマイ
クロコンピュータに入力し、あらかじめ設定された判別
値と比較する電算処理によって、前記き裂認識点のき裂
が疲労き裂か単なる傷かを判別する ことを特徴とするレーザーによるシャフト表面き裂判別
方法。 ２、回転機械のシャフトの、認識された表面き裂に対し
、そのき裂認識点を照射する半導体レーザーの駆動装置
と、 前記き裂認識点を走査しレーザービームの焦点を絞って
照射するレーザービーム入射装置と、この入射装置と相
対位置にあって、前記き裂認識点から反射されたレーザ
ービームの反射強度を検出する検出装置と、 前記レーザービームの反射強度の出力電圧信号を、あら
かじめ設定された判別値と比較して、前記き裂認識点の
き裂が疲労き裂か単なる傷かを判別する電算処理装置と
を 備えたことを特徴とするレーザーによるシャフト表面き
裂判別装置。 ３、レーザービーム入射装置は、 半導体レーザーのビームの広がりを調整するビームエク
スパンダと、 レーザービームを真円に近い状態に矯正するアナモルフ
ィックプリズムと、 レーザービームをき裂認識点に焦点を合わせるフォーカ
シングレンズとからなる ことを特徴とする請求項２記載のレーザーによるシャフ
ト表面き裂判別装置。 ４、レーザービームの反射強度を検出する検出装置は、 シャフト表面のき裂認識点から反射されたレーザービー
ムを絞るフォーカシングレンズと、反射強度の強弱量を
電圧に変換して出力するＣＣＤフォトダイオードアレイ
とからなる ことを特徴とする請求項２記載のレーザーによるシャフ
ト表面き裂判別装置。 ５、電算処理装置は、 疲労き裂か単なる傷かを判別する判別データを記録する
記憶部と、 ＣＣＤフォトダイオードアレイからＡ／Ｄコンバータを
通して入力されるレーザービームの強弱変化量を判別値
と比較判別する演算部と、判定結果を出力する表示部と
を有する ことを特徴とする請求項２記載のレーザーによるシャフ
ト表面き裂判別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33051490A JPH04204143A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | レーザーによるシャフト表面き裂判別方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33051490A JPH04204143A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | レーザーによるシャフト表面き裂判別方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204143A true JPH04204143A (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=18233483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33051490A Pending JPH04204143A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | レーザーによるシャフト表面き裂判別方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04204143A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391428B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2003-07-12 | 현대자동차주식회사 | 크랭크 샤프트 크랙 인라인 검사 시스템 및 그 방법 |
| CN104713898A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-17 | 中国科学院力学研究所 | 一种表面离散强化材料热疲劳性能的激光测试方法及装置 |
| CN113447527A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-28 | 西安交通大学 | 一种双模激光红外热成像检测系统及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5965428A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-13 | Hitachi Ltd | 異物検査装置 |
| JPH01277743A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-08 | Yasunaga:Kk | カムシヤフトの表面検査装置 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33051490A patent/JPH04204143A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5965428A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-13 | Hitachi Ltd | 異物検査装置 |
| JPH01277743A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-08 | Yasunaga:Kk | カムシヤフトの表面検査装置 |
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| CN113447527A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-28 | 西安交通大学 | 一种双模激光红外热成像检测系统及方法 |
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