JPH05256632A - 金属部材の損傷検査方法および損傷検査装置 - Google Patents
金属部材の損傷検査方法および損傷検査装置Info
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- JPH05256632A JPH05256632A JP4053845A JP5384592A JPH05256632A JP H05256632 A JPH05256632 A JP H05256632A JP 4053845 A JP4053845 A JP 4053845A JP 5384592 A JP5384592 A JP 5384592A JP H05256632 A JPH05256632 A JP H05256632A
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- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属部材の損傷を短時間で高精度に検査で
き、得られた損傷データを容易に管理でき、損傷の度合
いに基づいて金属部材の余寿命を自動的に高精度に判定
可能な金属部材の損傷検査装置を提供する。 【構成】 検査装置に金属部材（シャフト）１を設定
し、検査部位に光学顕微鏡１１を移動させ、光学顕微鏡
１１の画像をビデオカメラ１２で撮像し、画像処理装置
１６で処理する。コンピュータ２０は、画像処理された
データに基づいて、シャフト１に損傷としてのき裂が発
生しているか否かを判定する。コンピュータ２０は、き
裂を認識した場合、そのき裂と他のき裂との接続処理や
合体処理等により、き裂の形状を確定する。確定したき
裂の分布を解析し、き裂の最大長さを求め、き裂進展の
マスターカーブに基づいてシャフト１の余寿命を判定す
る。
き、得られた損傷データを容易に管理でき、損傷の度合
いに基づいて金属部材の余寿命を自動的に高精度に判定
可能な金属部材の損傷検査装置を提供する。 【構成】 検査装置に金属部材（シャフト）１を設定
し、検査部位に光学顕微鏡１１を移動させ、光学顕微鏡
１１の画像をビデオカメラ１２で撮像し、画像処理装置
１６で処理する。コンピュータ２０は、画像処理された
データに基づいて、シャフト１に損傷としてのき裂が発
生しているか否かを判定する。コンピュータ２０は、き
裂を認識した場合、そのき裂と他のき裂との接続処理や
合体処理等により、き裂の形状を確定する。確定したき
裂の分布を解析し、き裂の最大長さを求め、き裂進展の
マスターカーブに基づいてシャフト１の余寿命を判定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属部材の損傷検査方
法および損傷検査装置に係り、特に、火力発電所のボイ
ラ給水ポンプ軸等の回転体の顕微鏡画像を画像処理し、
得られた輝度分布から回転体表面の腐食疲労き裂や腐食
ピットを判別し、腐食疲労き裂の分布の最大長さを求
め、回転体等の金属部材の余寿命を自動的に診断する装
置に関する。
法および損傷検査装置に係り、特に、火力発電所のボイ
ラ給水ポンプ軸等の回転体の顕微鏡画像を画像処理し、
得られた輝度分布から回転体表面の腐食疲労き裂や腐食
ピットを判別し、腐食疲労き裂の分布の最大長さを求
め、回転体等の金属部材の余寿命を自動的に診断する装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温雰囲気のもとで繰返し荷重を受ける
機械構造物には、発電プラント用高速ポンプ等がある。
このような高速ポンプにおいては、ポンプを構成する機
械構造物が、起動，停止の繰返しまたは負荷の変動に伴
い、熱疲労と単なる疲労損傷とを同時に受ける。その結
果、疲労と材料の経年劣化に由来する損傷とが累積し、
部品にき裂を生じさせ、構造強度を低下させる。
機械構造物には、発電プラント用高速ポンプ等がある。
このような高速ポンプにおいては、ポンプを構成する機
械構造物が、起動，停止の繰返しまたは負荷の変動に伴
い、熱疲労と単なる疲労損傷とを同時に受ける。その結
果、疲労と材料の経年劣化に由来する損傷とが累積し、
部品にき裂を生じさせ、構造強度を低下させる。
【０００３】このような場合、機械構造物としての強度
上の余寿命を評価し、適切に管理しないと、機器の破損
やそれに起因するプラントの大事故に至るおそれがあ
る。特に、高速ポンプのシャフトは、機器構成で重要な
位置にあるので、強度上の余寿命を正しく評価しなけれ
ばならない。そのため、シャフトに損傷としてのき裂が
発生しているか否か検査することが要請されている。
上の余寿命を評価し、適切に管理しないと、機器の破損
やそれに起因するプラントの大事故に至るおそれがあ
る。特に、高速ポンプのシャフトは、機器構成で重要な
位置にあるので、強度上の余寿命を正しく評価しなけれ
ばならない。そのため、シャフトに損傷としてのき裂が
発生しているか否か検査することが要請されている。
【０００４】機械構造物を検査する技術は、従来種々の
ものが提案され、実用に供されている。一般的な非破壊
検査法としては、検査者が金属材料の表面のき裂を目視
で確認する方法，染色探傷法（ＰＴ），磁粉探傷法（Ｍ
Ｔ）等の検査方法が主に用いられ、き裂等の損傷の有無
を判定している。染色探傷法（ＰＴ）とは、染色液を被
検査物であるシャフトの表面に吹き付け、そのシャフト
の表面を拭き取り、シャフトのき裂部分に染み込んだ染
色液を確認し、き裂などの損傷を認識する方法である。
磁粉探傷法（ＭＴ）とは、磁化させたシャフトにき裂等
の損傷部分があると、磁束の乱れが生ずるので、小さな
磁極を損傷部分に吸着させ、見やすくするために蛍光を
当て、損傷部分を光らせて認識する方法である。これら
非破壊検査法としては、超音波やＸ線フォトグラフと画
像処理装置とを組合せた方式も知られている。
ものが提案され、実用に供されている。一般的な非破壊
検査法としては、検査者が金属材料の表面のき裂を目視
で確認する方法，染色探傷法（ＰＴ），磁粉探傷法（Ｍ
Ｔ）等の検査方法が主に用いられ、き裂等の損傷の有無
を判定している。染色探傷法（ＰＴ）とは、染色液を被
検査物であるシャフトの表面に吹き付け、そのシャフト
の表面を拭き取り、シャフトのき裂部分に染み込んだ染
色液を確認し、き裂などの損傷を認識する方法である。
磁粉探傷法（ＭＴ）とは、磁化させたシャフトにき裂等
の損傷部分があると、磁束の乱れが生ずるので、小さな
磁極を損傷部分に吸着させ、見やすくするために蛍光を
当て、損傷部分を光らせて認識する方法である。これら
非破壊検査法としては、超音波やＸ線フォトグラフと画
像処理装置とを組合せた方式も知られている。
【０００５】しかし、一般的な非破壊検査法としての染
色探傷検査や磁粉探傷検査においては、検査者が目視で
損傷の有無や大きさを確認するので、たとえ熟練検査者
であっても、微小な損傷の有無や損傷の程度を正確に判
定することは困難であった。
色探傷検査や磁粉探傷検査においては、検査者が目視で
損傷の有無や大きさを確認するので、たとえ熟練検査者
であっても、微小な損傷の有無や損傷の程度を正確に判
定することは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、特開昭６０−
１４９９７０号公報は、高温耐圧部材から採取した試料
の断面または研磨面を顕微鏡で観察する損傷検出方法を
提案している。この従来例においても、検査者が目視で
損傷の有無や大きさを確認するので、たとえ熟練検査者
であっても、微小な損傷の有無や損傷の程度を正確に判
定することは困難であった。
１４９９７０号公報は、高温耐圧部材から採取した試料
の断面または研磨面を顕微鏡で観察する損傷検出方法を
提案している。この従来例においても、検査者が目視で
損傷の有無や大きさを確認するので、たとえ熟練検査者
であっても、微小な損傷の有無や損傷の程度を正確に判
定することは困難であった。
【０００７】特開平１−１８７４５４号公報は、金属試
料の顕微鏡画像をテレビカメラで撮像し、画像解析装置
で解析する方法を概略的に一応述べてはいる。しかし、
実質的な解析手法を全く記載していない。
料の顕微鏡画像をテレビカメラで撮像し、画像解析装置
で解析する方法を概略的に一応述べてはいる。しかし、
実質的な解析手法を全く記載していない。
【０００８】『材料試験技術』Ｖol.1,No1(1989年1月）
の「材料強度における表面微小き裂検出への画像処理技
術」は、光学顕微鏡とビデオカメラと画像処理装置とに
より、き裂の進展や疲労の挙動状態を検出することを論
じている。
の「材料強度における表面微小き裂検出への画像処理技
術」は、光学顕微鏡とビデオカメラと画像処理装置とに
より、き裂の進展や疲労の挙動状態を検出することを論
じている。
【０００９】特開昭６１−１５１４１１号公報は、撮像
した結果の２値画像におけるドット密度に基づいて欠陥
を評価する方法を提案している、この従来例において
は、ドット密度が低い位置でもき裂等の欠陥が連続して
存在することを考慮していない。したがって、き裂の長
さや大きさを過小評価してしまうおそれがある。
した結果の２値画像におけるドット密度に基づいて欠陥
を評価する方法を提案している、この従来例において
は、ドット密度が低い位置でもき裂等の欠陥が連続して
存在することを考慮していない。したがって、き裂の長
さや大きさを過小評価してしまうおそれがある。
【００１０】特開平２−２０８５６３号公報は、仮想粒
界からの点状介在物の析出位置とばらつきとを計算判定
する鋼材の評価装置を提案している。この判定方法にお
ける点状介在物の点列抽出機構をき裂損傷の検査に適用
した場合、き裂の特性が考慮されていないので、き裂が
連続してどこまで伸びているかを判定することは困難で
あった。
界からの点状介在物の析出位置とばらつきとを計算判定
する鋼材の評価装置を提案している。この判定方法にお
ける点状介在物の点列抽出機構をき裂損傷の検査に適用
した場合、き裂の特性が考慮されていないので、き裂が
連続してどこまで伸びているかを判定することは困難で
あった。
【００１１】特願昭５９−２６０７５９号公報は、発電
設備のボイラ，タービンにおける損傷評価技術として、
ビデオカメラと画像処理手段とを用いてクリープ疲労部
位の中の微視的なき裂を一度に広範囲にサンプリング
し、極値統計法により最大き裂長さを推定している。
設備のボイラ，タービンにおける損傷評価技術として、
ビデオカメラと画像処理手段とを用いてクリープ疲労部
位の中の微視的なき裂を一度に広範囲にサンプリング
し、極値統計法により最大き裂長さを推定している。
【００１２】この従来例においては、極値統計法等を用
いた推定でき裂余寿命を判定しているので、実用に際し
ては信頼性が低かった。また、シャフトの損傷のデータ
採取やデータ処理や解析に時間が掛かるばかりでなく、
定量的なデータ把握および蓄積が困難であった。
いた推定でき裂余寿命を判定しているので、実用に際し
ては信頼性が低かった。また、シャフトの損傷のデータ
採取やデータ処理や解析に時間が掛かるばかりでなく、
定量的なデータ把握および蓄積が困難であった。
【００１３】特開昭６１−２０１１０５号公報は、２値
画像における陰影の面積に基づいて、塗膜層等の表面状
態を評価する方法を提案している。
画像における陰影の面積に基づいて、塗膜層等の表面状
態を評価する方法を提案している。
【００１４】一般に、損傷がき裂である場合には、疲労
が蓄積するに従ってそのき裂が更に進展するおそれがあ
るので、金属部材の交換を検討しなければならないが、
損傷が腐食ピットである場合は、グラインダ等によりそ
の腐食ピットを削り取れば、金属部材を継続して使用で
きる。この従来例を金属部材の損傷検査に適用した場
合、き裂欠陥か腐食ピットかの区別ができず、他の評価
方法を併用する必要があった。
が蓄積するに従ってそのき裂が更に進展するおそれがあ
るので、金属部材の交換を検討しなければならないが、
損傷が腐食ピットである場合は、グラインダ等によりそ
の腐食ピットを削り取れば、金属部材を継続して使用で
きる。この従来例を金属部材の損傷検査に適用した場
合、き裂欠陥か腐食ピットかの区別ができず、他の評価
方法を併用する必要があった。
【００１５】特開昭６２−５３７９１号公報および特開
平２−２６９９６７号公報は、デジタル画像から画素数
を抽出し微生物や細胞を検出する方法を提案している。
平２−２６９９６７号公報は、デジタル画像から画素数
を抽出し微生物や細胞を検出する方法を提案している。
【００１６】これら生きている微生物や細胞の検出方法
を金属部材の損傷検査に適用した場合、微生物のコロニ
ーや細胞の分布様式とき裂の発生様式との違いが考慮さ
れていないので、き裂の形状や長さを誤判定してしまう
おそれがあった。
を金属部材の損傷検査に適用した場合、微生物のコロニ
ーや細胞の分布様式とき裂の発生様式との違いが考慮さ
れていないので、き裂の形状や長さを誤判定してしまう
おそれがあった。
【００１７】本発明の目的は、金属部材の損傷を短時間
で高精度に検査でき、得られた損傷データを容易に管理
でき、しかも、損傷の度合いに基づいて金属部材の余寿
命を自動的に判定可能な金属部材の損傷検査方法および
損傷検査装置を提供することである。
で高精度に検査でき、得られた損傷データを容易に管理
でき、しかも、損傷の度合いに基づいて金属部材の余寿
命を自動的に判定可能な金属部材の損傷検査方法および
損傷検査装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で
拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル
信号に変換し、デジタル信号に基づいて損傷としての欠
陥の発生の有無を判定する金属部材の損傷検査方法にお
いて、画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの
集合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んで
いれば、そのクラスタを欠陥と判定し、クラスタの両先
端のピクセルの座標から欠陥の概略傾きを求め、クラス
タの先端から概略傾き方向との関連において所定範囲の
ピクセルをベクトルサーチし、ピクセルがあれば、その
ピクセルを同じ欠陥に含まれると判定し、含まれると判
定された前記ピクセルの先端から再びベクトルサーチ
し、新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥
全体と判定し、前記欠陥の長さと角度とを算出する金属
部材の損傷検査方法を提案するものである。
成するために、金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で
拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル
信号に変換し、デジタル信号に基づいて損傷としての欠
陥の発生の有無を判定する金属部材の損傷検査方法にお
いて、画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの
集合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んで
いれば、そのクラスタを欠陥と判定し、クラスタの両先
端のピクセルの座標から欠陥の概略傾きを求め、クラス
タの先端から概略傾き方向との関連において所定範囲の
ピクセルをベクトルサーチし、ピクセルがあれば、その
ピクセルを同じ欠陥に含まれると判定し、含まれると判
定された前記ピクセルの先端から再びベクトルサーチ
し、新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥
全体と判定し、前記欠陥の長さと角度とを算出する金属
部材の損傷検査方法を提案するものである。
【００１９】前記ベクトルサーチにおいては、欠陥と判
定されたクラスタの両先端からのベクトルサーチが終了
する毎に、クラスタ内と認識されたピクセルの先端から
所定直径の円内でまたは所定の長方形内で改めてベクト
ルサーチすることができる。
定されたクラスタの両先端からのベクトルサーチが終了
する毎に、クラスタ内と認識されたピクセルの先端から
所定直径の円内でまたは所定の長方形内で改めてベクト
ルサーチすることができる。
【００２０】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で拡大撮像
し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル信号に変
換し、デジタル信号に基づいて損傷としての欠陥の発生
の有無を判定する金属部材の損傷検査方法において、画
像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集合であ
るクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでいれば、
そのクラスタを欠陥と判定し、クラスタの両先端のピク
セルの座標からベクトルサーチが終了する毎に欠陥の概
略傾きを求め、クラスタの先端から欠陥の長手方向に対
して±９０度の角度範囲でベクトルサーチし、ピクセル
があれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれると判定
し、含まれると判定された前記ピクセルの先端から再び
ベクトルサーチし、新たなピクセルが無くなった時点の
クラスタを欠陥全体と判定し、欠陥の長さと角度とを算
出する金属部材の損傷検査方法を提案するものである。
に、金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で拡大撮像
し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル信号に変
換し、デジタル信号に基づいて損傷としての欠陥の発生
の有無を判定する金属部材の損傷検査方法において、画
像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集合であ
るクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでいれば、
そのクラスタを欠陥と判定し、クラスタの両先端のピク
セルの座標からベクトルサーチが終了する毎に欠陥の概
略傾きを求め、クラスタの先端から欠陥の長手方向に対
して±９０度の角度範囲でベクトルサーチし、ピクセル
があれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれると判定
し、含まれると判定された前記ピクセルの先端から再び
ベクトルサーチし、新たなピクセルが無くなった時点の
クラスタを欠陥全体と判定し、欠陥の長さと角度とを算
出する金属部材の損傷検査方法を提案するものである。
【００２１】金属部材が回転軸を有する場合は、前記欠
陥の傾きが前記回転軸に対して４５度以内であれば、ク
ラスタの先端から軸方向に対して±９０度の角度範囲で
ベクトルサーチし、欠陥の傾きが前記回転軸に対して４
５度を超えれば、クラスタの先端から周方向に対して±
９０度の角度範囲でベクトルサーチする。
陥の傾きが前記回転軸に対して４５度以内であれば、ク
ラスタの先端から軸方向に対して±９０度の角度範囲で
ベクトルサーチし、欠陥の傾きが前記回転軸に対して４
５度を超えれば、クラスタの先端から周方向に対して±
９０度の角度範囲でベクトルサーチする。
【００２２】いずれの場合も、前記金属部材の複数の検
査対象部位を連続して撮像し、欠陥と認識されたクラス
タが隣接する画像にまたがっている場合は、隣接する画
像データを接続し、接続した欠陥のピクセルの先端から
ベクトルサーチする。
査対象部位を連続して撮像し、欠陥と認識されたクラス
タが隣接する画像にまたがっている場合は、隣接する画
像データを接続し、接続した欠陥のピクセルの先端から
ベクトルサーチする。
【００２３】また、クラスタ内と認識されたピクセルの
先端からベクトルサーチを繰返し新たなピクセルが無い
と判断した段階で、輝度分布の処理レベルを所定値ずつ
下げ、欠陥のピクセルの先端から改めてベクトルサーチ
を繰返し、所定の処理レベルに達した時点のクラスタを
欠陥全体と判定し、欠陥の長さと角度とを算出すること
ができる。
先端からベクトルサーチを繰返し新たなピクセルが無い
と判断した段階で、輝度分布の処理レベルを所定値ずつ
下げ、欠陥のピクセルの先端から改めてベクトルサーチ
を繰返し、所定の処理レベルに達した時点のクラスタを
欠陥全体と判定し、欠陥の長さと角度とを算出すること
ができる。
【００２４】さらに、隣接する欠陥の先端が互いに０.
２mm以内で近接していれば、同じ欠陥とみなす合体処理
を行なってもよい。
２mm以内で近接していれば、同じ欠陥とみなす合体処理
を行なってもよい。
【００２５】欠陥と判定されたクラスタの長さとこの長
さ方向に直交する方向の幅とを求めて、幅の長さに対す
る比が０.５以上であれば、欠陥は腐食ピットと判定
し、幅の長さに対する比が０.５未満であれば、欠陥は
き裂と判定する。
さ方向に直交する方向の幅とを求めて、幅の長さに対す
る比が０.５以上であれば、欠陥は腐食ピットと判定
し、幅の長さに対する比が０.５未満であれば、欠陥は
き裂と判定する。
【００２６】き裂と判定した欠陥については、き裂の長
さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定し、予め求め
てあるき裂進展のマスターカーブに基づいて前記最大き
裂長さから前記金属部材の余寿命を推定する。
さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定し、予め求め
てあるき裂進展のマスターカーブに基づいて前記最大き
裂長さから前記金属部材の余寿命を推定する。
【００２７】いずれの金属部材の損傷検査方法において
も、前処理として、金属部材の表面をエメリー紙で研磨
し、さらに化学研磨または電解研磨を実行し、その後に
光学顕微鏡による観察を行なう。または、金属部材の表
面をエメリー紙で研磨し、さらに化学研磨または電解研
磨を実行し、金属部材の金属組織のレプリカを作成し、
このレプリカを光学顕微鏡により観察する。
も、前処理として、金属部材の表面をエメリー紙で研磨
し、さらに化学研磨または電解研磨を実行し、その後に
光学顕微鏡による観察を行なう。または、金属部材の表
面をエメリー紙で研磨し、さらに化学研磨または電解研
磨を実行し、金属部材の金属組織のレプリカを作成し、
このレプリカを光学顕微鏡により観察する。
【００２８】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、検査対象の金属部材を拡大観察する光学顕微鏡
と、金属部材と光学顕微鏡とを相対的に移動させ所望の
検査対象部位を光学顕微鏡に対向させる手段と、光学顕
微鏡の拡大画像を撮像するカメラと、撮像された拡大画
像の輝度分布をデジタル信号に変換する画像処理手段
と、画像処理手段から出力された画像のうち所定輝度レ
ベルのピクセルの集合であるクラスタが所定数以上のピ
クセルを含んでいれば、そのクラスタを欠陥と判定する
手段と、クラスタの両先端のピクセルの座標から欠陥の
概略傾きを求める手段と、クラスタの先端から概略傾き
方向との関連において所定範囲のピクセルをベクトルサ
ーチし、ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に
含まれると判定し、含まれると判定された前記ピクセル
の先端から再びベクトルサーチし、新たなピクセルが無
くなった時点のクラスタを欠陥全体と判定する手段と、
欠陥の長さと角度とを算出する手段とからなる金属部材
の損傷検査装置を提案するものである。
めに、検査対象の金属部材を拡大観察する光学顕微鏡
と、金属部材と光学顕微鏡とを相対的に移動させ所望の
検査対象部位を光学顕微鏡に対向させる手段と、光学顕
微鏡の拡大画像を撮像するカメラと、撮像された拡大画
像の輝度分布をデジタル信号に変換する画像処理手段
と、画像処理手段から出力された画像のうち所定輝度レ
ベルのピクセルの集合であるクラスタが所定数以上のピ
クセルを含んでいれば、そのクラスタを欠陥と判定する
手段と、クラスタの両先端のピクセルの座標から欠陥の
概略傾きを求める手段と、クラスタの先端から概略傾き
方向との関連において所定範囲のピクセルをベクトルサ
ーチし、ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に
含まれると判定し、含まれると判定された前記ピクセル
の先端から再びベクトルサーチし、新たなピクセルが無
くなった時点のクラスタを欠陥全体と判定する手段と、
欠陥の長さと角度とを算出する手段とからなる金属部材
の損傷検査装置を提案するものである。
【００２９】前記金属部材の損傷検査装置は、き裂の長
さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定する手段と、
予め求めてあるき裂進展のマスターカーブに基づいて最
大き裂長さから金属部材の余寿命を推定する手段とを備
えることができる。
さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定する手段と、
予め求めてあるき裂進展のマスターカーブに基づいて最
大き裂長さから金属部材の余寿命を推定する手段とを備
えることができる。
【００３０】
【作用】本発明においては、検査装置に金属部材例えば
シャフトを設定し、位置決めされたシャフト等の検査部
位に光学顕微鏡を移動させ、光学顕微鏡によりシャフト
等の表面を拡大して観察する。光学顕微鏡の画像は、ビ
デオカメラ等で撮像し、画像処理する。コンピュータ
は、画像処理されたデータに基づいて、シャフトに損傷
としてのき裂が発生しているか否かを判定する。き裂が
認識された場合、そのき裂と他のき裂との接続処理や合
体処理等により、き裂の形状を確定する。確定したき裂
の分布を解析し、き裂の最大長さを求め、き裂進展のマ
スターカーブに基づいて余寿命を判定する。
シャフトを設定し、位置決めされたシャフト等の検査部
位に光学顕微鏡を移動させ、光学顕微鏡によりシャフト
等の表面を拡大して観察する。光学顕微鏡の画像は、ビ
デオカメラ等で撮像し、画像処理する。コンピュータ
は、画像処理されたデータに基づいて、シャフトに損傷
としてのき裂が発生しているか否かを判定する。き裂が
認識された場合、そのき裂と他のき裂との接続処理や合
体処理等により、き裂の形状を確定する。確定したき裂
の分布を解析し、き裂の最大長さを求め、き裂進展のマ
スターカーブに基づいて余寿命を判定する。
【００３１】したがって、微小なき裂の検出からシャフ
トの余寿命判定までの一連の作業を自動的に実行でき
る。その際に、検査条件等をコンピュータに入力するだ
けで、シャフト表面のき裂の有無の検出と余寿命の診断
とを自動的に実行するので、検査時間を大幅に短縮でき
る。データの取り込み，処理，解析を短時間で実行でき
るのは勿論であるが、データの管理が容易になり、デー
タの定量的把握および管理が可能となる。
トの余寿命判定までの一連の作業を自動的に実行でき
る。その際に、検査条件等をコンピュータに入力するだ
けで、シャフト表面のき裂の有無の検出と余寿命の診断
とを自動的に実行するので、検査時間を大幅に短縮でき
る。データの取り込み，処理，解析を短時間で実行でき
るのは勿論であるが、データの管理が容易になり、デー
タの定量的把握および管理が可能となる。
【００３２】また、シャフト等のき裂が発生する可能性
のある部位の全てを検査するから、従来の極値統計法の
ようにデータを取り込んでいない部分について推定や補
間による不正確さが発生することがない。さらに、熟練
検査者ではないオペレータでも、き裂を正確に検出でき
るので、シャフトの余寿命を定量的にかつ高精度に診断
可能となる。
のある部位の全てを検査するから、従来の極値統計法の
ようにデータを取り込んでいない部分について推定や補
間による不正確さが発生することがない。さらに、熟練
検査者ではないオペレータでも、き裂を正確に検出でき
るので、シャフトの余寿命を定量的にかつ高精度に診断
可能となる。
【００３３】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明による金属部
材の損傷検査装置の一実施例である回転体のき裂検出お
よび寿命評価装置を説明する。
材の損傷検査装置の一実施例である回転体のき裂検出お
よび寿命評価装置を説明する。
【００３４】図１は、ボイラ給水ポンプ軸の寿命を評価
するための本発明による回転体のき裂検出および寿命評
価装置すなわち金属部材の損傷検査装置の全体構成を示
すブロック図、図２は、画像処理によるき裂の検出手順
とき裂の分布に基づく余寿命評価手順とを示すフローチ
ャート、図３は、き裂の画像処理手順をより詳細に示す
フローチャートである。
するための本発明による回転体のき裂検出および寿命評
価装置すなわち金属部材の損傷検査装置の全体構成を示
すブロック図、図２は、画像処理によるき裂の検出手順
とき裂の分布に基づく余寿命評価手順とを示すフローチ
ャート、図３は、き裂の画像処理手順をより詳細に示す
フローチャートである。
【００３５】本実施例の損傷検査装置は、大別すると、
検査装置本体２と、検査対象のシャフト１を掴むチャッ
ク３およびセンタリング機構４と、シャフト１を回転さ
せる回転機構５,６と、シャフト１の表面を観察する光
学顕微鏡１１と、光学顕微鏡１１をシャフト１の中心軸
方向に移動させる移動機構７,８,９,１０と、画像処理
装置１６と、コンピュータ２０とからなる。
検査装置本体２と、検査対象のシャフト１を掴むチャッ
ク３およびセンタリング機構４と、シャフト１を回転さ
せる回転機構５,６と、シャフト１の表面を観察する光
学顕微鏡１１と、光学顕微鏡１１をシャフト１の中心軸
方向に移動させる移動機構７,８,９,１０と、画像処理
装置１６と、コンピュータ２０とからなる。
【００３６】シャフト１は、チャック３に一方を固定さ
れ、他方はセンタリング機構４に支持されている。チャ
ック３は、減速機６を介しステッピングモータ５に連結
されており、ステッピングモータ駆動装置１３の制御を
受けて回転駆動される。
れ、他方はセンタリング機構４に支持されている。チャ
ック３は、減速機６を介しステッピングモータ５に連結
されており、ステッピングモータ駆動装置１３の制御を
受けて回転駆動される。
【００３７】シャフト１の表面を観察するために、光学
顕微鏡１１の視野は、例えばＣＣＤカメラ等のビデオカ
メラ１２により撮像される。光学顕微鏡１１の観察倍率
は、対物レンズと接眼レンズを交換すると、観察対象に
応じて、倍率を調整できる。観察倍率は、き裂の場合に
数１０倍から２００倍程度，腐食ピットの場合に数倍か
ら２０倍程度に設定する。光学顕微鏡１１とカメラ１２
とは、計測架台１０に取付けられている。計測架台１０
は、ステッピングモータ７により駆動用ボールねじ８を
回転させると、シャフト１の中心軸線と平行な案内軸９
に沿って移動する。ステッピングモータ７は、ステッピ
ングモータ駆動装置１４により制御される。
顕微鏡１１の視野は、例えばＣＣＤカメラ等のビデオカ
メラ１２により撮像される。光学顕微鏡１１の観察倍率
は、対物レンズと接眼レンズを交換すると、観察対象に
応じて、倍率を調整できる。観察倍率は、き裂の場合に
数１０倍から２００倍程度，腐食ピットの場合に数倍か
ら２０倍程度に設定する。光学顕微鏡１１とカメラ１２
とは、計測架台１０に取付けられている。計測架台１０
は、ステッピングモータ７により駆動用ボールねじ８を
回転させると、シャフト１の中心軸線と平行な案内軸９
に沿って移動する。ステッピングモータ７は、ステッピ
ングモータ駆動装置１４により制御される。
【００３８】ステッピングモータ駆動装置１３およびス
テッピングモータ駆動装置１４は、インターフェース１
５およびインターフェース１９を介して、コンピュータ
２０に接続されている。ステッピングモータ駆動装置１
３,１４は、後述の制御手順に従い、ステッピングモー
タ５,７に電圧パルス信号を送り、シャフト１を回転さ
せるとともに、計測架台１０を軸方向に駆動し、シャフ
ト１の所望部位の表面を観察できるようにする。
テッピングモータ駆動装置１４は、インターフェース１
５およびインターフェース１９を介して、コンピュータ
２０に接続されている。ステッピングモータ駆動装置１
３,１４は、後述の制御手順に従い、ステッピングモー
タ５,７に電圧パルス信号を送り、シャフト１を回転さ
せるとともに、計測架台１０を軸方向に駆動し、シャフ
ト１の所望部位の表面を観察できるようにする。
【００３９】ビデオカメラ１２の画像信号すなわちシャ
フト表面の顕微鏡画像は、画像処理装置１６に取り込ま
れ、横微分処理または輝度分布の２値化処理等を受け、
デジタル信号に変換される。処理されたデータは、イン
ターフェース１９を介して、コンピュータ２０に送ら
れ、種々の解析を受ける。ビデオカメラ１２の画像信号
は、また、必要に応じて、ビデオモニタ１７に表示し、
ビデオレコーダ１８に記録される。
フト表面の顕微鏡画像は、画像処理装置１６に取り込ま
れ、横微分処理または輝度分布の２値化処理等を受け、
デジタル信号に変換される。処理されたデータは、イン
ターフェース１９を介して、コンピュータ２０に送ら
れ、種々の解析を受ける。ビデオカメラ１２の画像信号
は、また、必要に応じて、ビデオモニタ１７に表示し、
ビデオレコーダ１８に記録される。
【００４０】コンピュータ２０は、ステッピングモータ
駆動装置１３,１４に指令を送る。ステッピングモータ
駆動装置１３,１４は、シャフト１を回転させ、周方向
の位置を決めるとともに、計測架台１０を軸方向に移動
させ、光学顕微鏡１１の軸方向の位置を決める。コンピ
ュータ２０は、シャフト１の所望検査部位の表面を撮像
させて、画像処理を実行させ、き裂や腐食ピットを計測
し、その分布を求め、余寿命を診断する。
駆動装置１３,１４に指令を送る。ステッピングモータ
駆動装置１３,１４は、シャフト１を回転させ、周方向
の位置を決めるとともに、計測架台１０を軸方向に移動
させ、光学顕微鏡１１の軸方向の位置を決める。コンピ
ュータ２０は、シャフト１の所望検査部位の表面を撮像
させて、画像処理を実行させ、き裂や腐食ピットを計測
し、その分布を求め、余寿命を診断する。
【００４１】次に、図２のフローチャートにより、画像
処理によるき裂の検出手順とき裂の分布に基づく余寿命
評価手順とを説明する。ステップ１において、シャフト
１を検査装置本体２のチャック３とセンタリング機構４
により固定する。ステップ２において、軸方向座標Ｚと
周方向座標θとをパラメータとして、測定開始位置（Ｚ
0,θ0）と測定終了位置（Ｚ1,θ1）とを設定し、シャフ
ト１の測定範囲を指定する。ステップ３において、ステ
ッピングモータ駆動装置１４は、コンピュータ２０の指
令に応じて、所定の電圧パルス信号をステッピングモー
タ７に送り、計測架台１０を測定開始位置Ｚ0まで移動
させる。また、ステッピングモータ駆動装置１３は、コ
ンピュータ２０の指令に応じて、所定の電圧パルス信号
をステッピングモータ５に送り、シャフト１を回転さ
せ、測定開始位置θ0まで移動させる。
処理によるき裂の検出手順とき裂の分布に基づく余寿命
評価手順とを説明する。ステップ１において、シャフト
１を検査装置本体２のチャック３とセンタリング機構４
により固定する。ステップ２において、軸方向座標Ｚと
周方向座標θとをパラメータとして、測定開始位置（Ｚ
0,θ0）と測定終了位置（Ｚ1,θ1）とを設定し、シャフ
ト１の測定範囲を指定する。ステップ３において、ステ
ッピングモータ駆動装置１４は、コンピュータ２０の指
令に応じて、所定の電圧パルス信号をステッピングモー
タ７に送り、計測架台１０を測定開始位置Ｚ0まで移動
させる。また、ステッピングモータ駆動装置１３は、コ
ンピュータ２０の指令に応じて、所定の電圧パルス信号
をステッピングモータ５に送り、シャフト１を回転さ
せ、測定開始位置θ0まで移動させる。
【００４２】ステップ４において、光学顕微鏡１１によ
りシャフト表面を観察する。ステップ５において、画像
処理装置１６は、ビデオカメラ１２からのビデオ信号を
画像処理し、輝度分布を測定する。ステップ６におい
て、コンピュータ２０は、き裂を検出し、ステップ７に
おいて、き裂の有無を確認する。き裂があった場合、ス
テップ８において、画像データをフロッピーディスク等
の記憶手段に記録する。き裂が無かった場合は、画像デ
ータを記録しない。
りシャフト表面を観察する。ステップ５において、画像
処理装置１６は、ビデオカメラ１２からのビデオ信号を
画像処理し、輝度分布を測定する。ステップ６におい
て、コンピュータ２０は、き裂を検出し、ステップ７に
おいて、き裂の有無を確認する。き裂があった場合、ス
テップ８において、画像データをフロッピーディスク等
の記憶手段に記録する。き裂が無かった場合は、画像デ
ータを記録しない。
【００４３】ステップ９において、周方向位置を確認
し、最終の角度位置θ1まで至っていなければ、ステッ
プ１０において、ステップ数ｎを１進め、ステップ１１
において、周方向角度をθJ＝θJ＋θａまで進めるよう
に、ステッピングモータ５を回転させる。このとき、コ
ンピュータ２０は、回転角度の増分θａに見合ったシャ
フト１の直径と光学顕微鏡１１の観察倍率とに対応した
数のパルスをステッピングモータ駆動装置１３に送り、
ステッピングモータ５を回転させる。
し、最終の角度位置θ1まで至っていなければ、ステッ
プ１０において、ステップ数ｎを１進め、ステップ１１
において、周方向角度をθJ＝θJ＋θａまで進めるよう
に、ステッピングモータ５を回転させる。このとき、コ
ンピュータ２０は、回転角度の増分θａに見合ったシャ
フト１の直径と光学顕微鏡１１の観察倍率とに対応した
数のパルスをステッピングモータ駆動装置１３に送り、
ステッピングモータ５を回転させる。
【００４４】上記ステップ４からステップ９を繰返し、
ステップ９において、周方向位置が最終の角度位置θ1
まで達していれば、ステップ１２において、軸方向位置
を確認し、最終位置Ｚ1まで至っていなければ、ステッ
プ１３において、ステップ数ｍを１進め、ステップ１４
において、軸方向位置をＺJ＝ＺJ＋Ｚａまで進めるよう
に、ステッピングモータ７を回転させる。このとき、コ
ンピュータ２０は、光学顕微鏡１１の観察倍率に応じた
軸方向座標の増分Ｚａに見合ったパルスをステッピング
モータ駆動装置１４に送り、ステッピングモータ７を回
転させる。
ステップ９において、周方向位置が最終の角度位置θ1
まで達していれば、ステップ１２において、軸方向位置
を確認し、最終位置Ｚ1まで至っていなければ、ステッ
プ１３において、ステップ数ｍを１進め、ステップ１４
において、軸方向位置をＺJ＝ＺJ＋Ｚａまで進めるよう
に、ステッピングモータ７を回転させる。このとき、コ
ンピュータ２０は、光学顕微鏡１１の観察倍率に応じた
軸方向座標の増分Ｚａに見合ったパルスをステッピング
モータ駆動装置１４に送り、ステッピングモータ７を回
転させる。
【００４５】上記ステップ４からステップ１１を繰返
し、ステップ１２において、軸方向位置が最終の位置Ｚ
1まで達していれば、ステップ１５に移る。ここで、厳
密にはステップ９において、周方向位置が最終の角度位
置θ1まで達していれば、ステッピングモータ５を回転
させ、シャフト１を初期角度θ0まで戻す必要がある。
し、ステップ１２において、軸方向位置が最終の位置Ｚ
1まで達していれば、ステップ１５に移る。ここで、厳
密にはステップ９において、周方向位置が最終の角度位
置θ1まで達していれば、ステッピングモータ５を回転
させ、シャフト１を初期角度θ0まで戻す必要がある。
【００４６】ステップ１５において、ステップ８で記録
された画像データに基づき、き裂を接続処理する。ステ
ップ１６において、き裂の分布を解析し、ステップ１７
において、最大き裂長さを判定し、ステップ１８におい
て、き裂進展のマスターカーブ１９に基づき、余寿命を
評価する。これら画像処理，き裂の接続処理，余寿命評
価等の詳細については、順次説明する。
された画像データに基づき、き裂を接続処理する。ステ
ップ１６において、き裂の分布を解析し、ステップ１７
において、最大き裂長さを判定し、ステップ１８におい
て、き裂進展のマスターカーブ１９に基づき、余寿命を
評価する。これら画像処理，き裂の接続処理，余寿命評
価等の詳細については、順次説明する。
【００４７】図３は、き裂の画像処理手順をより詳細に
示すフローチャートであり、図１のステップ５,６に対
応する。ステップ２１において、顕微鏡画像の輝度分布
から最大輝度Ｉmaxと最小輝度Ｉminとを測定する。ステ
ップ２２において、２値化処理のレベルを初期設定す
る。例えば、初期レベルを最大輝度Ｉmaxの５０％すな
わちＩm＝０.５Ｉmaxとする。ステップ２３において、
２値化処理を実行し、ステップ２４において、き裂の芽
となるクラスタを探す。２値化処理すると、画像データ
は、モニタ画面を例えば縦方向４００ピクセル，横方向
６００ピクセルに分割したデジタルデータとなる。４０
０×６００の場合、一画面は、２４０,０００ピクセル
で構成されることになる。ここで対象としているポンプ
軸表面の欠陥損傷は、疲労き裂および腐食ピットであ
る。疲労き裂と腐食ピットとの判別方法は、後述すると
して、ここでは疲労き裂の場合を想定し、その処理方法
を説明する。
示すフローチャートであり、図１のステップ５,６に対
応する。ステップ２１において、顕微鏡画像の輝度分布
から最大輝度Ｉmaxと最小輝度Ｉminとを測定する。ステ
ップ２２において、２値化処理のレベルを初期設定す
る。例えば、初期レベルを最大輝度Ｉmaxの５０％すな
わちＩm＝０.５Ｉmaxとする。ステップ２３において、
２値化処理を実行し、ステップ２４において、き裂の芽
となるクラスタを探す。２値化処理すると、画像データ
は、モニタ画面を例えば縦方向４００ピクセル，横方向
６００ピクセルに分割したデジタルデータとなる。４０
０×６００の場合、一画面は、２４０,０００ピクセル
で構成されることになる。ここで対象としているポンプ
軸表面の欠陥損傷は、疲労き裂および腐食ピットであ
る。疲労き裂と腐食ピットとの判別方法は、後述すると
して、ここでは疲労き裂の場合を想定し、その処理方法
を説明する。
【００４８】図４は、疲労き裂欠陥の顕微鏡画像の模式
図である。欠陥部分は、顕微鏡視野では、黒くなる。顕
微鏡画像を２値化処理すると、欠陥部分に相当するピク
セルは黒色で表示される。
図である。欠陥部分は、顕微鏡視野では、黒くなる。顕
微鏡画像を２値化処理すると、欠陥部分に相当するピク
セルは黒色で表示される。
【００４９】図５は、２値化処理により得られたデジタ
ルデータの模式図である。欠陥部分となったピクセルを
細かい網かけで表示した。欠陥は連続性を持つので、全
ピクセルの中から隣接するピクセルがともに黒色でつな
がっているようなクラスタを探し、例えば２０個以上の
ピクセルが黒色でつながっている場合をき裂であると仮
に判定する。図５においては、細かい網かけで表示され
た欠陥に相当する部分が１２個ある。
ルデータの模式図である。欠陥部分となったピクセルを
細かい網かけで表示した。欠陥は連続性を持つので、全
ピクセルの中から隣接するピクセルがともに黒色でつな
がっているようなクラスタを探し、例えば２０個以上の
ピクセルが黒色でつながっている場合をき裂であると仮
に判定する。図５においては、細かい網かけで表示され
た欠陥に相当する部分が１２個ある。
【００５０】次に、ステップ２５において、クラスタの
先端を検知する。この手順は、単純に欠陥と判別された
両端のピクセルを探すことである。図５の例の場合、網
かけの中に点を打ったピクセルが、クラスタの先端と判
定される。欠陥自体は連続性を持つが、２値化処理する
と、欠陥と判定されたピクセルが必ずしも連続するとは
限らない。したがって、２値化処理後のデータについて
は、種々の処理が必要である。
先端を検知する。この手順は、単純に欠陥と判別された
両端のピクセルを探すことである。図５の例の場合、網
かけの中に点を打ったピクセルが、クラスタの先端と判
定される。欠陥自体は連続性を持つが、２値化処理する
と、欠陥と判定されたピクセルが必ずしも連続するとは
限らない。したがって、２値化処理後のデータについて
は、種々の処理が必要である。
【００５１】ステップ２６においては、クラスタの傾き
を計算する。クラスタの先端と判定されたピクセルの座
標を（Ｚi,θi）と（Ｚj,θj）とすると、シャフトの軸
方向に対する角度Θは、 Θ＝arc tan{ｒ（θi−θj）／（Ｚi−Ｚj）} で与えられる。ここでｒはシャフトの半径である。
を計算する。クラスタの先端と判定されたピクセルの座
標を（Ｚi,θi）と（Ｚj,θj）とすると、シャフトの軸
方向に対する角度Θは、 Θ＝arc tan{ｒ（θi−θj）／（Ｚi−Ｚj）} で与えられる。ここでｒはシャフトの半径である。
【００５２】ステップ２７においては、クラスタの先端
から欠陥となるピクセルのベクトルサーチを実行する。
ベクトルサーチは、図６に示したように、クラスタの先
端と判定されたピクセルの先端座標（Ｚi,θi）と（Ｚ
j,θj）から、例えば、Ｒ＝０.１mmの範囲において欠陥
の長手方向の±９０度の範囲で実行する。角度で表せ
ば、それぞれのクラスタの先端において、 Θ1＝Θ＋９０ Θ2＝Θ＋１８０±９０ の範囲で行なう。すなわち、クラスタの先端から半円形
の範囲で黒色のピクセルを探すことである。図６におい
ては、斜めの網かけで表示したピクセルが半円形の範囲
に含まれる。
から欠陥となるピクセルのベクトルサーチを実行する。
ベクトルサーチは、図６に示したように、クラスタの先
端と判定されたピクセルの先端座標（Ｚi,θi）と（Ｚ
j,θj）から、例えば、Ｒ＝０.１mmの範囲において欠陥
の長手方向の±９０度の範囲で実行する。角度で表せ
ば、それぞれのクラスタの先端において、 Θ1＝Θ＋９０ Θ2＝Θ＋１８０±９０ の範囲で行なう。すなわち、クラスタの先端から半円形
の範囲で黒色のピクセルを探すことである。図６におい
ては、斜めの網かけで表示したピクセルが半円形の範囲
に含まれる。
【００５３】ステップ２８においては、クラスタを合体
処理し、斜めの網かけで表示したピクセルもクラスタに
包含されるものとする。
処理し、斜めの網かけで表示したピクセルもクラスタに
包含されるものとする。
【００５４】次に、図７に示すように、クラスタの新し
い先端を検出し、その先端から改めて半円形のベクトル
サーチを実行する。これらの手順を繰返し、欠陥全体の
範囲を決定する。
い先端を検出し、その先端から改めて半円形のベクトル
サーチを実行する。これらの手順を繰返し、欠陥全体の
範囲を決定する。
【００５５】ステップ２２の２値化処理において1種類
の処理レベルのみでは、き裂の認識が不十分な場合があ
る。そこで、２値化処理レベルを徐々に下げ、き裂先端
からベクトルサーチする。
の処理レベルのみでは、き裂の認識が不十分な場合があ
る。そこで、２値化処理レベルを徐々に下げ、き裂先端
からベクトルサーチする。
【００５６】ステップ２９においては、２値化処理レベ
ルＩmが最終レベルＩcまで達しているか否かを判別す
る。２値化処理レベルＩmが最終レベルＩcまで達してい
なければ、ステップ３０において、ステップ数ｎを１進
め、ステップ３１において、２値化処理レベルを再設定
する。ここでは、仮りに、 Ｉm＝Ｉm−０.１・Ｉmax のように、最大輝度Ｉmax５０％から１０％ずつ下げて
行くものとし、最終レベルＩcは２０％とした。
ルＩmが最終レベルＩcまで達しているか否かを判別す
る。２値化処理レベルＩmが最終レベルＩcまで達してい
なければ、ステップ３０において、ステップ数ｎを１進
め、ステップ３１において、２値化処理レベルを再設定
する。ここでは、仮りに、 Ｉm＝Ｉm−０.１・Ｉmax のように、最大輝度Ｉmax５０％から１０％ずつ下げて
行くものとし、最終レベルＩcは２０％とした。
【００５７】図８は、２値化処理レベルを徐々に下げつ
つ、き裂先端からベクトルサーチした結果の模式図であ
る。ここでは、２値化処理レベル５０％で判別されたピ
クセル，４０％で判別されたピクセル，３０％で判別さ
れたピクセル，２０％で判別されたピクセルの順に中心
から外側に向かって分布している状態を示してある。
つ、き裂先端からベクトルサーチした結果の模式図であ
る。ここでは、２値化処理レベル５０％で判別されたピ
クセル，４０％で判別されたピクセル，３０％で判別さ
れたピクセル，２０％で判別されたピクセルの順に中心
から外側に向かって分布している状態を示してある。
【００５８】次に、ステップ２３からステップ３１を繰
返し、ステップ２９で２値化処理レベルＩｍが最終レベ
ルＩｃまで達すれば、ステップ３２で最終的に欠陥と判
定されたクラスタの傾きΘと先端座標（Ｚti,θti）,
（Ｚtj,θtj）と欠陥長さ２ｃとを計算する。
返し、ステップ２９で２値化処理レベルＩｍが最終レベ
ルＩｃまで達すれば、ステップ３２で最終的に欠陥と判
定されたクラスタの傾きΘと先端座標（Ｚti,θti）,
（Ｚtj,θtj）と欠陥長さ２ｃとを計算する。
【００５９】ステップ３３においては、クラスタの幅ｂ
を計算する。図９と図１０とに示したように、クラスタ
の長手方向の長さ２ｃに直交する方向の幅ｂを求める。
ステップ３４において、クラスタのアスペクト比ｂ／ｃ
が０.５よりも大きいか小さいかを比較する。図９のよ
うにクラスタが細長くてアスペクト比ｂ／ｃが小さい場
合は、ステップ３５において、欠陥はき裂と判定し、図
１０のようにクラスタがほぼ丸くてアスペクト比ｂ／ｃ
が大きい場合は、ステップ３６において、欠陥は腐食ピ
ットと判定する。
を計算する。図９と図１０とに示したように、クラスタ
の長手方向の長さ２ｃに直交する方向の幅ｂを求める。
ステップ３４において、クラスタのアスペクト比ｂ／ｃ
が０.５よりも大きいか小さいかを比較する。図９のよ
うにクラスタが細長くてアスペクト比ｂ／ｃが小さい場
合は、ステップ３５において、欠陥はき裂と判定し、図
１０のようにクラスタがほぼ丸くてアスペクト比ｂ／ｃ
が大きい場合は、ステップ３６において、欠陥は腐食ピ
ットと判定する。
【００６０】図１１から図１４は、別の欠陥損傷判定方
法の例である。図３のステップ２７におけるクラスタ先
端からのベクトルサーチには、種々の方法がある。図１
１は、正方形ベクトルサーチを示している。クラスタの
先端と判定されたピクセルの先端座標（Ｚi,θi）にお
いては、（Ｚi＋Ａ,θi＋α）,（Ｚi＋Ａ,θi−α）,
（Ｚi−Ａ,θi＋α）,（Ｚi−Ａ,θi−α）の正方形の
範囲で、もう一方の先端座標（Ｚj,θj）では、（Ｚj＋
Ａ,θj＋α）,（Ｚj＋Ａ,θj−α）,（Ｚj−Ａ,θj＋
α）,（Ｚj−Ａ,θj−α）の正方形の範囲でピクセルを
探す。
法の例である。図３のステップ２７におけるクラスタ先
端からのベクトルサーチには、種々の方法がある。図１
１は、正方形ベクトルサーチを示している。クラスタの
先端と判定されたピクセルの先端座標（Ｚi,θi）にお
いては、（Ｚi＋Ａ,θi＋α）,（Ｚi＋Ａ,θi−α）,
（Ｚi−Ａ,θi＋α）,（Ｚi−Ａ,θi−α）の正方形の
範囲で、もう一方の先端座標（Ｚj,θj）では、（Ｚj＋
Ａ,θj＋α）,（Ｚj＋Ａ,θj−α）,（Ｚj−Ａ,θj＋
α）,（Ｚj−Ａ,θj−α）の正方形の範囲でピクセルを
探す。
【００６１】図１２は、円形ベクトルサーチを示してい
る。クラスタの先端と判定されたピクセルの先端座標
（Ｚi,θi）では、（Ｚi,θi）を原点とする（Ａ,α）
の円形の範囲でピクセルを探し、一方の先端座標（Ｚj,
θj）では、（Ｚj,θj）を原点とする（Ａ,α）の円形
の範囲でピクセルを探す。
る。クラスタの先端と判定されたピクセルの先端座標
（Ｚi,θi）では、（Ｚi,θi）を原点とする（Ａ,α）
の円形の範囲でピクセルを探し、一方の先端座標（Ｚj,
θj）では、（Ｚj,θj）を原点とする（Ａ,α）の円形
の範囲でピクセルを探す。
【００６２】図１３は、シャフトの軸方向に対して４５
度以上傾いているクラスタの先端におけるベクトルサー
チであり、クラスタの先端と判定されたピクセルの先端
座標（Ｚi,θi）では、（Ｚi,θi）を原点とする（Ａ,
α＝０〜１８０度)の半円形の範囲で、もう一方の先端
座標（Ｚj,θj）では、（Ｚj,θj）を原点とする（Ａ,
α＝０〜−１８０度)の半円形の範囲でピクセルを探
す。
度以上傾いているクラスタの先端におけるベクトルサー
チであり、クラスタの先端と判定されたピクセルの先端
座標（Ｚi,θi）では、（Ｚi,θi）を原点とする（Ａ,
α＝０〜１８０度)の半円形の範囲で、もう一方の先端
座標（Ｚj,θj）では、（Ｚj,θj）を原点とする（Ａ,
α＝０〜−１８０度)の半円形の範囲でピクセルを探
す。
【００６３】１４図は、シャフトの軸方向に対して４５
度以下で傾いているクラスタの先端におけるベクトルサ
ーチであり、クラスタの先端と判定されたピクセルの先
端座標（Ｚi,θi）では、（Ｚi,θi）を原点とする
（Ａ,α＝９０〜２７０度)の半円形の範囲で、もう一方
の先端座標（Ｚj,θj）では、（Ｚj,θj）を原点とする
（Ａ,α＝９０〜−９０度)の半円形の範囲で、ピクセル
を探す。
度以下で傾いているクラスタの先端におけるベクトルサ
ーチであり、クラスタの先端と判定されたピクセルの先
端座標（Ｚi,θi）では、（Ｚi,θi）を原点とする
（Ａ,α＝９０〜２７０度)の半円形の範囲で、もう一方
の先端座標（Ｚj,θj）では、（Ｚj,θj）を原点とする
（Ａ,α＝９０〜−９０度)の半円形の範囲で、ピクセル
を探す。
【００６４】図１５は、図２におけるステップ１５のク
ラスタの接続処理方法を説明する図である。顕微鏡によ
るシャフト表面は、画面の大きさ分ずつ周方向および軸
方向にずらしながら観察する。その際に、画面周辺の収
差の大きいところは誤差が大きくなるので、多少のオー
バーラップを入れて、画像データからは除去する。その
ため、周方向および軸方向の移動量は、オーバーラップ
部分を除いて実際に使用する画面の大きさである。この
ようにして採取した画面データにおいて、欠陥が１つの
画面データ内に収まっているとは限らない。欠陥が大き
い場合、または光学顕微鏡１１の倍率を大きくとった場
合は、数個の画面に亘り、結果が広がっていることがあ
る。そのようなときには、図１５に示したようになるの
で、欠陥が画面の周辺にあると判断された場合は、隣接
する画面データと合わせて図３のステップ２３からステ
ップ３１の処理を実行しなければならない。
ラスタの接続処理方法を説明する図である。顕微鏡によ
るシャフト表面は、画面の大きさ分ずつ周方向および軸
方向にずらしながら観察する。その際に、画面周辺の収
差の大きいところは誤差が大きくなるので、多少のオー
バーラップを入れて、画像データからは除去する。その
ため、周方向および軸方向の移動量は、オーバーラップ
部分を除いて実際に使用する画面の大きさである。この
ようにして採取した画面データにおいて、欠陥が１つの
画面データ内に収まっているとは限らない。欠陥が大き
い場合、または光学顕微鏡１１の倍率を大きくとった場
合は、数個の画面に亘り、結果が広がっていることがあ
る。そのようなときには、図１５に示したようになるの
で、欠陥が画面の周辺にあると判断された場合は、隣接
する画面データと合わせて図３のステップ２３からステ
ップ３１の処理を実行しなければならない。
【００６５】図１６は、合体処理の方法を示す模式図で
ある。図２のステップ１６のき裂の分布解析には、き裂
の合体処理が含まれる。後述するき裂進展による余寿命
評価では、破壊力学的な取扱いが必要である。隣接する
き裂が極めて接近している場合には少しのき裂進展で合
体することが多いためである。き裂と判定されたクラス
タの最終的な両端から円形のベクトルサーチにより隣接
するき裂を探し、き裂先端に限らず、き裂の一部がサー
チの範囲にあれば、１つのき裂として合体させる。そし
て、合体させたき裂先端からき裂長さを求める。サーチ
しても他のき裂の一部がサーチ範囲になければ、き裂は
単独に存在するとして取り扱う。
ある。図２のステップ１６のき裂の分布解析には、き裂
の合体処理が含まれる。後述するき裂進展による余寿命
評価では、破壊力学的な取扱いが必要である。隣接する
き裂が極めて接近している場合には少しのき裂進展で合
体することが多いためである。き裂と判定されたクラス
タの最終的な両端から円形のベクトルサーチにより隣接
するき裂を探し、き裂先端に限らず、き裂の一部がサー
チの範囲にあれば、１つのき裂として合体させる。そし
て、合体させたき裂先端からき裂長さを求める。サーチ
しても他のき裂の一部がサーチ範囲になければ、き裂は
単独に存在するとして取り扱う。
【００６６】以上のようにして、全てのき裂検出および
合体処理が終了すると、き裂分布の解析が終了する。こ
のときに、すべてのき裂の傾きΘとき裂先端の座標（Ｚ
ti,θti）と（Ｚtj,θtj）と欠陥長さ２ｃとをデータと
して、フロッピーディスク等の記憶装置に記憶してお
く。
合体処理が終了すると、き裂分布の解析が終了する。こ
のときに、すべてのき裂の傾きΘとき裂先端の座標（Ｚ
ti,θti）と（Ｚtj,θtj）と欠陥長さ２ｃとをデータと
して、フロッピーディスク等の記憶装置に記憶してお
く。
【００６７】そのき裂分布のデータを用いて、図２にお
けるステップ１７の最大き裂長さを判定する。コンピュ
ータ２０のＣＲＴ画面に、例えば図１７に示したような
頻度分布グラフを表示するとともに、最大き裂長さ２ｃ
maxを計算して表示する。
けるステップ１７の最大き裂長さを判定する。コンピュ
ータ２０のＣＲＴ画面に、例えば図１７に示したような
頻度分布グラフを表示するとともに、最大き裂長さ２ｃ
maxを計算して表示する。
【００６８】図１８は、図２におけるステップ１８の余
詰命評価の手順を示すフローチャートである。ボイラ給
水ポンプの運転を開始すると、ステップ４１において、
回転数Ｎiを記録しておく。ステップ４２において、き
裂を検出し、ステップ４３において、き裂の有無を判定
する。もしき裂が無ければ、ステップ４４において、運
転を継続する。ステップ４１から４２を繰返し、ステッ
プ４３において、き裂があった場合、ステップ４５にお
いて、最大き裂長さ２ｃを図１８に示すようなき裂進展
のマスターカーブに代入し、寿命消費率Ｎ／Ｎｆを計算
する。ステップ４６において、寿命消費率Ｎ／Ｎｆに基
づき、余寿命Ｎｒを、 Ｎｒ＝Ｎｉ（１−Ｎ／Ｎｆ）／（Ｎ／Ｎｆ） により求める。もし、ステップ４７において、余寿命Ｎ
ｒが次の定期検査までの回転数Ｎｃよりも大きければ、
ステップ４８において、運転を継続し、ステップ４１か
ら４６を繰返す。一方、ステップ４７において、余寿命
Ｎｒが次の定期検査までの回転数Ｎｃより小さければ、
ステップ４９に進み、ポンプの運転を停止する。ステッ
プ５０において、もしき裂が短ければ、グラインダ等で
そのき裂を削除し、き裂が長い場合は、シャフトを新し
いものと取替える。
詰命評価の手順を示すフローチャートである。ボイラ給
水ポンプの運転を開始すると、ステップ４１において、
回転数Ｎiを記録しておく。ステップ４２において、き
裂を検出し、ステップ４３において、き裂の有無を判定
する。もしき裂が無ければ、ステップ４４において、運
転を継続する。ステップ４１から４２を繰返し、ステッ
プ４３において、き裂があった場合、ステップ４５にお
いて、最大き裂長さ２ｃを図１８に示すようなき裂進展
のマスターカーブに代入し、寿命消費率Ｎ／Ｎｆを計算
する。ステップ４６において、寿命消費率Ｎ／Ｎｆに基
づき、余寿命Ｎｒを、 Ｎｒ＝Ｎｉ（１−Ｎ／Ｎｆ）／（Ｎ／Ｎｆ） により求める。もし、ステップ４７において、余寿命Ｎ
ｒが次の定期検査までの回転数Ｎｃよりも大きければ、
ステップ４８において、運転を継続し、ステップ４１か
ら４６を繰返す。一方、ステップ４７において、余寿命
Ｎｒが次の定期検査までの回転数Ｎｃより小さければ、
ステップ４９に進み、ポンプの運転を停止する。ステッ
プ５０において、もしき裂が短ければ、グラインダ等で
そのき裂を削除し、き裂が長い場合は、シャフトを新し
いものと取替える。
【００６９】なお、図１９に示した荷重制御の疲労特性
では、光学顕微鏡で観察でき画像処理による検出が可能
な長さ０.１mm程度のき裂は、寿命消費率Ｎ／Ｎf＝６５
％で認められ、３mm程度の巨視的なき裂に至るまでは、
き裂長さの対数log２ｃは、寿命記費率Ｎ／Ｎfにほぼ比
例して増加すると考えられる。したがって、寿命消費率
Ｎ／Ｎfは、 Ｎ／Ｎf＝（log２ｃ＋４.２０）／４.９２４ で与えられる。
では、光学顕微鏡で観察でき画像処理による検出が可能
な長さ０.１mm程度のき裂は、寿命消費率Ｎ／Ｎf＝６５
％で認められ、３mm程度の巨視的なき裂に至るまでは、
き裂長さの対数log２ｃは、寿命記費率Ｎ／Ｎfにほぼ比
例して増加すると考えられる。したがって、寿命消費率
Ｎ／Ｎfは、 Ｎ／Ｎf＝（log２ｃ＋４.２０）／４.９２４ で与えられる。
【００７０】図２０は、欠陥の画像処理におけるシャフ
ト表面の前処理を含めた処理手順を示すフローチャート
である。ボイラ給水ポンプの欠陥検査では、先ず、ステ
ップ５１において、ポンプ軸を表面を前処理なしで直接
観察する。ステップ５２において、ポンプ軸表面の酸化
膜をエメリー紙で研磨して除去する。ステップ５３にお
いて、光学顕微鏡で観察し、ステップ５４において、主
に腐食ピットの検出を主体にした検査を実行する。疲労
き裂の検出は、エメリー紙で研磨しただけでは困難なの
で、ステップ５５において、ポンプ軸表面を化学研磨ま
たは電解研磨により鏡面に仕上げ、ステップ５６におい
て、疲労き裂を検出する。
ト表面の前処理を含めた処理手順を示すフローチャート
である。ボイラ給水ポンプの欠陥検査では、先ず、ステ
ップ５１において、ポンプ軸を表面を前処理なしで直接
観察する。ステップ５２において、ポンプ軸表面の酸化
膜をエメリー紙で研磨して除去する。ステップ５３にお
いて、光学顕微鏡で観察し、ステップ５４において、主
に腐食ピットの検出を主体にした検査を実行する。疲労
き裂の検出は、エメリー紙で研磨しただけでは困難なの
で、ステップ５５において、ポンプ軸表面を化学研磨ま
たは電解研磨により鏡面に仕上げ、ステップ５６におい
て、疲労き裂を検出する。
【００７１】なお、ポンプ軸の表面を直接観察する代わ
りに、前記鏡面仕上げ後、溶融アセチルセルロース膜等
を用いてポンプ軸表面のレプリカを作成し、このレプリ
カを光学顕微鏡で観察してもよい。
りに、前記鏡面仕上げ後、溶融アセチルセルロース膜等
を用いてポンプ軸表面のレプリカを作成し、このレプリ
カを光学顕微鏡で観察してもよい。
【００７２】また、以上の実施例の説明では、ポンプ軸
すなわち回転体のき裂検出および寿命評価装置を説明し
たが、本発明は、回転体に限らず、他の金属部材のき裂
検出および寿命評価装置にも適用できることは明らかで
あろう。
すなわち回転体のき裂検出および寿命評価装置を説明し
たが、本発明は、回転体に限らず、他の金属部材のき裂
検出および寿命評価装置にも適用できることは明らかで
あろう。
【００７３】
【発明の効果】本発明によれば、検査条件等をコンピュ
ータに入力するだけで、シャフト等の表面のき裂の有無
の検出と余寿命の診断とを自動的に実行するので、検査
時間を大幅に短縮できる。データの取り込み，処理，解
析を短時間で実行できるのは勿論であるが、データの管
理が容易になり、データの定量的把握および管理が可能
となる。
ータに入力するだけで、シャフト等の表面のき裂の有無
の検出と余寿命の診断とを自動的に実行するので、検査
時間を大幅に短縮できる。データの取り込み，処理，解
析を短時間で実行できるのは勿論であるが、データの管
理が容易になり、データの定量的把握および管理が可能
となる。
【００７４】また、シャフト等のき裂が発生する可能性
のある部位の全てを検査するから、従来の極値統計法の
ようにデータを取り込んでいない部分について推定や補
間を行なうことによる不正確さが発生しない。
のある部位の全てを検査するから、従来の極値統計法の
ようにデータを取り込んでいない部分について推定や補
間を行なうことによる不正確さが発生しない。
【００７５】さらに、熟練検査者ではないオペレータで
も、き裂を正確に検出できるので、シャフトの余寿命を
定量的にかつ高精度に診断可能となる。
も、き裂を正確に検出できるので、シャフトの余寿命を
定量的にかつ高精度に診断可能となる。
【００７６】したがって、ボイラ給水ポンプ等の全体と
しての信頼性も高めることが可能となる。
しての信頼性も高めることが可能となる。
【図１】ボイラ給水ポンプ軸の寿命を評価するための本
発明による回転体のき裂検出および寿命評価装置すなわ
ち金属部材の損傷検査装置の全体構成を示すブロック図
である。
発明による回転体のき裂検出および寿命評価装置すなわ
ち金属部材の損傷検査装置の全体構成を示すブロック図
である。
【図２】画像処理によるき裂の検出手順とき裂の分布に
基づく余寿命評価手順とを示すフローチャートである。
基づく余寿命評価手順とを示すフローチャートである。
【図３】き裂の画像処理手順をより詳細に示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】疲労き裂欠陥の顕微鏡画像の模式図である。
【図５】２値化処理により得られたデジタルデータの模
式図である。
式図である。
【図６】クラスタ先端からの半円形ベクトルサーチの模
式図である。
式図である。
【図７】クラスタの新しい先端からの半円形ベクトルサ
ーチの模式図である。
ーチの模式図である。
【図８】２値化レベルを順次下げていくき裂サーチの模
式図である。
式図である。
【図９】対象が疲労き裂である場合について疲労き裂と
腐食ピットの弁別方法を示す模式図である。
腐食ピットの弁別方法を示す模式図である。
【図１０】対象が腐食ピットである場合について疲労き
裂と腐食ピットの弁別方法を示す模式図である。
裂と腐食ピットの弁別方法を示す模式図である。
【図１１】クラスタ先端からの正方形ベクトルサーチの
模式図である。
模式図である。
【図１２】クラスタ先端からの円形ベクトルサーチの模
式図である。
式図である。
【図１３】クラスタ傾きに応じたクラスタ先端からの半
円形ベクトルサーチの模式図である。
円形ベクトルサーチの模式図である。
【図１４】クラスタ傾きに応じたクラスタ先端からの半
円形ベクトルサーチの模式図である。
円形ベクトルサーチの模式図である。
【図１５】異なる画面にまたがるクラスタの接続処理を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図１６】き裂の合体処理を示す模式図である。
【図１７】き裂長さの頻度分布の模式図である。
【図１８】余寿命評価手順の一例を示すフローチャート
である。
である。
【図１９】疲労き裂進展のマスターカーブの一例を示す
図である。
図である。
【図２０】画像処理の前処理方法の一例を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
１ ポンプシャフト ２ 検査装置本体 ３ チャック ４ センタリング機構 ５ シャフト回転用ステッピングモータ ６ 減速機 ７ 計測架台移動用ステッピングモータ ８ 計測架台ガイド ９ ボールねじ １０ 計測架台 １１ 光学顕微鏡 １２ ビデオカメラ（ＣＣＤカメラ） １３ シャフト回転用ステッピングモータ駆動装置 １４ 計測架台移動用ステッピングモータ駆動装置 １５ インターフェース １６ 画像処理装置 １７ ビデオモニタ １８ ビデオレコーダ １９ インターフェース ２０ コンピュータ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００ 9287−5Ｌ
Claims (14)
- 【請求項１】 金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で
拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル
信号に変換し、当該デジタル信号に基づいて損傷として
の欠陥の発生の有無を判定する金属部材の損傷検査方法
において、 前記画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集
合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでい
れば、そのクラスタを欠陥と判定し、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標から前記欠陥の
概略傾きを求め、 クラスタの先端から前記概略傾き方向との関連において
所定範囲のピクセルをベクトルサーチし、 ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれる
と判定し、 含まれると判定された前記ピクセルの先端から再びベク
トルサーチし、 新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥全体
と判定し、 前記欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金
属部材の損傷検査方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の金属部材の損傷検査方
法において、 欠陥と判定されたクラスタの両先端からのベクトルサー
チが終了する毎にクラスタ内と認識されたピクセルの先
端から所定直径の円内で改めてベクトルサーチすること
を特徴とする金属部材の損傷検査方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の金属部材の損傷検査方
法において、 欠陥と判定されたクラスタの両先端からのベクトルサー
チが終了する毎にクラスタ内と認識されたピクセルの先
端から所定の長方形内で改めてベクトルサーチすること
を特徴とする金属部材の損傷検査方法。 - 【請求項４】 金属部材の検査対象部位を光学顕微鏡で
拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル
信号に変換し、当該デジタル信号に基づいて損傷として
の欠陥の発生の有無を判定する金属部材の損傷検査方法
において、 前記画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集
合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでい
れば、そのクラスタを欠陥と判定し、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標からベクトルサ
ーチが終了する毎に前記欠陥の概略傾きを求め、 前記クラスタの先端から前記欠陥の長手方向に対して±
９０度の角度範囲でベクトルサーチし、 ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれる
と判定し、 含まれると判定された前記ピクセルの先端から再びベク
トルサーチし、 新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥全体
と判定し、 前記欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金
属部材の損傷検査方法。 - 【請求項５】 回転軸を有する金属部材の検査対象部位
を光学顕微鏡で拡大撮像し、撮像された拡大画像の輝度
分布をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号に基づ
いて損傷としての欠陥の発生の有無を判定する金属部材
の損傷検査方法において、 前記画像の輝度分布を画像処理し残されたピクセルの集
合であるクラスタが、所定数以上のピクセルを含んでい
れば、そのクラスタを欠陥と判定し、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標からベクトルサ
ーチが終了する毎に前記欠陥の概略傾きを求め、 前記欠陥の傾きが前記回転軸に対して４５度以内であれ
ば、クラスタの先端から軸方向に対して±９０度の角度
範囲でベクトルサーチし、 前記欠陥の傾きが前記回転軸に対して４５度を超えれ
ば、クラスタの先端から周方向に対して±９０度の角度
範囲でベクトルサーチし、 ピクセルがあれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれる
と判定し、 含まれると判定された前記ピクセルの先端から再びベク
トルサーチし、 新たなピクセルが無くなった時点のクラスタを欠陥全体
と判定し、 前記欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金
属部材の損傷検査方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 前記金属部材の複数の検査対象部位を連続して撮像し、 欠陥と認識されたクラスタが隣接する画像にまたがって
いる場合は、隣接する画像データを接続し、 接続した欠陥のピクセルの先端からベクトルサーチする
ことを特徴とする金属部材の損傷検査方法。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 前記クラスタ内と認識されたピクセルの先端からベクト
ルサーチを繰返し新たなピクセルが無いと判断した段階
で、前記輝度分布の処理レベルを所定値ずつ下げ、前記
欠陥のピクセルの先端から改めてベクトルサーチを繰返
し、 所定の処理レベルに達した時点のクラスタを欠陥全体と
判定し、 欠陥の長さと角度とを算出することを特徴とする金属部
材の損傷検査方法。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 隣接する欠陥の先端が互いに０.２mm以内で近接してい
れば、同じ欠陥とみなす合体処理を実行することを特徴
とする金属部材の損傷検査方法。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか一項に記載
の金属部材の損傷検査方法において、 前記欠陥と判定されたクラスタの長さと当該長さ方向に
直交する方向の幅とを求め、 当該幅の前記長さに対する比が０.５以上であれば、欠
陥は腐食ピットと判定し、 前記幅の前記長さに対する比が０.５未満であれば、欠
陥はき裂と判定することを特徴とする金属部材の損傷検
査方法。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の金属部材の損傷検査
方法において、 前記き裂の長さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定
し、 予め求めてあるき裂進展のマスターカーブに基づいて前
記最大き裂長さから前記金属部材の余寿命を推定するこ
とを特徴とする金属部材の損傷検査方法。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれか一項に
記載の金属部材の損傷検査方法において、 前記金属部材の表面をエメリー紙で研磨し、 さらに化学研磨または電解研磨を実行し、 その後に前記光学顕微鏡による観察を行なうことを特徴
とする金属部材の損傷検査方法。 - 【請求項１２】 請求項１ないし１０のいずれか一項に
記載の金属部材の損傷検査方法において、 前記金属部材の表面をエメリー紙で研磨し、 さらに化学研磨または電解研磨を実行し、 前記金属部材の金属組織のレプリカを作成し、 当該レプリカに対して前記光学顕微鏡による観察を行な
うことを特徴とする金属部材の損傷検査方法。 - 【請求項１３】 検査対象の金属部材を拡大観察する光
学顕微鏡と、 前記金属部材と前記光学顕微鏡とを相対的に移動させ所
望の検査対象部位を前記光学顕微鏡に対向させる手段
と、 前記光学顕微鏡の拡大画像を撮像するカメラと、 撮像された拡大画像の輝度分布をデジタル信号に変換す
る画像処理手段と、 当該画像処理手段から出力された画像のうち所定輝度レ
ベルのピクセルの集合であるクラスタが、所定数以上の
ピクセルを含んでいれば、そのクラスタを欠陥と判定す
る手段と、 前記クラスタの両先端のピクセルの座標から前記欠陥の
概略傾きを求める手段と、 前記クラスタの先端から前記概略傾き方向との関連にお
いて所定範囲のピクセルをベクトルサーチし、ピクセル
があれば、そのピクセルを同じ欠陥に含まれると判定
し、含まれると判定された前記ピクセルの先端から再び
ベクトルサーチし、新たなピクセルが無くなった時点の
クラスタを欠陥全体と判定する手段と、 前記欠陥の長さと角度とを算出する手段とからなる金属
部材の損傷検査装置。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の金属部材の損傷検
査装置において、 前記き裂の長さの頻度分布を求めて最大き裂長さを判定
する手段と、 予め求めてあるき裂進展のマスターカーブに基づいて前
記最大き裂長さから前記金属部材の余寿命を推定する手
段とを備えたことを特徴とする金属部材の損傷検査装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05384592A JP3156140B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 金属部材の損傷検査方法および損傷検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05384592A JP3156140B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 金属部材の損傷検査方法および損傷検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256632A true JPH05256632A (ja) | 1993-10-05 |
| JP3156140B2 JP3156140B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=12954114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05384592A Expired - Lifetime JP3156140B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 金属部材の損傷検査方法および損傷検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156140B2 (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002310958A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 材料寿命の評価システム、及び、その評価方法 |
| JP2002324233A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Showa Corp | パイプの割れ検出方法及び装置 |
| KR100716902B1 (ko) * | 2005-10-31 | 2007-05-10 | 한국전력공사 | 금속조직 손상평가 시스템 및 이를 이용한 금속조직손상평가 방법 |
| JP2007271487A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nok Corp | 画像による欠陥検出方法 |
| US7315362B2 (en) * | 2005-05-18 | 2008-01-01 | Sears Brands, Llc. | System and method for inspecting a mower |
| JP2009128368A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Csm Instruments Sa | 引っ掻き試験を分析する方法 |
| JP2012137424A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 表面検査装置及び表面検査方法 |
| JP2016095300A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-26 | 株式会社山本金属製作所 | 疲労試験装置 |
| CN107917917A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-04-17 | 苏州中汽检测技术服务有限公司 | 一种用于疲劳测试样品的质量检测仪 |
| JP2019505807A (ja) * | 2016-02-04 | 2019-02-28 | インスティテュト スペリオール テクニコ | 軸方向及びねじり方向の多軸レジメによる超音波周波数の疲労試験用機器 |
| JP2019152681A (ja) * | 2019-06-21 | 2019-09-12 | 株式会社東芝 | き裂検査装置およびき裂検査方法 |
| JP2020056706A (ja) * | 2018-10-03 | 2020-04-09 | 日本製鉄株式会社 | き裂進展評価方法 |
| CN113165041A (zh) * | 2018-11-29 | 2021-07-23 | 杰富意钢铁株式会社 | 圆钢的缺陷磨削方法和钢材的制造方法 |
| JP2021156879A (ja) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 | 破断面解析装置、破断面解析方法、及び、機械学習用データセットの生成方法 |
| CN114384152A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-22 | 山东大学 | 基于搜索点匹配的超声导波损伤定位方法及系统 |
| CN114778288A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-22 | 广州特种承压设备检测研究院 | 塑料试样裂纹扩展监测方法以及监测装置 |
| CN114778555A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-22 | 中国矿业大学 | 一种索膜结构损伤智能检测和全寿命健康监测方法 |
| CN118649909A (zh) * | 2024-08-20 | 2024-09-17 | 常州市弘意德塑料机械制造有限公司 | 一种注塑件的表面缺陷检测装置 |
| CN119064374A (zh) * | 2024-11-05 | 2024-12-03 | 国家管网集团天津天然气管道有限责任公司 | 一种油气管道寿命预测方法及系统 |
| CN119757172A (zh) * | 2024-12-19 | 2025-04-04 | 西南交通大学 | 基于同步辐射光源的原位腐蚀疲劳裂纹扩展速率测量方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1992
- 1992-03-12 JP JP05384592A patent/JP3156140B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002310958A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 材料寿命の評価システム、及び、その評価方法 |
| JP2002324233A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Showa Corp | パイプの割れ検出方法及び装置 |
| US7315362B2 (en) * | 2005-05-18 | 2008-01-01 | Sears Brands, Llc. | System and method for inspecting a mower |
| KR100716902B1 (ko) * | 2005-10-31 | 2007-05-10 | 한국전력공사 | 금속조직 손상평가 시스템 및 이를 이용한 금속조직손상평가 방법 |
| JP2007271487A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nok Corp | 画像による欠陥検出方法 |
| JP2009128368A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Csm Instruments Sa | 引っ掻き試験を分析する方法 |
| JP2012137424A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 表面検査装置及び表面検査方法 |
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| JP2019505807A (ja) * | 2016-02-04 | 2019-02-28 | インスティテュト スペリオール テクニコ | 軸方向及びねじり方向の多軸レジメによる超音波周波数の疲労試験用機器 |
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| CN107917917B (zh) * | 2018-01-08 | 2024-08-30 | 苏州中汽检测技术服务有限公司 | 一种用于疲劳测试样品的质量检测仪 |
| JP2020056706A (ja) * | 2018-10-03 | 2020-04-09 | 日本製鉄株式会社 | き裂進展評価方法 |
| CN113165041A (zh) * | 2018-11-29 | 2021-07-23 | 杰富意钢铁株式会社 | 圆钢的缺陷磨削方法和钢材的制造方法 |
| CN113165041B (zh) * | 2018-11-29 | 2022-11-01 | 杰富意钢铁株式会社 | 圆钢的缺陷磨削方法和钢材的制造方法 |
| JP2019152681A (ja) * | 2019-06-21 | 2019-09-12 | 株式会社東芝 | き裂検査装置およびき裂検査方法 |
| JP2021156879A (ja) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 | 破断面解析装置、破断面解析方法、及び、機械学習用データセットの生成方法 |
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| CN114384152B (zh) * | 2022-01-13 | 2023-09-01 | 山东大学 | 基于搜索点匹配的超声导波损伤定位方法及系统 |
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