JPH058524U - 管内面の光学的検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】管内面の検査対象物について、鮮明でコントラ
ストの明確な画質の画像を得ることができる管内面の光
学的検査装置を提供する。 【構成】光ガイド装置は、溶接ビード２をミラー装置を
介して照明するための光を伝送する。イメージガイド３
は、照明された溶接ビード２を撮像する。光ガイド装置
は、イメージガイド３を囲んで同軸状に配設された第
１、第２光ガイド１３、１４からなり、ミラー装置は、
第１光ガイド１３からの光の受けて溶接ビード２の前方
を斜めから照明する前方照明用ミラー１６と、第２光ガ
イド１４からの光を受けて溶接ビード２の後方を斜めか
ら照明する後方照明用ミラー１７とからなり、溶接ビー
ドは斜め前方及び斜め後方から好適に照明される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば原子力蒸気発生器のような熱交換器において用いられる細管 内面の光学的検査装置に関し、特に、同細管内に補修のため挿着され溶接された スリーブの溶接部を検査するのに好適な光学的検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

上述したような原子力蒸気発生器においては、原子炉からの一次冷却材は、細 管の内部を通っている間に同細管の回りの二次冷却材と熱交換して、二次冷却材 を蒸気に変換する。一次冷却材は放射性であるため、細管に応力腐食割れのよう な損傷が生ずると、その損傷部から漏れた一次冷却材が二次冷却材と混合し該二 次冷却材を放射性にするので、損傷が生じそうな箇所を細管内部から被覆して補 修するように、一般に、スリーブと呼ばれる筒体が細管内に挿入される。

【０００３】 挿入されたスリーブは溶接により細管内に固着されるが、溶接部即ち施工され た溶接ビードに、その端部のビード割れや、ブローホール（空洞）や、クレータ （くぼみ）等の溶接欠陥があると、同欠陥箇所を通じて上述したような冷却材の 混合が起こる可能性があるため、ファイバースコープによる細管内面の目視検査 により、溶接ビードの施工状態管理もしくは検査が行われている。

【０００４】 図４は、そのような目視検査を行う従来の装置の光学観察系を示すもので、こ の光学観察系では、イメージガイド３の回りに配した光ガイド４と、その光軸に 置かれた反射ミラー５とにより側視型ファイバースコープを構成し、同ファイバ ースコープを細管１内に挿入してその内面に形成された溶接ビード２を目視検査 する。

【０００５】 このような光学観察系によると、矢印６で示すイメージガイド３の視野に対し て、光ガイド４からの矢視の照明光７が実質的に同軸で照射し、構成上、いわゆ る落射方式となる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

そのため、イメージガイド３により撮像された溶接ビード２の画像１１をモニ ターテレビジョン９で観察すると、画像１１のＹラインの代表走査線信号１０は 、検査対象物即ち溶接ビード２とその境界との間で輝度信号１２に特徴差が得ら れず、また、画質としても、鮮明さやコントラストに欠ける点があり、更に良好 な施工状態管理の実現が望まれていた。

【０００７】 また、細管１の内面を円周方向に目視するには、ファイバースコープを矢印８ で示すように回転させ観察する必要があるが、その際にイメージガイド３及び光 ガイド４が損傷する危険性があった。

【０００８】 従って、本考案の主な目的は、管内面の検査対象物について、鮮明でコントラ ストの明確な画質の画像を得ることができる管内面の光学的検査装置を提供する ことである。

【０００９】 また、本考案は、上述のような画像を得ることができると共に、イメージガイ ド及び光ガイドの損傷を防止できる管内面の光学的検査装置を提供することであ る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するため、本考案の光学的検査装置は、管内面の検査対象物 を第１ミラー装置を介して照明するための光ガイド装置と、該光ガイド装置によ り照明された前記検査対象物を第２ミラー装置を介して撮像するためのイメージ ガイドとを有し、前記光ガイド装置は、前記イメージガイドを囲んで同軸状に配 設された第１及び第２光ガイドからなり、前記第１ミラー装置は、前記第１光ガ イドからの光を受けて前記検査対象物の前方を斜めから照明するように配設され た前方照明用ミラーと、前記第２光ガイドからの光を受けて前記検査対象物の後 方を斜めから照明するように配設された後方照明用ミラーとからなる。

【００１１】 第１及び第２ミラー装置は一体の構造物として形成してもよく、また、これ等 のミラー装置並びに光ガイド装置及びイメージガイドは、前部ケーシングと後部 ケーシングとからなるケーシングに内蔵することができる。この場合、一体の構 造物は前部ケーシングと共に回転可能に配設される。

【００１２】

【作用】

検査対象物である溶接ビードに対応する細管内の所定位置に、光学的検査装置 を挿入し位置決めする。しかる後、電源をオンにして、照射光を第１光ガイド及 び第２光ガイドを介して前方照明用ミラー及び後方照明用ミラーにそれぞれ伝送 し、溶接ビードを斜め前方及び斜め後方から好適に照明する。一方、照明された 溶接ビードがイメージガイドを介して撮像され、その画像はモニターテレビジョ ンに表示することができる。

【００１３】 第１、第２光ガイドによる溶接ビードの照明及びイメージガイドによる溶接ビ ードの撮像は、実施例では、超音波モータを付勢して第１ミラー装置及び第２ミ ラー装置を一体的に備えた構造物をケーシング内で回転させながら実行され、そ の結果、光ガイド及びイメージガイドの損傷なしに溶接ビードの全周検査が行わ れる。

【００１４】

【実施例】

次に、本考案の好適な実施例について添付図面を参照して詳細に説明するが、 図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、本考案は、蒸気発 生器の細管に施工された溶接ビードを検査する装置に実施した場合について以下 に説明するが、このような用途に限定されるものではなく、管状体内面の検査に 広く適用しうることは勿論である。

【００１５】 図１は、本考案による検査装置の観察光学系の要部を示すもので、イメージガ イド３の回りに、外側の環状光ガイド（第１光ガイド）１３と、内側の環状光ガ イド（第２光ガイド）１４とが同軸に設けられ、ファイバースコープ（光ガイド 装置）を構成している。また、イメージガイド３の光軸に配された観察用ミラー (第２ミラー装置)１５に対して、溶接ビード２の前方照明用ミラー１６と、同溶 接ビード２の後方照明用ミラー１７とからなる第１ミラー装置が、積層する光ガ イド１３及び１４の端面前方にそれぞれ設けられている。上述した光学系により 、検査対象物である溶接ビード２は符号Ａ及びＢで示すようにそれぞれ前方斜め 及び後方斜めから照明される。尚、外側光ガイド１３の端面は内側光ガイド１４ の端面よりも前方に突出している。

【００１６】 溶接ビード２の形状は、図示のように低い山形もしくは丘状であるため、平面 的に照明する従来の落射方式だけでは、溶接ビード２の凹凸を強調し難いため図 ４に関連して説明したように、良好な輝度信号が得られない。しかし、上述のよ うに斜めからも溶接ビード２を照明し、照明された溶接ビード２をイメージガイ ド３により撮像して、モニターテレビジョン９に表示すると、検査員が識別しや すい鮮明でコントラストの大きい画像が得られ、この画像のＹラインの輝度信号 １８は溶接ビード２の特徴に応じた信号として観測できる。

【００１７】 図２は、上述した観察光学系を搭載した光学的検査装置の一実施例の全体構成 の概要を斜視図で示すもので、この実施例では、上述した各ミラー１５、１６及 び１７は、図３に示すように円柱体に鏡面１５ａ、１６ｂ及び１７ａを加工して ミラーとした全体的に円筒形状の一体構造物１９として、図２の目視検査装置に 実装されている。

【００１８】 図３において、構造物１９には、その軸心と同軸状に円筒形の穴１９ａが穿設 され、また、この穴１９ａの側面に開口する窓即ち切欠き１９ｂが形成されてい る。この穴１９ａの中にイメージガイド３と内側光ガイド１３とが挿通され、そ れ等の先端部が切欠き１９ｂで露出することにより、イメージガイド３による画 像観察と、光ガイド１３による斜め前方照明とを可能にするようになっている。 また、外側光ガイド１４は図１から了解されるように構造物１９の手前で終端す る。

【００１９】 再び図２を参照して、本考案の光学的検査装置について説明するが、本考案の 要部は特定の関係でミラー及び光ガイドを配設した点に存するので、溶接ビード の目視検査装置としては必要な部材もしくは存在することが好適な部材であって も、本考案の要旨に直接関係のない部材については、従来の目視検査装置におい て使用されているものや、例えば本出願人の実願平２ー７３９０６号明細書等に 記載の「管内周面のレーザ溶接装置」において使用されているものを用いること ができるので、単にその名称を掲げる程度に留どめ、詳細な説明は省略する。

【００２０】 本考案の光学的検査装置は、内部に収容した上述の構造物１９と共に回転可能 な窓２０ａ付きの前部ケーシング２０を備えている。従って、構造物１９も回転 可能であるが、同構造物１９に挿通されたイメージガイド３及び光ガイド１３は 構造物１９からは物理的に分離している。

【００２１】 前部ケーシング２０の前端には、光学的検査装置を細管１（図１）内に軸心を 互いに整合させて位置決めするために周知の調心機構２４が設けられており、ま た、後方にも図示しないが同様の調心機構が設けられている。前部ケーシング２ ０の後端には、内部に中空の超音波モータ２２を有する後部ケーシング２１が配 置されており、前部ケーシング２０はこの超音波モータ２２により矢印で示すよ うに適宜の角度θだけ構造物１９と共に回転せしめられる。この回転角度θを検 出するため、超音波モータ２２にはエンコーダ２３が協働している。

【００２２】 光学的検査装置は、更に、可撓性チューブ２５を後部ケーシング２１の後方に 備えている。この可撓性チューブ２５に、前述したイメージガイド３及び光ガイ ド１３、１４に加えて、電線ケーブル（図示せず）等が内蔵されている。イメー ジガイド３及び光ガイド１３、１４の一端は中空の超音波モータ２２の内部を通 って構造物１９へと延び、また、図示しない電線ケーブルの一端は超音波モータ ２２へ延びている。また、イメージガイド３、光ガイド１３、１４及び電線ケー ブルの他端は中継器２６へと延びている。この中継器２６内には、いずれも図示 しないが、撮像用TVカメラ、照明装置、各種信号処理回路（超音波モータ用、エ ンコーダ用）等を内蔵することができる。

【００２３】 中継器２６内の撮像用TVカメラによりイメージガイド３を介して円周方向に沿 い撮像された溶接ビード２は、図１に関連して説明したように溶接ビード２の特 徴に応じた輝度信号１８を有する画像として、モニターテレビジョン９で観察さ れる。尚、この輝度信号１８を識別しやすく観察するため、画像メモリ２７にそ の画像を取り込み、コンピュータでよい計測システム２８により処理すれば、容 易に自動化システムを構築しうる。

【００２４】 次に、上述した構成を有する本考案の光学的検査装置の動作について説明する 。先ず、検査対象物である溶接ビード２に対応する細管１内の所定位置に、光学 的検査装置を挿入し位置決めする。しかる後、電源をオンにして、中継器２６内 の照明装置を付勢し、照射光を光ガイド１３及び１４を介して前方照明用ミラー １６及び後方照明用ミラー１７にそれぞれ伝送し、溶接ビード２を斜め前方及び 斜め後方から照明する。一方、中継器２６内の撮像用TVカメラが作動され、照明 された溶接ビード２がイメージガイド３を介して撮像され、その画像がモニター テレビジョン９に表示される。

【００２５】 光ガイド１３、１４による溶接ビード２の照明及びイメージガイド３による溶 接ビード２の撮像は、超音波モータ２２を付勢してミラー１５、１６及び１７を 備えた構造物１９を回転させながら実行され、その結果、溶接ビード２の全周検 査を行うことができる。尚、エンコーダ２３により検出した構造物１９の回転角 度θは、計測システム２８に含めることができる図示しない制御装置に送り、こ の制御装置により構造物１９の回転を制御することができる。

【００２６】

【考案の効果】 以上のように、本考案によると、検査対象物をその斜め前方及び斜め後方から 照明するので、イメージガイドを介して検査対象物を撮像すると、その凹凸の変 化まで検出されるため、従来に比して鮮明でコントラストの大きい画像を得るこ とができる。特に、溶接ビードの検査に実施すると、同溶接ビードの起伏が鮮明 に識別でき、ビード割れ、ブローホール、クレータ等の溶接欠陥の有無を精度良 く識別し検査することができ、装置の信頼性が向上する。

【００２７】 また、好適な実施例では、光ガイド及びイメージガイドはケーシング内に収容 されているので、溶接ビードの全周検査を行う際に、それ等に損傷が生ずること もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による光学的検査装置の観察光学系の概
要を説明するための概略図。

【図２】本考案による光学的検査装置の一実施例の全体
構成を一部破断して概略的に示す斜視図。

【図３】図２の光学的検査装置に実装されている各種ミ
ラーを一体化した構造物の拡大斜視図。

【図４】従来の目視検査装置の観察光学系の概要図。

【符号の説明】

１ 細管（管） ２ 溶接ビード（検査対象物） ３ イメージガイド １３ 内側光ガイド（第１光ガイド） １４ 外側光ガイド（第２光ガイド） １５ 観察用ミラー（第２ミラー装置） １６ 第１ミラー装置の前方照明用ミラー １７ 第１ミラー装置の後方照明用ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 吉岡 京一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】管内面の検査対象物を第１ミラー装置を介
   して照明するための光ガイド装置と、該光ガイド装置に
   より照明された前記検査対象物を第２ミラー装置を介し
   て撮像するためのイメージガイドとを有し、前記光ガイ
   ド装置は、前記イメージガイドを囲んで同軸状に配設さ
   れた第１及び第２光ガイドからなり、前記第１ミラー装
   置は、前記第１光ガイドからの光を受けて前記検査対象
   物の前方を斜めから照明するように配設された前方照明
   用ミラーと、前記第２光ガイドからの光を受けて前記検
   査対象物の後方を斜めから照明するように配設された後
   方照明用ミラーとからなる管内面の光学的検査装置。