JPH06294748A - Ｕｏ鋼管の溶接部表面疵検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＵＯ鋼管の溶接部の表面疵を高い信頼性で検
出できるようにすることを目的とする。 【構成】 光をＵＯ鋼管溶接部２及びその近傍に照射し
て上記溶接部２の近傍にスリット光４を形成するととも
に、上記スリット光４を撮像装置５により撮像し、さら
に、上記撮像して得た光切断像２２を用いて上記溶接部
２の疵を検出する際に、上記光切断像２２を細線化処理
して細線化データＳ（Ｘ）を得、上記細線化データＳ
（Ｘ）を差分処理および疵強調処理して疵検出データＥ
（Ｘ）を生成し、この疵検出データＥ（Ｘ）を用いて疵
有無の判定を行うとともに、疵有りと判定された場合に
は上記細線化データＳ（Ｘ）を演算することにより疵検
出および疵の大きさの判定を行うようにして、表面疵を
高精度に検出できるとともに、疵の深さの情報について
も得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＵＯ鋼管の溶接部表面疵
検査方法に係わり、例えば、ＵＯ鋼管溶接部分の表面疵
を光切断法で撮像して疵の有無を判定する方法に用いて
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＵＯ鋼管の溶接部表面の疵を
検査するために種々の方法が用いられている。現状のＵ
Ｏ鋼管の溶接部の表面疵検査は、人間による目視検査で
行われている。

【０００３】ところで、一般的な表面疵検査手法として
は、例えば光学式方法、渦流法、漏洩磁束法等が挙げら
れる。これらの表面疵検査手法のうち、光学式方法と
は、レーザスポット等を被検査物にスキャン照射すると
ともに、正反射光または散乱光を受光して得られる時系
列的な受光信号を処理して疵判定を行うものであり、鋼
板の表面疵検査手段として用いられる。

【０００４】また、渦流法とは、高周波磁界によって被
検査物表面部分に渦電流を励起させるとともに、被検査
物に検出コイルを近接させ、上記検出コイルと鎖交する
磁束値を検出して疵を検査するようにしたものであり、
種々の被検査物に対する表面疵検査手段として用いられ
る。

【０００５】漏洩磁束法とは、磁化器を被検査物に近接
させて磁束を浸透させるとともに被検査物に近接させた
磁気センサを移動して漏洩磁束の変化を検出し疵を検査
する手法であり、一般的に鋼板の表面欠陥検出手法とし
て用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の疵検出
手法では、一般的に、形状が均一な被検査物を対象とし
ている。しかし、図１０〜図１２に溶接部の端部に発生
する疵の一例であるアンダーカット疵の概略形状を示す
が、ＵＯ鋼管１の溶接部は鋼管母材部分に対して肉盛り
を施しているので、溶接端部に発生する微細なアンダー
カット疵２１を検査するためには、起伏をもつ溶接部お
よびその近傍を精密に検査できる検査手法が必要であ
る。

【０００７】被検査物の表面に起伏がある場合には、例
えば、光学式方法では投受光系の光軸を含む平面と被検
査物表面の交差角度が変化することで受光強度に変動を
生じるので、細密な疵を検査することは困難となる。

【０００８】また、渦流法や漏洩磁束法等の手法で検出
精度を得るためには、センサーと被検査物表面とのギャ
ップを短くして一定に保つことが必要であり、したがっ
て、起伏をもつ表面上の疵の検出は困難である。

【０００９】また、形状を測定する方法として光切断法
がある。図１０では、アンダーカット疵２１の形状を、
わかり易く示すために大きく示したが、実際は非常に微
細なものまで有害であるので検出する必要があり、溶接
部の形状も一定でないことから、信頼性よく疵を検出す
ることができる光切断像の処理方法は提案されていなか
った。

【００１０】本発明は上述の問題点にかんがみ、ＵＯ鋼
管の溶接部の表面疵を高い信頼性で検出できるようにす
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のＵＯ鋼管の溶接
部表面疵検査方法は、スリット光をＵＯ鋼管溶接部及び
その近傍に照射し、撮像装置により上記スリット光を撮
像して得た光切断像を用いて溶接部の疵を検出する方法
において、上記光切断像を細線化処理して細線化データ
を得る第１の処理と、上記細線化データを差分処理して
差分データを得る第２の処理と、上記差分データを疵強
調処理して疵検出データを得る第３の処理と、上記疵検
出データを用いて疵有無の判定を行うとともに、疵有り
と判定された場合について、細線化データを演算するこ
とにより疵検出および疵の大きさの判定を行う第４の処
理とを具備している。

【００１２】

【作用】上述の疵検出方法によれば、疵部分だけを強調
して検出する処理を行うので、肉盛り等のように起伏の
あるＵＯ鋼管溶接部にある微細な疵についても高い信頼
性で検出することが可能になるとともに、疵有りと判定
した場合には疵の深さの測定を行うことにより、疵深さ
の情報についても得られるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のＵＯ鋼管の溶接部表面疵検査
方法の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、本
発明の一実施例を説明するための疵検査装置の一例を示
すブロック図である。

【００１４】図１において、１はＵＯ鋼管、２はその溶
接部である。このようなＵＯ鋼管１の表面疵の検査を行
うのに際し、スリット光投光器３で光を放射して溶接部
およびその近傍にスリット光４を形成する。また、上記
スリット光４をとらえる位置に撮像装置５を配設する。
なお、ここでは、ＵＯ鋼管内表面の溶接部を検査する場
合を示しているが、外表面の場合も同様な方法により外
表面の溶接部およびその近傍にスリット光を形成して撮
像すればよい。

【００１５】スリット光投光器３としては、例えば図２
に示すように、レーザダイオード１３を発光させ、その
レーザ光をコリメータレンズ１４によって集光する。そ
して、上記レーザ光をシリンドリカルレンズ１５によっ
て扇形状に広げてスリット光４を形成する装置を用いて
いる。これによって、例えば０．１ｍｍ程度の半値幅の
スリット光４を形成するようにしている。

【００１６】また、撮像装置５としては、例えばＣＣＤ
カメラが用いられる。通常の場合には１台の撮像装置で
もよいが、微細な疵を検出する場合には撮像装置５は十
分な分解能を有することが望まれるので、例えば、視野
を限って複数台の撮像装置を配設することで対応するこ
とが考えられる。図１では２台の撮像装置を用いる例を
示している。

【００１７】ところで、アンダーカットと呼ばれる溶接
疵は、その発生原因から図３において２１の符号を付し
て示したように、溶接部２の裾野に多く発生する。ま
た、その形状は、図３のＡ−Ａ’線に沿う断面図である
図４に示すように、Ｖ字型をしたものが一般的である。

【００１８】したがって、上記撮像装置５において、図
３のＢ−Ｂ’間のスリット光４を撮影すると、図５に示
したような光切断像２２が得られる。このようにして得
られた光切断像２２は、疵検出処理部６に入力される。

【００１９】疵検出処理部６においては、まず、上記光
切断像２２を画像記憶部７においてＡ／Ｄ変換し、２次
元のデジタル値（ｘ，ｙ）として記憶する、次に、細線
化処理部８によって細線化を行うが、ここで行われる細
線化処理について、詳細に示したものが図６である。

【００２０】図６に示したように、ここでは２次元画像
データｐ（ｘ，ｙ）について、図６に示す画面ｙ方向の
１ライン上で最大輝度を有する点を選択する処理を画面
ｘ方向に進めて行き、ｘ座標に対応する最大輝度点のｙ
座標値を配列させた細線化データ列Ｓ（ｘ）を得る。

【００２１】そのとき、スリット像の輝度が小さい部分
についてスリット像外のノイズを誤選択しないよう、輝
度最大として選択した点の輝度が輝度しきい値に達して
いない場合、ｘ_n-1 における最大輝度点のｙ座標Ｓ（ｘ
_n-1 ）と同じ値として、細線化データがスリット像から
外れるのを防ぐ。

【００２２】次に、差分処理部９では、細線化処理部８
が出力する細線化データ列Ｓ（ｘ）について差分データ
列Ｄ（ｘ）の演算を行う。図７に演算方法の詳細を示
す。適当な画素数ｄｘを設定し、細線化データ列Ｓ
（ｘ）上のある点Ｂ（ｘ_n,ｙ_B ）について、点Ａ（ｘ_n
−ｄｘ，ｙ_A ）と点Ｃ（ｘ_n ＋ｄｘ，ｙ_c ）をとり、こ
れらのｙ座標について、 ｄｙ＝（ｙ_c −ｙ_B ）−（ｙ_B −ｙ_A ） …（１式） とする要素ｄｙを演算する。

【００２３】この演算をｘ座標全域に渡って行い、差分
要素ｄｙをｘ座標に対応させて配列させた差分データ列
Ｄ（ｘ）を作成する。このようにして得られた差分デー
タ列Ｄ（ｘ）では、図７でも示すように、疵でない部分
は０に近い値となり、細線化データ列Ｓ（ｘ）において
Ｖ字型をしている疵部分のみが大きな値となる。

【００２４】この差分データ列Ｄ（ｘ）を用いて疵の判
定をしてもよいが、より判定精度を向上させるために疵
強調処理部１０において、第６図に示すように差分デー
タ列Ｄ（ｘ）の連続するｋ個のデータの移動和演算を下
記に示す２式で行う。

【００２５】

【数１】

【００２６】そして、疵部分がさらに強調された疵検出
データ列Ｅ（ｘ）を作成する。疵有無判定部１１では、
この疵検出データ列Ｅ（ｘ）の大きさとあらかじめ設定
した疵検出しきい値とを比較する。そして、疵検出デー
タ列Ｅ（ｘ）の全ての要素が疵検出しきい値を超過しな
い場合に疵無しと検出し、その画像での疵検出処理を終
了する。

【００２７】また、図８に示すように、疵検出データ列
Ｅ（ｘ）に、疵検出しきい値を超過する要素が存在する
場合には疵有りと検出し、さらに疵深さ判定部１２にお
いて疵深さ判定を行う。

【００２８】疵深さ判定部１２では、細線化データ列Ｓ
（ｘ）を用いて疵深さを測定して疵判定を行う。また、
図９に示すように、細線化データ列Ｓ（ｘ）のうちＵＯ
鋼管の母材部分に相当する部分の近似直線を作成し、疵
部分の深さを細線化データ列Ｓ（ｘ）の要素が母材部近
似直線上の値を下回る最大の画素数として算出して、さ
らにあらかじめ測定しておいた１画素当たりに対応する
疵深さ方向の長さとの積をとることで、疵の最大深さ値
を算出する。

【００２９】同様に、鋼管全長に渡って上述した処理を
行い、それによって得た疵有無情報・疵深さ情報は、例
えば製品管理用コンピュータ等の外部機器に伝送する。

【００３０】次に、以上説明した実施例において、具体
的数値を設定して疵を検査した例について説明する。ス
リット光投光器３では、２０ｍＷレーザダイオードを２
ｍｓｅｃでパルス点灯した。また、撮像装置にはＣＣＤ
カメラを用いて、幅方向３２ｍｍ，深さ方向４５ｍｍの
視野で撮像し、その後５１２×５１２画素の画像処理装
置を用いて処理した。

【００３１】差分処理部におけるｄｘ＝１０，疵強調処
理部におけるｋ＝６，疵有無判定部における疵検出しき
い値を３０と設定し、ＵＯ鋼管の長手方向を２ｍｍピッ
チで検査したところ、０．２ｍｍ以上の深さを長手方向
に３ｍｍ以上有するアンダーカット疵を確実に検出する
とともに、疵深さを約±０．０５ｍｍの精度で判定し
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上述したように、疵検出方法に
よれば、疵部分だけを強調して検出する処理を行うの
で、肉盛り等起伏のあるＵＯ鋼管溶接部にある微細な疵
についても高い信頼性で疵検出を行うことができる。さ
らに、疵有りと判定した場合には疵の深さの測定を行う
ことで、疵深さの情報についても得ることができるの
で、ＵＯ鋼管の溶接部の自動検査等に本発明による方法
を良好に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するための疵検査装置
のブロック図である。

【図２】スリット光投光器の一例の概略を示す構成図で
ある。

【図３】検出すべき疵である溶接部のアンダーカット疵
の概略形状を示すＵＯ鋼管の部分斜視図である。

【図４】図３中のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。

【図５】図３中のＢ−Ｂ’線に沿う光切断像を示す図で
ある。

【図６】細線化処理部で行う処理の内容を示す説明図で
ある。

【図７】差分処理部で行う差分処理の内容を示す説明図
である。

【図８】疵強調処理部で行う複数画素の移動和による処
理を示す説明図である。

【図９】疵深さ判定部で行う疵深さ測定の方法を示す説
明図である。

【図１０】溶接部の端部に発生するアンダーカット疵の
概略形状を示す説明図である。

【図１１】図１０中のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。

【図１２】図１０中のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ ＵＯ鋼管 ２ ＵＯ鋼管溶接部 ３ スリット光投光器 ４ スリット光 ５ 撮像装置 ６ 疵検出処理部 ７ 画像記憶部 ８ 細線化処理部 ９ 差分処理部 １０ 疵強調処理部 １１ 疵有無判定部 １２ 疵深さ判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高嶋 和夫 尼崎市塚口本町８−１−１ 三菱電機株式 会社産業システム研究所内 (72)発明者 植木 勝也 神戸市兵庫区和田崎町１−１−２ 三菱電 機株式会社制御製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリット光をＵＯ鋼管溶接部及びその近
   傍に照射し、撮像装置により上記スリット光を撮像して
   得た光切断像を用いて溶接部の疵を検出する方法におい
   て、 上記光切断像を細線化処理して細線化データを得る第１
   の処理と、 上記細線化データを差分処理して差分データを得る第２
   の処理と、 上記差分データを疵強調処理して疵検出データを得る第
   ３の処理と、 上記疵検出データを用いて疵有無の判定を行うととも
   に、疵有りと判定された場合について、細線化データを
   演算することにより疵検出および疵の大きさの判定を行
   う第４の処理とを具備することを特徴とするＵＯ鋼管溶
   接部表面疵検査方法。