WO2020171090A1 - 金属板用自走式検査装置及び検査方法、並びに金属板の製造方法 - Google Patents

金属板用自走式検査装置及び検査方法、並びに金属板の製造方法 Download PDF

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    • G05D2111/50—Internal signals, i.e. from sensors located in the vehicle, e.g. from compasses or angular sensors

Definitions

  • the present invention relates to a self-propelled inspecting apparatus and an inspecting method for a metal plate using a position measuring system.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a metal plate, which has a step of inspecting a metal plate for defects using the metal plate self-propelled inspection apparatus.
  • self-propelled inspection devices have been developed as devices for inspecting scratches and internal defects on the surface of metal plates.
  • a flaw detection head is mounted on a device that can move on a metal plate.
  • a rib plate or the like needs to be attached around the inspection plate in order to scan the entire surface of the inspection plate.
  • the crawler belt truck 8 travels on a caterpillar-shaped crawler belt 8a, and when traveling laterally, travels on laterally moving wheels 8b. ..
  • Metal plate edge detection sensors 2b are provided in front of and behind the crawler truck 8, and a probe 2a for inspecting a scratch on the metal plate is provided on the guide rail.
  • the crawler truck 8 is configured so that an exploration position can be calculated by a measure A provided on the edge of the metal plate 1 and an expandable measure B provided at a reference point P of the metal plate 1.
  • a method of measuring the position of the self-propelled inspection device for example, a method of installing a guide wire on the traveling route is known. Further, as another method, there is known a method in which a floor surface or a ceiling surface of a travel route is photographed by a camera and the image is subjected to image processing. As another method, there is known a method in which a gyro sensor is mounted on a self-propelled inspection device, the traveling speed and the angular velocity are integrated at high speed, and the current position is calculated.
  • the flaw detection device disclosed in Patent Document 2 is a metal plate self-propelled inspection device that inspects a metal plate using a position measurement system that performs self-position measurement in an indoor space based on the principle of triangulation. ..
  • a vertical flaw detection method is introduced as an ultrasonic flaw detection method for JISG0801 pressure vessel steel plates.
  • the vertical flaw detection method is one of pulse reflection methods, in which each flaw detection head has one ultrasonic wave transmission source (transducer), and the inspection data is a reflection echo (A scope) which is primary information. From the information included in the A scope, information on the “defect degree” from the defect echo peak height and the “defect depth position” from the ultrasonic wave propagation time is extracted.
  • the inspection data is transmitted from the onboard computer to the host computer together with the inspection position information calculated in real time. Then, the planar arrangement of the defects is visualized by mapping and displaying the arrangement of the defects inside the metal plate on the plane of the metal plate.
  • JISG0801 stipulates an automatic or manual ultrasonic inspection method for steel sheets of carbon steel or alloy steel with a thickness of 6 mm or more and 300 mm or less used for reactors, boilers, pressure vessels, etc.
  • the type of probe is designated as a vertical probe.
  • the thicker the plate the lower the S/N ratio due to the scattering and attenuation of ultrasonic waves in the propagation path.
  • the development of ultrasonic phased array technology has progressed since the 1980s, and it has reached a mature stage as a new technical field at the beginning of the 21st century.
  • a plurality of ultrasonic wave transmission sources are used in the flaw detection head, and the direction of the beam and the focal point can be freely changed by electrically controlling the transmission timing. That is, by controlling the focusing point in the plate thickness direction, the S/N ratio is improved, and it has become possible to detect minute defects existing in a steel plate having a thickness of more than 300 mm, which was difficult in the past.
  • Patent Documents 1 and 2 when the phased array method is used as an inspection device, the amount of information of flaw detection data becomes enormous. In this way, when the information amount of flaw detection data becomes enormous, there is a problem in that data transmission to the host computer is hindered.
  • the phased array method when used for the inspection equipment, since the primary information of the inspection data is the reflection echo, it is possible to calculate the path of the beam oscillated from a plurality of transducers and read the flaw detection result in consideration of the same path. It's complicated. Therefore, it is technically difficult to make the inspection data independent of the flaw detector and to provide the host computer with the flaw detection result drawing function. For this reason, it is common to use a dedicated machine as the inspection sensor and draw the flaw detection result using the function of the dedicated machine.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to efficiently create an inspection result even when the amount of information of flaw detection data is enormous, a self-propelled inspection apparatus and inspection method for a metal plate, and It is an object to provide a method for manufacturing a metal plate using the inspection device.
  • the inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems.
  • the inventors of the present invention have a predetermined inspection unit, a predetermined control unit, etc., and create an inspection result based on the inspection information obtained by the inspection sensor and the position information of the flaw detection head.
  • a self-propelled inspection device for metal plates was constructed.
  • the present inventors have found that the self-propelled inspection apparatus for metal plates having this configuration can efficiently produce inspection results even when the amount of information of flaw detection data is enormous, leading to the present invention. It was The above problem can be solved by the following means.
  • a self-propelled inspection device for a metal plate that inspects a metal plate by using a position measurement system that measures a position based on the principle of triangulation, A dolly that runs on the surface of a metal plate, A navigation transmitter mounted on the carriage, which transmits a position measurement system signal or a navigation receiver which receives a position measurement system signal, An inspection unit having a flaw detection head having an inspection sensor that scans an inspection area of a metal plate, and an inspection result creation unit that creates an inspection result, mounted on the carriage; Based on the position of the carriage measured by a position measurement system and the target position of the carriage when performing inspection, control for autonomously traveling the carriage to the target position, and a scanning actuator for scanning the flaw detection head Control, and a control unit for performing, The self-propelled inspection device for metal plates, wherein the inspection result creation unit creates the inspection result based on the inspection information obtained by the inspection sensor and the position information of the flaw detection head.
  • the control unit sets the trolley up to the target position and orientation based on the position and orientation of the trolley measured by the position measurement system and the target position and orientation of the trolley when performing an inspection.
  • a pulse signal is used as the position information of the flaw detection head, The self-propelled inspection apparatus for metal plates according to [3], further including an output unit that outputs a pulse signal corresponding to the amount of change in the position of the flaw detection head, which is updated every control cycle, to the inspection sensor.
  • the output frequency of the pulse signal generated by the output unit is synchronized with the product of the number of flaw detection data acquisitions per unit time set by the inspection unit, the pulse resolution, and the display resolution of the inspection result. Is set as The self-propelled inspection apparatus for metal plates according to [4], wherein the mechanical scanning speed of the flaw detection head is equal to or lower than the upper limit speed obtained by the product of the display resolution of the inspection result and the flaw detection data acquisition frequency.
  • the position measuring system is an IGPS
  • the navigation receiver receives a rotating fan beam emitted from one or more navigation transmitters of the IGPS and recognizes the rotating fan beam as an IGPS signal as the position measurement system signal.
  • the self-propelled inspection apparatus for metal plates according to any one of [1] to [5].
  • the position measuring system uses laser triangulation technology
  • the navigation transmitter is configured as a laser triangulation having a function of projecting and receiving a laser, reflects the projected laser by one or more reflectors, and receives reflected light as the position measurement system signal,
  • the self-propelled inspection apparatus for metal plates according to any one of [1] to [5].
  • the trolley has at least two rotatable wheels and a drive unit that drives the wheels,
  • the drive unit is provided corresponding to each of the wheels, is orthogonal to the first drive system that rotationally drives each of the wheels, and the metal plate surface on which the carriage travels, and is closer to the center of the carriage than the wheels.
  • the metal plate according to any one of [1] to [7], which is configured by a second drive system capable of turning the wheel by 90° or more about an axis offset to Self-propelled inspection device.
  • the metal plate self-assembling device according to any one of [1] to [8], further including an edge detection sensor provided on the trolley to detect an edge of a metal plate to be inspected. Running inspection device.
  • a self-propelled inspection method for a metal plate which inspects a metal plate using a position measurement system that measures a position based on the principle of triangulation, A dolly that runs on the surface of a metal plate, A navigation transmitter mounted on the carriage, which transmits a position measurement system signal or a navigation receiver which receives a position measurement system signal, An inspection unit having a flaw detection head having an inspection sensor that scans an inspection area of a metal plate, and an inspection result creation unit that creates an inspection result, mounted on the carriage; Based on the position of the carriage measured by the position measurement system and the target position of the carriage when performing the inspection, control for autonomously moving the carriage to the target position, and a scanning actuator for scanning the flaw detection head Using a self-propelled inspection device for metal plates, which includes control and a control unit that performs The self-propelled inspection method for metal plates, wherein the inspection result creation unit creates the inspection result based on the inspection information obtained by the inspection sensor and the position information of the flaw detection head.
  • the control unit sets the trolley up to the target position and posture based on the position and posture of the trolley measured by the position measurement system and the target position and posture of the trolley when performing inspection.
  • a manufacturing process for manufacturing a metal plate An inspection step of inspecting a defect existing in the metal plate by using the self-propelled inspection apparatus for metal plate according to any one of [1] to [9];
  • a method of manufacturing a metal plate comprising: a selecting step of selecting the metal plate based on an inspection result obtained in the inspection step.
  • a self-propelled inspection device and inspection method for a metal plate, and a metal plate using the inspection device which can efficiently create an inspection result even when the amount of information of flaw detection data becomes enormous.
  • the self-propelled inspection apparatus for metal plates of the present invention can be suitably used particularly when the ultrasonic phased array technology is used for inspection equipment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the entire system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the entire system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a block diagram of the overall system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a block diagram of the position measuring system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a graph showing an example of the relationship between the pulse and the time for explaining the change amount of the flaw detection head position updated every control cycle.
  • FIG. 4B is a graph showing another example of the relationship between the pulse and the time, for explaining the change amount of the flaw detection head position updated every control cycle.
  • FIG. 4A is a graph showing an example of the relationship between the pulse and the time for explaining the change amount of the flaw detection head position updated every control cycle.
  • FIG. 4B is a graph showing another example of the relationship between the pulse and the time, for explaining the change amount of
  • FIG. 5 is a side view which shows the trolley
  • FIG. 6 is a horizontal sectional view taken along the line AA showing the carriage used in the self-propelled inspection apparatus for metal plates according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view which shows the trolley
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a drive unit of a carriage used in the metal plate self-propelled inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a schematic diagram showing a steering state when the metal plate self-propelled inspection device is moved left and right.
  • FIG. 9B is a schematic view showing a steering state when the metal plate self-propelled inspection device is diagonally moved.
  • FIG. 9C is a schematic view showing a steering state when the metal plate self-propelled inspection device is moved back and forth.
  • FIG. 9D is a schematic diagram showing a steering state when the self-propelled inspecting apparatus for metal plates makes a super turning turn.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of acquiring the position and orientation information of the metal plate.
  • FIG. 11 is a diagram showing a system configuration when acquiring the position and orientation information of the metal plate.
  • FIG. 12 is a flowchart of a method for detecting the position and orientation of a metal plate and setting a target position and an inspection route.
  • FIG. 13 is a diagram showing a coordinate system set based on the measurement points at the plate edge in the work flow for detecting the position and orientation of the metal plate.
  • FIG. 14A is a diagram for explaining scanning divisions and flaw detection locations defined in “7.6 flaw detection locations (scanning locations and ranges)” of the ultrasonic flaw detection inspection method for JISG0801 pressure vessel steel plates.
  • FIG. 14B is a diagram for explaining scanning divisions and flaw detection points defined in “7.6 flaw detection points (scanning points and ranges)” of the ultrasonic flaw detection inspection method for JISG0801 pressure vessel steel plates.
  • FIG. 14C is a diagram for explaining scanning divisions and flaw detection locations defined in “7.6 flaw detection locations (scanning locations and ranges)” of the ultrasonic flaw detection inspection method for JISG0801 pressure vessel steel plate.
  • FIG. 15A is a conceptual diagram of an A scope which is primary information obtained in flaw detection.
  • FIG. 15B is a graph showing the relationship between the probe received sound pressure and the ultrasonic wave propagation time in the A scope.
  • FIG. 15C is a conceptual diagram of the B scope that displays the map of the vertical cross section of the flaw detection target material in association with the A scope and the scanning position information.
  • FIG. 15D is a conceptual diagram showing information obtained on the XZ plane of the flaw detection material in the B scope.
  • FIG. 15A is a conceptual diagram of an A scope which is primary information obtained in flaw detection.
  • FIG. 15B is a graph showing the relationship between the probe received sound pressure and the ultrasonic wave propagation time in the A scope.
  • FIG. 15E is a conceptual diagram of the C scope that displays a map of the horizontal cross section of the flaw detection target material.
  • FIG. 15F is a conceptual diagram showing information obtained on the XY plane of the material to be detected in the C scope.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of flaws (defects) existing inside the metal plate.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example in which the arrangement of flaws (defects) inside the metal plate shown in FIG. 16 is mapped and displayed on the metal plate plane.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example in which information on the position of a flaw (defect) in the depth direction is added and the arrangement of flaws (defects) inside the metal plate is also grasped in the thickness direction.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of flaws (defects) existing inside the metal plate.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example in which the arrangement of flaws (defects) inside the metal plate shown in FIG. 16
  • FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the movement of the trolley at the time of flaw detection on the four edges.
  • FIG. 20A is an explanatory diagram for explaining the movement when the dolly moves to the left during flaw detection inside the metal plate.
  • FIG. 20B is an explanatory diagram for explaining the movement when the carriage moves to the right at the time of flaw detection inside the metal plate.
  • FIG. 21A is a diagram showing an inspection position and a route when the flaw detection around the four edges of the metal plate is performed twice.
  • FIG. 21B is a diagram showing inspection positions and paths when the inside of the metal plate is inspected in the rolling direction.
  • FIG. 21C is a diagram showing inspection positions and paths when the inside of the metal plate is inspected in the rolling direction.
  • FIG. 21A is a diagram showing an inspection position and a route when the flaw detection around the four edges of the metal plate is performed twice.
  • FIG. 21B is a diagram showing inspection positions and paths when the inside of the metal plate is inspected in the rolling
  • FIG. 21D is a diagram showing inspection positions and paths when the inside of the metal plate is inspected in the rolling direction.
  • FIG. 21E is a diagram showing inspection positions and paths when the inside of the metal plate is inspected in the rolling direction.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining a conventional self-propelled inspection device.
  • the self-propelled inspection device for metal plates of the present invention is a self-propelled inspection device for metal plates that uses a position measurement system that measures a position based on the principle of triangulation.
  • a self-propelled inspection apparatus for a metal plate of the present invention includes a dolly traveling on the surface of a metal plate, a navigation transmitter mounted on the dolly for transmitting a position measurement system signal, or a navigation receiver for receiving a position measurement system signal.
  • Machine a flaw detection head mounted on the trolley, which has an inspection sensor for scanning an inspection area of a metal plate, and an inspection result creation unit for creating an inspection result, and a dolly measured by a position measurement system.
  • a control unit that performs control to autonomously move the trolley to the target position, control of the scanning actuator that scans the flaw detection head, and a
  • the inspection result creation unit creates an inspection result based on the inspection information obtained by the inspection sensor and the position information of the flaw detection head.
  • the position of the trolley at the time of carrying out the inspection is also simply referred to as a target position.
  • the “defect” means an internal defect such as a foreign substance, a crack or a hole existing inside the metal plate.
  • the “posture of the carriage” means the inclination of the carriage with respect to the reference when the orientation of the carriage at the time of inspection is used as a reference in the three-dimensional space.
  • the explanation is made assuming that a steel plate is used as an example of the metal plate, but the self-propelled inspecting apparatus for metal plates of the present invention includes various metal plates such as an aluminum plate and a copper plate. It is also applicable to the inspection.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an entire system 100a according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of an entire system 100b according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a block diagram showing the overall system 100a according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a block diagram of a position measurement system 200b according to the second embodiment of the present invention.
  • the entire system 100a includes a position measuring system 200a and a metal plate self-propelled inspection device 300a.
  • the position measurement system 200a has a plurality of navigation transmitters 11a, a navigation receiver 12a, and a host computer 13 including position calculation software 16.
  • the position measurement system 200a performs self-position measurement in an indoor space based on the principle of triangulation.
  • the position measurement system 200a can use, for example, IGPS (Indoor Global Position System).
  • a satellite navigation system uses three or more GPS satellites to recognize and determine a three-dimensional coordinate value (hereinafter, referred to as “coordinate value”) that matches the position of a GPS receiver. It is a device.
  • GPS Global Position System
  • a position measurement system applying such a concept indoors is IGPS.
  • IGPS is described in detail in, for example, US Pat. No. 6,501,543.
  • the metal plate self-propelled inspection apparatus 300a is mounted on, for example, the carriage 14 traveling on the metal plate 10, the navigation receiver 12a mounted on the carriage 14, and the carriage 14. It has an inspection device (inspection unit) 15 including a flaw detection head 35 equipped with a probe (inspection sensor), and a host computer 13 including software for autonomously moving the carriage 14 to a predetermined target position.
  • inspection device inspection unit
  • a host computer 13 including software for autonomously moving the carriage 14 to a predetermined target position.
  • each navigation transmitter 11a emits two rotating fan beams (fan beams).
  • the rotating fan beam may be a laser fan beam or other light emitting means.
  • the navigation receiver 12a can receive the rotating fan beam emitted from the transmitter and can know the relative positions from a large number of transmitters. At this time, the rotating fan beam is displaced by a predetermined angle, and the coordinate value of the receiver that receives the rotating fan beam, that is, the position or height can be measured.
  • the information received by the navigation receiver 12a is wirelessly transmitted to the host computer 13, and the host computer 13 calculates the position of the navigation receiver 12a according to the principle of triangulation. Therefore, by calculating the position of the navigation receiver 12a by such a method, it is possible to obtain in real time the current position and attitude information of the vehicle 14 in which the navigation receiver 12a is mounted and which is running.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of the entire system 100b according to the second embodiment.
  • the whole system 100b has a position measuring system 200b and a metal plate self-propelled inspection device 300b.
  • the metal plate self-propelled inspection device 300a according to the first embodiment includes a navigation receiver 12a that receives a position measurement system signal, while the metal plate self-propelled inspection device 300b according to the second embodiment includes a navigation receiver 12a.
  • a navigation transmitter 12b for transmitting a position measurement system signal is provided.
  • a position measurement system 200b according to the second embodiment includes a host computer 13 including a navigation transmitter 12b installed on an upper portion of a carriage 14, a plurality of reflectors 11b, and position calculation software 16. Have and.
  • the position measurement system 200b according to the second embodiment performs self-position measurement in an indoor space based on the principle of triangulation.
  • the position measurement system 200b according to the second embodiment can use, for example, a laser triangulation technique mounted on a cleaning robot that autonomously travels inside an office building (for example, http://robonable.typepad.jp. See /news/2009/11/25subaru.html).
  • the metal plate self-propelled inspection device 300b includes, for example, a carriage 14 traveling on the metal plate 10, a navigation transmitter 12b provided on the upper portion of the carriage 14, and a probe as an inspection sensor.
  • the inspection device 15 includes the flaw detection head 35, and the host computer 13 including software for causing the carriage 14 to autonomously travel to a predetermined target position.
  • the navigation transmitter 12b is configured using laser triangulation technology.
  • the trolley 14 is autonomously driven by a navigation transmitter 12b which is laser triangulation and a reflector 11b installed on a wall surface, for example.
  • the navigation transmitter 12b is provided, for example, on the upper portion of the carriage 14 and has a function of projecting and receiving a laser.
  • a 360° laser L is projected from the navigation transmitter 12b, and the reflected light from the reflector 11b is received as a position measurement system signal.
  • the position of the navigation transmitter 12b or It is possible to calculate the direction. Therefore, by calculating the position of the navigation transmitter 12b by such a method, it is possible to obtain in real time the current position and attitude information of the vehicle 14 in which the navigation transmitter 12b is mounted and which is running.
  • the self-propelled inspection apparatus for metal plate 300a according to the first embodiment is used and the position measurement system 200a is used will be described as an example.
  • the configuration described below can also be applied to the metal plate self-propelled inspection apparatus 300b according to the second embodiment.
  • the configuration described below will be described by using an example of using position information and attitude information of the carriage. However, if the metal plate to be inspected is placed parallel to a flat surface with respect to the horizontal ground and the posture of the carriage can be kept constant, the posture information is not necessary.
  • the host computer 13 uses, for example, the position calculation software 16 for calculating the position of the navigation receiver 12a described above, the target position of the dolly 14 when performing the inspection, and the dolly 14 of the dolly 14.
  • Setting software 17 for setting posture information.
  • the carriage 14 includes, for example, a navigation receiver 12a that is a part of the position measurement system 200a described above, an inspection device 15 including a flaw detection head 35 and an inspection result creation unit 71, and an on-board computer 21.
  • An edge detection sensor 22 that detects the edge of the metal plate 10, an IO board 23, a scanning actuator 24 that scans the flaw detection head 35, a drive control unit 25 that includes a controller and a driver, and wheels 26 for traveling.
  • a wheel motor 27 for driving and turning wheels.
  • the position calculation software 16 and the setting software 17 mounted on the host computer 13 may be installed on the mounting computer 21.
  • the on-board computer 21 causes the trolley 14 to autonomously travel to the target position and orientation based on the position and orientation of the trolley 14 measured by the position measurement system 200a and the target position and orientation of the trolley 14 when performing the inspection. It has a control part which performs control and control of the scanning actuator 24 which scans the flaw detection head 35. The flaw detection head 35 is scanned at the target position of the carriage 14.
  • this autonomous traveling for example, first, information about the current position and orientation of the carriage 14 which is the calculation result in the host computer 13, the target position and orientation of the carriage 14 when performing the inspection, and the target position of the scanning actuator 24. And are wirelessly transmitted to the on-board computer 21 mounted on the trolley 14, respectively.
  • the on-board computer 21 calculates the deviation of the current position and attitude from the target position and attitude. Then, a control signal is output from the drive control unit 25 to the wheel motor 27 so that the deviation depending on the position and orientation of the bogie body out of the same deviation becomes 0, and feedback control of the speed of the wheel 26 and the steering angle is performed. By doing so, the bogie 14 is autonomously driven to the target position and posture. If the above-described posture information is unnecessary, the on-board computer 21 uses the position of the trolley 14 measured by the position measuring system 200a and the target position of the trolley 14 when the inspection is performed. May be configured to have a control unit that performs control to autonomously travel to the target position and control of the scanning actuator 24 that scans the flaw detection head 35.
  • the scanning control of the inspection sensor (probe) of the on-board computer 21 will be described.
  • the flaw detection head 35 is mechanically scanned in the X-direction and the Y-direction to form a rectangular probe. Controls child scanning.
  • the phased array method is used as the scanning method, electronic beam scanning in the X direction and mechanical scanning of the flaw detection head 35 in the Y direction are controlled.
  • the scanning actuator 24 controls the mechanical scanning of the flaw detection head 35.
  • the phased array flaw detection head 35 has a plurality of ultrasonic wave sources (vibrators), and the distance over which electronic beam scanning is possible depends on the width, arrangement pitch, and number of the vibrators. Since the internal structure of the flaw detection head 35 is required to have high manufacturing accuracy, it is generally more expensive than the flaw detection head of the conventional vertical probe. In consideration of maintainability such as replacement when the flaw detection head 35 fails, the number of vibrators is generally set to about 10 to 128. For example, when the beam scanning distance in the X direction is 120 mm and the X-direction dimension of the metal plate is 5000 mm, the amount of beam scanning shortage to detect flaws on the entire surface of the metal plate is compensated by 100 mm pitch travel by the wheels of the carriage 14.
  • the shortage in the mechanical scanning of the scanning actuator 24 is compensated by the 500 mm pitch travel by the wheels of the carriage 14. ..
  • the function of inspecting the metal plate 10 in the metal plate self-propelled inspection device 300a will be described. This function is performed by, for example, an inspection device 15 including a flaw detection head 35 having a probe (inspection sensor) that inspects the inspection area of the metal plate 10, a scanning actuator 24 that controls scanning of the flaw detection head 35, and an on-board computer 21. , And the drive control unit 25.
  • the required scanning amount of the scanning actuator 24 that scans the flaw detection head 35, which is a component of the inspection device 15, is calculated from the host computer 13 based on the inspection position information and the current trolley position and posture information.
  • the drive control unit 25 outputs an electric signal to the scanning actuator 24 so as to drive it by the required scanning amount, and the scanning actuator 24 converts the electric signal into the scanning motion of the flaw detection head 35.
  • the position information of the flaw detection head 35 is fed back to the on-board computer 21 and is calculated as inspection position information together with the current position information of the carriage 14.
  • the inspection data in the inspection device 15 is fetched from the inspection device 15 to the on-board computer 21 via the IO board 23, and is wirelessly transmitted to the host computer 13 together with the inspection position information.
  • the scanning actuator 24 may control the position of the flaw detection head 35 in conjunction with the control for autonomously moving the carriage 14, or may control the position of the flaw detection head 35 independently of the autonomous movement of the carriage 14. Good.
  • the inspection device 15 includes a flaw detection head 35 and an inspection result creation unit 71 that creates an inspection result.
  • the inspection result creation unit 71 creates an inspection result based on the inspection information obtained by the probe (inspection sensor) and the position information of the flaw detection head 35.
  • As the inspection result for example, a flaw detection map in which the position information of the metal plate and the flaw detection result information are linked is created.
  • the inspection result may be created by the inspection device 15, and it is not necessary to create the flaw detection map by the host computer 13.
  • the inspection sensor provided in the flaw detection head 35 is a phased array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged.
  • the ultrasonic phased array method when ultrasonic waves are transmitted from each ultrasonic transducer, by electronically controlling the timing (delay time) at which the ultrasonic waves are transmitted, the ultrasonic beam can be focused at an arbitrary position, It is possible to propagate ultrasonic waves in arbitrary directions.
  • the beam is electronically scanned in the X direction, so only mechanical scanning of the flaw detection head 35 in the Y direction is performed. You can draw a defect image in the range of the number of channels.
  • a beam scanning method a known scanning method such as linear scanning, sector scanning, or DDF (Dynamic Depth Focusing) can be used.
  • a pulse signal can be used as the position information of the flaw detection head 35.
  • a pulse signal output board as an output unit that outputs a pulse signal according to the amount of change in the position of the flaw detection head 35, which is updated every control cycle by the on-board computer 21, to the probe (inspection sensor). 72 is mounted on the mounting computer 21.
  • the pulse signal for example, pulse signals (A phase and B phase) in the X-axis direction and the Y-axis direction that indicate the position of the steel plate in the horizontal plane can be used.
  • the inspection method of the present invention is a highly practical method.
  • the on-board computer 21 mounted on the carriage 14 has a pulse signal output board (output unit) 72 that outputs to the inspection device 15 a pulse according to the amount of change in the position of the flaw detection head 35 that is updated every control cycle.
  • the flaw detection position (the position of the flaw detection head 35) in real time is calculated based on the actual position/orientation information of the carriage 14 and the stroke position of the scanning actuator 24, and this is used as a pulse signal. It is output to the inspection device 15.
  • the actual position/orientation information of the carriage 14 is acquired in real time by IGPS.
  • the output frequency of the pulse signal generated by the pulse signal output board 72 is preferably determined so as to be synchronized with the setting conditions of the inspection device 15 and the mechanical scanning speed of the flaw detection head 35.
  • the maximum scanning speed for preventing the flaw detection data omission during the display resolution of 2 mm is the product of these, and is 100 mm/s. Becomes That is, when the mechanical scanning speed of the flaw detection head 35 exceeds 100 mm/s, leakage occurs in flaw detection data while the display resolution advances by 2 mm. Therefore, in order to improve the accuracy of the flaw detection result, it is preferable to adjust the mechanical scanning speed of the flaw detection head 35 so that flaw detection data can be surely acquired while advancing the display resolution by 2 mm.
  • the flaw detection data acquisition frequency is set to 50 Hz
  • the pulse resolution in the inspection device 15 on the pulse signal receiving side is set to 10 pulses/mm
  • the flaw detection map display resolution which is the spatial resolution when displaying the flaw detection result is set to 1 mm.
  • the pulse frequency to be input to the inspection sensor is represented by the product of these and is 500 Hz.
  • the output frequency of the pulse signal generated by the pulse signal output board 72 is 500 Hz which is synchronized with the above, the change over time in the position of the flaw detection head 35 received by the inspection sensor (probe) is a continuous movement close to the actual movement. Will be things.
  • FIG. 4A shows the relationship between the actual position information (pulse signal) of the flaw detection head and the pulse signal output from the pulse signal output board 72 in this case.
  • FIG. 4B shows the relationship between the actual position information (pulse signal) of the flaw detection head and the pulse signal output from the pulse signal output board 72 in this case.
  • the output frequency of the pulse signal generated by the pulse signal output board 72 is the number of flaw detection data acquisitions per unit time set by the inspection device 15 (times/sec) and the pulse resolution (pulse/pulse). mm) and the flaw detection map display resolution (mm/times), and the mechanical scanning speed of the flaw detection head 35 is set to the flaw map display resolution (inspection result display resolution) and flaw detection data acquisition frequency. It is preferable that the speed is not more than the upper limit speed obtained by the product of
  • FIG. 5 is a side view of the truck 14
  • FIG. 6 is a horizontal sectional view taken along the line AA
  • FIG. 7 is a front view thereof.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the drive unit.
  • the trolley 14 has a trolley body 31, and the trolley body 31 is divided into an upper stage portion 31a, a middle stage portion 31b, and a lower stage portion 31c.
  • the navigation receiver 12a, the on-board computer 21, the IO board 23, the pulse signal output board 72, the ultrasonic flaw detector 32 and the wireless communication unit 33 which are a part of the inspection device 15 are provided in the upper stage portion 31a. Has been.
  • a water tank 34 as a water supply means is provided in the middle section 31b.
  • a water supply hose (not shown) is supplied from the water tank 34. Water is constantly supplied between the probe and the metal plate via. Since the volume of the water tank is limited, a water source may be provided outside and supplied by a hose.
  • the lower stage portion 31c includes an edge detection sensor 22, a traveling wheel 26, a drive control unit 25, a wheel drive motor 27a as a wheel motor 27, a turning motor 27b, and an inspection device 15 provided around the lower stage portion 31c.
  • a flaw detection head 35, an edge detection sensor controller 37, and a battery 38, which form a part, are provided.
  • a column is installed around the flaw detection work area, and a rail having a plurality of cable hangers for suspending the hose is rotatably fixed to the column, so that the hose can be supplied from the upper part of the robot along the cable hanger. it can.
  • the movement of the robot causes the tension to act on the hose to rotate the rail, and the cable hanger slides on the rail, so that stable water supply can be performed without hindering the movement of the robot.
  • the on-board computer 21 is not mounted on the robot, but is housed in, for example, an operation panel installed near the work area, and a communication cable is connected between the two to simplify the device configuration of the robot body. , Can be made lighter.
  • the wireless communication unit 33 is not mounted and wired communication is performed, instability of wireless communication due to environmental disturbance or the like can be eliminated, and a highly reliable system configuration can be obtained.
  • the power supply for the robot main body drive and the power supply to the inspection sensor (probe) mounted on the robot are externally supplied by wire, it is not necessary to mount the battery 38, and troubles such as abnormal stop due to battery exhaustion. Can be prevented.
  • the flaw detection head 35 has a probe which is an inspection sensor for scanning the inspection area of the metal plate 10, and is supported by the flaw detection head support mechanism 36.
  • the flaw detection head 35 is attached to a vertical shaft 39 via a flaw detection head support mechanism 36, and the vertical shaft 39 is movable in a vertical direction along a vertical rail 40. Further, the vertical shaft 39 is attached to the horizontal rail 42 by a mounting portion 41, and the horizontal rail 42 scans along the horizontal scanning axis 43 by the scanning actuator 24 (not shown in FIGS. 5, 6, and 7). To be done.
  • the edge detection sensor 22 is typically composed of an eddy current sensor, whereby the plate edge is detected when the carriage 14 is autonomously traveling on the metal plate 10, and the carriage 14 is a metal plate. It is prevented from protruding from 10 and falling.
  • the edge detection sensor 22 is used as a sensor for traveling along the plate edge in the flaw detection of the plate edge at the time of flaw detection on the four edges.
  • the two edge detection sensors 22 are installed so as to be on the same line as the flaw detection head 35. By controlling the traveling direction of the carriage 14 so that the two edge detection sensors 22 always detect the plate edge, the inspection along the plate edge is possible. Further, also on the side on which the flaw detection head 35 is not installed, two left and right edge detection sensors 22 are similarly arranged.
  • ⁇ Four wheels 26 are installed on the bottom of the bogie 14 so that each wheel can be independently driven to rotate by 90° or more, and omnidirectional control can be performed by these. After detecting the operating states of the motors using the corresponding motor encoders (not shown) of the plurality of wheel motors, the detected signals are used to perform omnidirectional control that is used for normal robot control. Like
  • the drive unit 50 drives each wheel independently and is provided for each wheel. As shown in FIG. 8, the drive unit 50 serves as a wheel motor 27 and a wheel drive motor 27a as a first drive system. It has a turning motor 27b as a second drive system for steering. A pinion gear 51 is attached to the shaft of a turning motor 27b for steering, and the pinion gear 51 is meshed with a rack gear 53 on the outer circumferential edge of a steering turntable 52.
  • a housing (not shown) of the wheel drive motor 27a is mounted on the upper portion of the steering turntable 52, and the output rotation shaft 54 of the reduction gear of the wheel drive motor 27a passes through the steering turntable 52 and moves downward. It is extended.
  • a first cross shaft gear 55 is coupled to the lower end of the output rotary shaft 54.
  • a second intersecting shaft gear 56 is meshed with the first intersecting shaft gear 55, and the second intersecting shaft gear 56 is coupled to a shaft member 57 of the wheel 26.
  • the shaft member 57 is rotatably supported by a suspension structure 58 extending downward from the steering turntable 52.
  • each wheel 26 is rotated by the wheel drive motor 27a, and the wheel 26 is rotated by the turning motor 27b together with the steering turntable 52 and the suspension structure 58.
  • the wheel driving motor 27a can rotate the wheels forward and backward, and the turning motor 27b goes straight to the metal plate surface on which the carriage 14 travels, and rotates around an axis that is offset from the wheels 26 toward the center of the carriage. It is possible to turn over 90°.
  • FIG. 9A shows the steering state for left/right movement
  • FIG. 9B for diagonal movement
  • FIG. 9C for forward/backward movement
  • super-spinning turning means that a vehicle having a crawler (crawler) such as a hydraulic excavator or a tank changes the direction of the vehicle body without moving by rotating the left and right crawlers at the same speed and opposite to each other. ..
  • a crawler such as a hydraulic excavator or a tank
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of acquiring the position and orientation information of the metal plate.
  • FIG. 11 is a diagram showing a system configuration in that case.
  • the position of the metal plate on which the navigation receiver 12a of the position measurement system 200a is attached and the contact type probe 61 of the attitude detection jig 60 are set to the corner position of the metal plate 10 as the measurement target. Then, the position is measured. In order to measure the contact coordinates at that time with high accuracy, the geometrical positional relationship between the navigation receiver 12a and the contact probe 61 is usually determined with high accuracy within ⁇ 50 micrometers.
  • the position measurement system 200a can obtain information on the position (X, Y, Z) and the attitude ( ⁇ x, ⁇ y, ⁇ z) of the navigation receiver 12a. If the positional relationship between the navigation receiver 12a and the contact type probe 61 is determined, it is possible to perform a calculation to convert the position information of the navigation receiver 12a into the position information at the position of the contact type probe 61.
  • Steps 1 to 5 in FIG. 12 are flowcharts for detecting the position and orientation of the metal plate.
  • FIG. 13 is a diagram showing a coordinate system set based on the measurement points at the plate edge in the work flow for detecting the position and orientation of the metal plate.
  • the edge position detection mode of the metal plate is selected on the operation screen of the host computer 13 constituting the position measurement system 200a (step 1).
  • the position of the measurement point A is measured as the plate edge corner (corner) of the origin using the jig for detecting the position and the attitude of the metal plate (step 2).
  • the plate edge measurement point B position is measured as a plate corner (corner) adjacent to the measurement point A in the rolling direction (step 3).
  • the plate edge measurement point C position is measured as a diagonal plate corner (corner) with the measurement point A (step 4).
  • the edge position is detected at at least three corners of the four corners of the metal plate, and the rectangular shape including the three points is calculated to calculate the metal shape.
  • the position and orientation of the board can be detected.
  • the host computer 13 calculates the position and orientation of the metal plate assuming a rectangular shape including the measurement position coordinate data of the measurement points A (origin), B, and C at three corners.
  • a coordinate system in which the measurement point A is the origin, the vector direction from the measurement points A to B is the X direction, and the direction orthogonal to the vector direction is the Y direction is set (step 5). Note that this coordinate system is hereinafter referred to as a metal plate coordinate system.
  • the metal plate is not necessarily rectangular, and assuming such a case, the position and orientation of the metal plate may be detected as a quadrangular shape that connects the four corners of the metal plate on a line.
  • the contact probe 61 is provided on the jig for detecting the position and the attitude of the metal plate to which the navigation transmitter 12b of the position measuring system 200b is attached, and the contact probe 61 is used as a measurement target metal.
  • the position may be measured by applying it to the corner position of the plate 10.
  • Steps 6 to 10 of FIG. 12 are a flowchart of the method for setting the target inspection position and the inspection route.
  • the target inspection position setting mode of the metal plate is selected (step 6) and the metal plate is set based on the industrial standard and the contract with the customer.
  • An inspection pattern is selected (step 7).
  • the flaw detection location, the pitch and the number of times are designated (step 8), and for the flaw detection inside the steel sheet, the flaw detection location, the scanning direction of the probe and the pitch are designated. (Step 9).
  • the software determines the target inspection position and inspection route in the metal plate coordinate system based on the designation and the position and orientation information of the metal plate (step 10).
  • FIGS. 14A to 14C are views for explaining scanning divisions and flaw detection points defined in “7.6 flaw detection points (scanning points and ranges)” of the ultrasonic flaw detection method for JISG0801 pressure vessel steel plates.
  • FIG. 14A shows flaw detection locations when flaw detection is performed in the rolling direction and the direction perpendicular thereto.
  • FIG. 14B shows a case where flaw detection is performed in the rolling direction.
  • FIG. 14C shows the flaw detection points when flaw detection is performed in the direction perpendicular to the rolling direction.
  • flaw detection points flaw detection around the four edges of the metal plate and inside the steel sheet is designated, and flaw detection pitches around the four edges and flaw detection pitch and scanning direction inside the steel sheet are designated.
  • JIS Japanese Industrial Standard
  • various standards including overseas standards exist, and finally it is necessary to perform the inspection based on the contract with the customer. Therefore, in selecting the inspection pattern, it is possible to flexibly respond to the customer's request by preparing software for setting the inspection pattern in advance as needed.
  • FIG. 15A is a conceptual diagram of the A scope, which is the primary information obtained in flaw detection.
  • FIG. 15B is a graph showing the relationship between the probe received sound pressure and the ultrasonic wave propagation time in the A scope.
  • FIG. 15C is a conceptual diagram of the B scope that displays the map of the vertical cross section of the flaw detection target material in association with the A scope and the scanning position information.
  • FIG. 15D is a conceptual diagram showing information obtained on the XZ plane of the flaw detection material in the B scope.
  • FIG. 15E is a conceptual diagram of the C scope that displays a map of the horizontal cross section of the flaw detection target material.
  • FIG. 15F is a conceptual diagram showing information obtained on the XY plane of the flaw detection target material in the C scope.
  • the A scope is obtained as primary information in flaw detection, and can extract information of "degree of flaw” from the echo peak height and "position of flaw depth direction” from ultrasonic wave propagation time.
  • the defective portion is indicated by a halftone dot.
  • the X-axis direction of FIGS. 15A, C, and E is the array direction of the transducers, that is, the electronic scanning direction
  • the Y-axis direction is the mechanical scanning.
  • JISG0801 "Ultrasonic flaw detection method for steel sheets for pressure vessels” "9. Classification and evaluation of flaws” stipulates a method of determining "degree of flaws” based on echo peak height. At present, there is no regulation regarding the display of "directional position”. However, in order to guarantee quality and flexibly respond to customer requirements, it is necessary to understand the distribution of three-dimensional flaws in the steel sheet that is the product, including the "position in the depth direction of the flaw”.
  • the inspection is performed while identifying the current position of the probe, and the flaw detection information associated with the inspection position information on the plane of the metal plate is obtained.
  • the position of can be grasped accurately. For example, based on flaw detection information associated with inspection position information when a flaw (defect) as shown by a halftone dot in FIG. 16 is present inside the metal plate, as shown in FIG.
  • the arrangement of (defects) is mapped and displayed on the plane of the metal plate. As a result, the planar arrangement of flaws (defects) can be visualized, and the defects can be easily grasped. Further, as shown in FIG.
  • the arrangement of flaws (defects) inside the metal plate can be grasped also in the thickness direction, and it is possible to perform three-dimensional map processing and display in the metal plate flat plate.
  • a B scope in which a vertical section of the material to be inspected is mapped and displayed and a C scope in which a horizontal section is mapped and displayed are associated with the A scope and the information on the scanning position.
  • the metal plate shape is presumed to be a rectangular shape when acquiring the position and attitude information of the metal plate by the above-described jig for detecting the position and attitude of the metal plate, which includes the navigation receiver and the contact probe. Therefore, when there is a bend in the metal plate, a difference occurs between the plate edge recognition position of the metal plate by the above method and the actual plate edge position, and the vehicle traveled based on the target inspection position and inspection route determined on the assumption of the rectangular shape. In some cases, the dolly may fall off the metal plate. Therefore, as described above, when performing flaw detection on the four edges, it is preferable that the vehicle travels while being corrected by the edge detection sensor installed around the device in addition to the target inspection position and inspection route.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the movement of the self-propelled inspection device (truck) at the time of flaw detection on the four edges.
  • the two edge detection sensors 22 installed on the side surfaces of the carriage 14 so as to be on the same line as the flaw detection head 35 always detect the plate edge. To control the direction of travel of the device.
  • the device Based on the target inspection position and inspection route, when the plate edge position that is ahead of the traveling direction approaches, the device starts decelerating, and (3) the two edges that are finally installed in front of the device.
  • the detection sensor 22 detects the edge of the metal plate 10, it temporarily stops.
  • the flaw detection head 35 is moved by an actuator (not shown) for scanning the flaw detection head 35 in the horizontal direction until it reaches the plate edge position.
  • the device drives a turning motor (not shown) in a stopped state to steer the wheels 26 in a direction orthogonal to the traveling direction up to then.
  • the device is moved forward, and the plate edge on the left side of FIG. 19 is inspected.
  • the process is repeated until the predetermined four round flaw detection is completed.
  • FIGS. 20A and 20B are explanatory diagrams for explaining the movement of the self-propelled inspection device (truck) at the time of flaw detection inside the metal plate.
  • the inside of the metal plate 10 does not depend on the plate edge, and the inspection is performed based on the above-described target inspection position and inspection path.
  • a target carriage position and a target scanning amount of an actuator (not shown) that scans the flaw detection head 35 are determined in accordance with the target inspection position path, and driving of the wheels 26, control relating to steering, and the scanning actuator 24 are scanned.
  • 21A to 21E are diagrams showing inspection positions and routes when flaw detection around the metal plate 4 and internal inspection are performed.
  • FIG. 21A four-round flaw detection is performed two rounds at the plate end and 75 mm inside from the plate end, and then, as shown in FIGS. 21B to 21E, the distance from the adjacent scanning line is 50 mm pitch. Shows the case where the inspection was performed in the rolling direction.
  • the navigation receiver 12a is installed on the carriage 14 equipped with the inspection sensor (probe) for inspecting the metal plate for defects.
  • the navigation receiver 12a receives the rotary fan beam emitted from the navigation transmitter 11a of the position measurement system 200a, recognizes this rotary fan beam as an IGPS signal, and recognizes its own position.
  • the navigation transmitter 12b is installed in the carriage 14 equipped with the inspection sensor (probe) for inspecting the metal plate for defects.
  • the self-position is recognized by projecting a 360° laser from the navigation transmitter 12b by laser triangulation and receiving the reflected light from the reflector 11b.
  • the position and angle of the carriage 14 on the metal plate can be recognized with high accuracy without using the marking on the metal plate or the mark for image processing. Further, the deviation from the self-position thus recognized and the target position is calculated, and in accordance with the deviation, the wheels 14 are instructed to rotate forward/reversely/stop and the bogie 14 is autonomously driven to a predetermined target position. The perimeter of the plate can also be inspected. Further, it is possible to ensure straightness with respect to the target traveling route.
  • the scanning pattern of the probe that scans close to the metal plate and the inspection position and the route corresponding to the predetermined pattern are determined based on the position and orientation information of the metal plate that is measured in advance. .. Since the actuator for determining the position of the probe with respect to the carriage and the target position of the carriage position can be determined so as to achieve the scanning path, various scanning patterns can be dealt with. In particular, the carriage position can be controlled so that the deviation between the target position and the current position based on the navigation receiver is less than the allowable amount for flaw detection, so any scanning pattern can be handled with high accuracy. can do.
  • the carriage 14 traveling on the metal plate surface has four wheels capable of rotating in the normal and reverse directions
  • the drive unit 50 is provided corresponding to each wheel, and includes a drive motor for rotationally driving each wheel. It may be configured as follows.
  • the trolley 14 is provided with a turning motor capable of turning the wheel 90 degrees or more around an axis that is orthogonal to the metal plate surface on which the trolley 14 travels and that is offset to the wheel center side with respect to the wheel. Good.
  • the carriage 14 can be moved diagonally and left and right while maintaining the front direction of the carriage, in addition to general forward and reverse travel.
  • the carriage 14 can perform a turning operation on the spot. Further, it becomes possible to finely adjust the position of the carriage 14 with respect to various disturbances that cause the deviation of the current position from the target position, and it is possible to make the straightness of the target traveling route extremely high.
  • the carriage 14 traveling on the metal plate surface is provided with the edge detection sensor for detecting the edge of the metal plate to be inspected, the carriage 14 is prevented from protruding from the metal plate and falling, and When the edge of the metal plate is inspected, it is possible to inspect along the edge of the metal plate.
  • the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified.
  • the number of wheels is not limited to four and may be two or more.
  • the number of the navigation receivers 12a in the position measuring system 200a to which the self-propelled metal plate inspection apparatus 300a of the first embodiment is applied may be one or more.
  • the number of the reflectors 11b in the position measuring system 200b to which the metal plate self-propelled inspection apparatus 300b of the second embodiment is applied may be one or more.
  • the manufacturing method of the metal plate of the present invention includes a manufacturing process for manufacturing the metal plate, an inspection process for inspecting defects existing in the metal plate using the self-propelled inspection apparatus for metal plate of the present invention, and the inspection process. And a selecting step of selecting a metal plate based on the obtained inspection result.
  • metal plates examples include steel plates, aluminum plates, and copper plates. In the manufacturing process for manufacturing these metal plates, known methods for manufacturing these metal plates can be used.
  • the self-propelled inspection apparatus for metal plate of the present invention is used to inspect defects existing in the metal plate, and the metal plate is selected based on the inspection result. Specifically, for example, depending on the type and use of the metal plate, the acceptance criteria of the size of the defect and the number of defects are determined in advance, and the metal satisfying the acceptance criteria based on the inspection result obtained in the inspection process. Sort the boards.

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Abstract

本発明は、探傷データの情報量が膨大になる場合であっても、効率的に検査結果を作成できる、金属板用自走式検査装置及び検査方法、並びに当該検査装置を用いた金属板の製造方法を提供することを目的とする。　本発明の金属板用自走式検査装置３００ａ、３００ｂは、金属板表面を走行する台車１４と、航法用送信機１２ｂ又は航法用受信機１２ａと、金属板１０の検査領域を走査する検査用センサを有する探傷ヘッド３５と、検査結果を作成する検査結果作成部７１と、を有する検査機器１５と、位置測定システムにより測定した台車１４の位置と、台車１４の位置である目標位置とに基づいて、台車１４を当該目標位置まで自律走行させる制御と、探傷ヘッド３５を走査する制御と、を行う制御部と、を備え、検査結果作成部７１が、検査用センサによって得られた検査情報と、探傷ヘッド３５の位置情報と、に基づいて検査結果を作成する。

Description

金属板用自走式検査装置及び検査方法、並びに金属板の製造方法
　本発明は、位置測定システムを用いた金属板用自走式検査装置及び検査方法に関する。また、本発明は、その金属板用自走式検査装置を用いて金属板の欠陥を検査する工程を有する金属板の製造方法に関する。
　従来、鋼板等の金属板の品質を保証するために、金属板表面に存在する傷や金属板内部に存在する欠陥（以下、単に内部欠陥ともいう。）を、超音波探傷にて検査することが行われている。
　近年、金属板表面の傷や内部欠陥を検査する装置として、自走式検査装置が開発されている。最も単純な自走式検査装置としては、金属板上を移動できる装置に探傷ヘッドを搭載したものがある。このような検査装置では、被検査板の全面を走査するために、被検査板の周囲にリブ板等を取り付ける必要がある。
　特許文献１に開示された自走式検査装置は、図２２に示すように、履帯台車８はキャタピラー状の履帯８ａで走行し、横方向に移動する際は、横方向移動車輪８ｂで走行する。履帯台車８の前後には金属板端縁検出センサ２ｂが設けられ、ガイドレールに金属板上の傷を検査する探触子２ａが設けられている。履帯台車８は、金属板１の端縁に設けられたメジャーＡと、金属板１の基準点Ｐに設けられた伸縮自在メジャーＢによって探査位置が算出できるように構成されている。
　自走式検査装置の位置を測定する手法としては、例えば、誘導線を走行経路に設置する方法が知られている。また、他の手法としては、走行経路の床面や天井面をカメラで撮影して、その映像を画像処理する方法が知られている。また、他の手法としては、自走式検査装置にジャイロセンサを搭載して、走行速度と角速度を高速に積算して、現在位置を算出する方法が知られている。
　特許文献２に開示された探傷装置は、三角測量の原理に基づいて屋内空間内での自己位置測定を行う位置測定システムを用いて、金属板を検査する金属板用自走式検査装置である。実施例においては、ＪＩＳＧ０８０１圧力容器用鋼板の超音波探傷検査方法として、垂直探傷法による事例を紹介している。垂直探傷法はパルス反射法の一つであり、探傷ヘッド１つにつき１つの超音波発信源（振動子）を有し、検査データとしては一次情報である反射エコー（Ａスコープ）となる。Ａスコープに含まれる情報のうち、欠陥エコーピーク高さから「欠陥の程度」、超音波伝搬時間から「欠陥の深さ方向位置」の情報を抽出している。検査データはリアルタイムで演算される検査位置情報とともに、搭載コンピュータからホストコンピュータに伝達される。そして、金属板の内部の欠陥の配置を、金属板平面上でマップ化処理し、表示することにより、欠陥の平面的な配置を可視化している。
　ＪＩＳＧ０８０１には、原子炉、ボイラ、圧力容器等に使用する厚さ６ｍｍ以上、３００ｍｍ以下の炭素鋼又は合金鋼の鋼板に対する自動又は手動による超音波検査方法について規定されている。鋼板の厚さが６０ｍｍを超える超音波検査では、探触子の種類は垂直探触子と指定されている。一般的に、板厚が厚くなるほど、伝播経路での超音波の散乱と減衰によりＳ／Ｎ比は低下する。
　ところで、１９８０年代から超音波フェイズドアレイ技術の開発が進み、２１世紀の初頭には新しい技術分野として円熟期を迎えている。フェイズドアレイ技術では、探傷ヘッドに複数の超音波発信源（振動子）を用いており、発信タイミングを電気的に制御することで、ビームの方向、集束点を自由に変えることができる。つまり、集束点を板厚方向に制御することでＳ／Ｎ比を向上させ、従来は困難であった厚さ３００ｍｍを超える鋼板に介在する微小欠陥の検出が可能となってきている。
特開平５－１７２７９８号公報 特許第５９５４２４１号公報
　特許文献１及び２において、検査機器としてフェイズドアレイ法を用いる場合、探傷データの情報量が膨大となる。このように、探傷データの情報量が膨大になった場合には、ホストコンピュータへのデータ伝達に支障が生じるという問題がある。
　また、検査機器にフェイズドアレイ法を用いた場合、検査データの一次情報は反射エコーであるため、複数の振動子から発振されるビームの経路演算、及び同経路を考慮した探傷結果の判読等が複雑である。そのため、検査データを探傷機と独立させ、ホストコンピュータに探傷結果の描画機能を持たせることは技術的にも難しい。この理由のために、検査用センサとしては専用機を用い、当該専用機の機能を用いて探傷結果を描画することが一般的である。
　本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、探傷データの情報量が膨大になる場合であっても効率的に検査結果を作成できる、金属板用自走式検査装置及び検査方法、並びに当該検査装置を用いた金属板の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。本発明者らは、検討の過程で、所定の検査部、所定の制御部等を備え、検査用センサによって得られた検査情報と、探傷ヘッドの位置情報に基づいて検査結果を作成するように金属板用自走式検査装置を構成した。本発明者らは、この構成を備える金属板用自走式検査装置により、探傷データの情報量が膨大になる場合であっても、検査結果を効率的に作成できることを見出し、本発明に至った。上記課題は、以下の手段によって解決される。
［１］三角測量の原理に基づいて位置を測定する位置測定システムを用いて、金属板を検査する金属板用自走式検査装置であって、
　金属板表面を走行する台車と、
　前記台車に搭載された、位置測定システム信号を送信する航法用送信機又は位置測定システム信号を受信する航法用受信機と、
　前記台車に搭載された、金属板の検査領域を走査する検査用センサを有する探傷ヘッドと、検査結果を作成する検査結果作成部と、を有する検査部と、
　位置測定システムにより測定した前記台車の位置と、検査を実施する際の前記台車の目標位置とに基づいて、前記台車を前記目標位置まで自律走行させる制御と、前記探傷ヘッドを走査する走査アクチュエータの制御と、を行う制御部と、を備え、
　前記検査結果作成部が、前記検査用センサによって得られた検査情報と、前記探傷ヘッドの位置情報と、に基づいて前記検査結果を作成する、金属板用自走式検査装置。
［２］前記制御部は、前記位置測定システムにより測定した前記台車の位置及び姿勢と、検査を実施する際の前記台車の目標位置及び姿勢とに基づいて、前記台車を前記目標位置及び姿勢まで自律走行させる制御を行う、［１］に記載の金属板用自走式検査装置。
［３］前記検査用センサが、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子である、［１］又は［２］に記載の金属板用自走式検査装置。
［４］前記探傷ヘッドの位置情報としてパルス信号を用い、
　制御周期毎に更新される前記探傷ヘッドの位置の変化量に応じたパルス信号を、前記検査用センサに出力する出力部を備える、［３］に記載の金属板用自走式検査装置。
［５］前記出力部で生成されるパルス信号の出力周波数が、前記検査部で設定された単位時間あたりの探傷データ取得回数と、パルス分解能と、前記検査結果の表示分解能との積に同期するように設定され、
　前記探傷ヘッドの機械走査の速度が、前記検査結果の表示分解能と、探傷データ取得周波数との積で求まる上限速度以下である、［４］に記載の金属板用自走式検査装置。
［６］前記位置測定システムはＩＧＰＳであり、
　前記航法用受信機が、前記ＩＧＰＳの１つ以上の航法用送信機から射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームを前記位置測定システム信号としてのＩＧＰＳ信号として認識するものである、［１］から［５］までのいずれか一つに記載の金属板用自走式検査装置。
［７］前記位置測定システムはレーザ三角測量技術を用いたものであり、
　前記航法用送信機が、レーザを投光及び受光する機能を有するレーザ三角測量として構成され、投光したレーザを１つ以上のリフレクタで反射させ、反射光を前記位置測定システム信号として受光する、［１］から［５］までのいずれか一つに記載の金属板用自走式検査装置。
［８］前記台車が、回転可能な少なくとも２つの車輪と、前記車輪を駆動する駆動部を有し、
　前記駆動部は、前記各車輪に対応して設けられ、前記各車輪を回転駆動する第一の駆動系と、前記台車が走行する金属板面と直行し、かつ前記各車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、前記車輪を９０°以上旋回駆動することが可能な第二の駆動系とにより構成される、［１］から［７］までのいずれか一つに記載の金属板用自走式検査装置。
［９］前記台車に設けられ、検査対象である金属板のエッジを検知するためのエッジ検知用センサをさらに備える、［１］から［８］までのいずれか一つに記載の金属板用自走式検査装置。
［１０］三角測量の原理に基づいて位置を測定する位置測定システムを用いて、金属板を検査する金属板用自走式検査方法であって、
　金属板表面を走行する台車と、
　前記台車に搭載された、位置測定システム信号を送信する航法用送信機又は位置測定システム信号を受信する航法用受信機と、
　前記台車に搭載された、金属板の検査領域を走査する検査用センサを有する探傷ヘッドと、検査結果を作成する検査結果作成部と、を有する検査部と、
　位置測定システムにより測定した前記台車の位置と、検査を実施する際の前記台車の目標位置とに基づいて、前記台車を前記目標位置まで自律走行させる制御と、前記探傷ヘッドを走査する走査アクチュエータの制御と、を行う制御部と、を備える金属板用自走式検査装置を用いて、
　前記検査結果作成部が、前記検査用センサによって得られた検査情報と、前記探傷ヘッドの位置情報と、に基づいて前記検査結果を作成する、金属板用自走式検査方法。
［１１］前記制御部は、前記位置測定システムにより測定した前記台車の位置及び姿勢と、検査を実施する際の前記台車の目標位置及び姿勢とに基づいて、前記台車を前記目標位置及び姿勢まで自律走行させる制御を行う、［１０］に記載の金属板用自走式検査方法。
［１２］金属板を製造する製造工程と、
　［１］から［９］までのいずれか一つに記載の金属板用自走式検査装置を用いて、前記金属板に存在する欠陥を検査する検査工程と、
　前記検査工程で得られた検査結果に基づいて前記金属板を選別する選別工程と、を有する金属板の製造方法。
　本発明によれば、探傷データの情報量が膨大になる場合であっても効率的に検査結果を作成できる、金属板用自走式検査装置及び検査方法、並びに当該検査装置を用いた金属板の製造方法を提供することができる。また、本発明の金属板用自走式検査装置は、特に検査機器に超音波フェイズドアレイ技術を用いる場合に好適に使用できる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る全体システムの概略構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の第２の実施形態に係る全体システムの概略構成を示す斜視図である。 図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る全体システムのブロック図である。 図３Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る位置測定システムのブロック図である。 図４Ａは、制御周期毎に更新される探傷ヘッド位置の変化量を説明するための、パルスと時間の関係の一例を示すグラフである。 図４Ｂは、制御周期毎に更新される探傷ヘッド位置の変化量を説明するための、パルスと時間の関係の他の一例を示すグラフである。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る金属板用自走式検査装置に用いられる台車を示す側面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る金属板用自走式検査装置に用いられる台車を示すＡ－Ａ線による水平断面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態に係る金属板用自走式検査装置に用いられる台車を示す正面図である。 図８は、本発明の第１の実施形態に係る金属板用自走式検査装置に用いられる台車の駆動部を拡大して示す断面図である。 図９Ａは、金属板用自走式検査装置を左右移動する際のステアリング状態を示す概略図である。 図９Ｂは、金属板用自走式検査装置を斜め移動する際のステアリング状態を示す概略図である。 図９Ｃは、金属板用自走式検査装置を前後移動する際のステアリング状態を示す概略図である。 図９Ｄは、金属板用自走式検査装置を超信地旋回する際のステアリング状態を示す概略図である。 図１０は、金属板の位置及び姿勢情報を取得する手法を説明するための図である。 図１１は、金属板の位置及び姿勢情報を取得する際のシステム構成を示す図である。 図１２は、金属板の位置及び姿勢検出と、目標位置及び検査経路の設定方法のフローチャートである。 図１３は、金属板の位置及び姿勢検出の作業フローにおける板端の測定点に基づいて設定する座標系を示す図である。 図１４Ａは、ＪＩＳＧ０８０１圧力容器用鋼板の超音波探傷検査方法の「７．６探傷箇所（走査箇所及び範囲）」に規定される走査区分及び探傷箇所を説明する図である。 図１４Ｂは、ＪＩＳＧ０８０１圧力容器用鋼板の超音波探傷検査方法の「７．６探傷箇所（走査箇所及び範囲）」に規定される走査区分及び探傷箇所を説明する図である。 図１４Ｃは、ＪＩＳＧ０８０１圧力容器用鋼板の超音波探傷検査方法の「７．６探傷箇所（走査箇所及び範囲）」に規定される走査区分及び探傷箇所を説明する図である。 図１５Ａは、探傷において得られる一次情報であるＡスコープの概念図である。 図１５Ｂは、Ａスコープにおける探触子受信音圧と超音波伝搬時間との関係を示すグラフである。 図１５Ｃは、Ａスコープと走査位置の情報と紐付けて被探傷材の垂直断面に関するマップ化表示を行うＢスコープの概念図である。 図１５Ｄは、Ｂスコープにおける、被探傷材のＸＺ面で得られる情報を示す概念図である。 図１５Ｅは、被探傷材の水平断面に関するマップ化表示を行うＣスコープの概念図である。 図１５Ｆは、Ｃスコープにおける、被探傷材のＸＹ面で得られる情報を示す概念図である。 図１６は、金属板内部に存在するきず（欠陥）の例を示す図である。 図１７は、図１６に示した金属板内部のきず（欠陥）の配置を金属板平面上でマップ化処理して表示した例を示す図である。 図１８は、きず（欠陥）の深さ方向位置の情報を追加して、金属板内部のきず（欠陥）の配置を厚み方向にも把握した例を示す図である。 図１９は、四周辺探傷時の台車の動きを説明するための説明図である。 図２０Ａは、金属板内部探傷時に台車が左に移動する際の動きを説明するための説明図である。 図２０Ｂは、金属板内部探傷時の台車が右に移動する際の動きを説明するための説明図である。 図２１Ａは、金属板四周辺探傷を２周実施した際の検査位置及び経路を示す図である。 図２１Ｂは、金属板内部を圧延方向に検査を行った場合の検査位置及び経路を示す図である。 図２１Ｃは、金属板内部を圧延方向に検査を行った場合の検査位置及び経路を示す図である。 図２１Ｄは、金属板内部を圧延方向に検査を行った場合の検査位置及び経路を示す図である。 図２１Ｅは、金属板内部を圧延方向に検査を行った場合の検査位置及び経路を示す図である。 図２２は、従来の自走式検査装置を説明するための図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
　本発明の金属板用自走式検査装置は、三角測量の原理に基づいて位置を測定する位置測定システムを用いて、金属板を検査する金属板用自走式検査装置である。本発明の金属板用自走式検査装置は、金属板表面を走行する台車と、台車に搭載された、位置測定システム信号を送信する航法用送信機又は位置測定システム信号を受信する航法用受信機と、台車に搭載された、金属板の検査領域を走査する検査用センサを有する探傷ヘッドと、検査結果を作成する検査結果作成部と、を有する検査部と、位置測定システムにより測定した台車の位置と、検査を実施する際の台車の目標位置とに基づいて、台車を目標位置まで自律走行させる制御と、探傷ヘッドを走査する走査アクチュエータの制御と、を行う制御部と、を備え、検査結果作成部が、検査用センサによって得られた検査情報と、探傷ヘッドの位置情報と、に基づいて検査結果を作成する。以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
　なお、本発明において、検査を実施する際の台車の位置を、単に目標位置ともいう。また、本発明において「欠陥」とは、金属板内部に存在する異物、割れ、空孔等の内部欠陥のことを意味する。また、本発明において「台車の姿勢」とは、三次元空間において、検査時の台車の向きを基準とした際の、当該基準に対する台車の傾きを意味する。また、以下の説明では、金属板の一例として鋼板を使用することを想定した説明をしているが、本発明の金属板用自走式検査装置は、アルミ板や銅板等の種々の金属板の検査にも適用可能である。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る全体システム１００ａの概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第２の実施形態に係る全体システム１００ｂの概略構成を示す斜視図である。図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る全体システム１００ａを示すブロック図である。図３Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る位置測定システム２００ｂのブロック図である。
　第１の実施形態に係る全体システム１００ａは、位置測定システム２００ａと、金属板用自走式検査装置３００ａとを有する。
　位置測定システム２００ａは、複数の航法用送信機１１ａと、航法用受信機１２ａと、位置演算用ソフトウェア１６を含むホストコンピュータ１３とを有する。位置測定システム２００ａは、三角測量の原理に基づいて屋内空間内での自己位置測定を行う。位置測定システム２００ａは、例えば、ＩＧＰＳ（Ｉｎｄｏｏｒ　Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）を用いることができる。
　一般に、衛星航法システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）は、３つ以上のＧＰＳ人工衛星を用いてＧＰＳ受信機の位置に符合する３次元座標値（以下、「座標値」という）を認識及び決定する装置である。このような概念を屋内に適用した位置測定システムがＩＧＰＳである。ＩＧＰＳは、例えば、米国特許第６，５０１，５４３号明細書に詳細に記載されている。
　第１の実施形態に係る金属板用自走式検査装置３００ａは、例えば、金属板１０上を走行する台車１４と、台車１４に搭載された航法用受信機１２ａと、台車１４に搭載された探触子（検査用センサ）を備えた探傷ヘッド３５を含む検査機器（検査部）１５と、台車１４を所定の目標位置に自律走行させるためのソフトウェアを含むホストコンピュータ１３とを有する。
　位置測定システム２００ａにおいて、各航法用送信機１１ａは、２つの回転ファンビーム（扇形ビーム）を射出する。回転ファンビームはレーザファンビームであってもよく、他の光放射手段であってもよい。航法用受信機１２ａは送信機から射出される回転ファンビームを受信して、多数の送信機からの相対的位置を把握できるようになっている。このとき、回転ファンビームは所定の角度でずれており、これを受信する受信機の座標値、すなわち、位置又は高さを測定することができる。航法用受信機１２ａにおける受信情報はホストコンピュータ１３に無線伝送され、ホストコンピュータ１３により、三角測量の原理に従って、航法用受信機１２ａの位置を演算する。したがって、航法用受信機１２ａの位置をこのような手法で演算することにより、航法用受信機１２ａを搭載した走行中の台車１４の現在位置、姿勢情報をリアルタイムで得ることができる。
　図２には、第２の実施形態に係る全体システム１００ｂの概略構成を示す。全体システム１００ｂは、位置測定システム２００ｂと、金属板用自走式検査装置３００ｂとを有する。第１の実施形態の金属板用自走式検査装置３００ａは位置測定システム信号を受信する航法用受信機１２ａを備えるのに対し、第２の実施形態の金属板用自走式検査装置３００ｂは位置測定システム信号を送信する航法用送信機１２ｂを備える。
　図３Ｂに示すように、第２の実施形態に係る位置測定システム２００ｂは、台車１４の上部に設置した航法用送信機１２ｂと、複数のリフレクタ１１ｂと、位置演算用ソフトウェア１６を含むホストコンピュータ１３とを有する。第２の実施形態に係る位置測定システム２００ｂは、三角測量の原理に基づいて屋内空間内での自己位置測定を行う。第２の実施形態に係る位置測定システム２００ｂは、例えば、オフィスビル内等を自律走行する清掃ロボットに搭載されるレーザ三角測量技術を用いることができる（例えば、http://robonable.typepad.jp/news/2009/11/25subaru.html参照）。
　金属板用自走式検査装置３００ｂは、例えば、金属板１０上を走行する台車１４と、台車１４の上部に設けられた航法用送信機１２ｂと、検査用センサである探触子を備えた探傷ヘッド３５を含む検査機器１５と、台車１４を所定の目標位置に自律走行させるためのソフトウェアを含む上記ホストコンピュータ１３とを有する。
　第２の実施形態において、航法用送信機１２ｂはレーザ三角測量技術を用いて構成される。台車１４の自律走行は、レーザ三角測量である航法用送信機１２ｂと、例えば壁面に設置したリフレクタ１１ｂにより行う。航法用送信機１２ｂは、例えば台車１４の上部に設けられ、レーザを投光及び受光する機能を有する。航法用送信機１２ｂから３６０°レーザＬを投光し、リフレクタ１１ｂからの反射光を位置測定システム信号として受光する。反射光が戻ってくるまでの時間から距離を認識し、かつ角度から各リフレクタ１１ｂの方向を認識し、事前に登録したリフレクタ１１ｂの座標位置と比較することで、航法用送信機１２ｂの位置や方向を算出することが可能である。したがって、航法用送信機１２ｂの位置をこのような手法で演算することにより、航法用送信機１２ｂを搭載した走行中の台車１４の現在位置、姿勢情報をリアルタイムで得ることができる。
　以下で説明する構成では、第１の実施形態に係る金属板用自走式検査装置３００ａを用い、位置測定システム２００ａを用いた場合を例に挙げて説明する。以下で説明する構成は、第２の実施形態に係る金属板用自走式検査装置３００ｂにも適用可能である。また、以下で説明する構成は、台車の位置情報及び姿勢情報を用いた例で説明する。ただし、検査する金属板が水平な地面に対して傾斜のない平面に平行となるように置かれており、かつ台車の姿勢が一定に保てるような場合では、姿勢の情報は不要である。
　ホストコンピュータ１３は、図３Ａに示すように、例えば、上述した航法用受信機１２ａの位置を演算するための位置演算用ソフトウェア１６と、検査を実施する際の台車１４の目標位置及び台車１４の姿勢情報を設定する設定ソフトウェア１７と、を有する。
　図３Ａに示すように、台車１４は、例えば、上述した位置測定システム２００ａの一部である航法用受信機１２ａと、探傷ヘッド３５及び検査結果作成部７１を含む検査機器１５と、搭載コンピュータ２１と、金属板１０のエッジを検知するエッジ検知用センサ２２と、ＩＯボード２３と、探傷ヘッド３５を走査する走査アクチュエータ２４と、コントローラ及びドライバを含む駆動制御部２５と、走行するための車輪２６と、車輪駆動用及び旋回用の車輪用モータ２７と、を備える。ここで、ホストコンピュータ１３に搭載した位置演算用ソフトウェア１６及び設定ソフトウェア１７は搭載コンピュータ２１にインストールしてもよい。
　搭載コンピュータ２１は、位置測定システム２００ａにより測定した台車１４の位置及び姿勢と、検査を実施する際の台車１４の目標位置及び姿勢とに基づいて、台車１４を当該目標位置及び姿勢まで自律走行させる制御と、探傷ヘッド３５を走査する走査アクチュエータ２４の制御と、を行う制御部を有する。探傷ヘッド３５は、台車１４の目標位置で走査される。この自律走行では、例えば、まず前述のホストコンピュータ１３における演算結果である台車１４の現在位置及び姿勢と、検査を実施する際の台車１４の目標位置及び姿勢と、走査アクチュエータ２４の目標位置に関する情報とが、それぞれ台車１４に搭載された搭載コンピュータ２１に無線伝送される。次に、搭載コンピュータ２１において、目標位置及び姿勢に対する現在位置及び姿勢の偏差を演算する。そして、同偏差のうち台車本体の位置及び姿勢に依存する偏差が０となるように、駆動制御部２５から車輪用モータ２７に制御信号を出力して、車輪２６の速度、ステアリング角度のフィードバック制御を行うことで目標位置及び姿勢まで台車１４の自律走行を行う。なお、上述した姿勢の情報が不要な場合には、搭載コンピュータ２１を、位置測定システム２００ａにより測定した台車１４の位置と、検査を実施する際の台車１４の目標位置とに基づいて、台車１４を当該目標位置まで自律走行させる制御と、探傷ヘッド３５を走査する走査アクチュエータ２４の制御と、を行う制御部を有する構成としてもよい。
　搭載コンピュータ２１の検査用センサ（探触子）における走査の制御について説明する。Ｘ方向及びＹ方向の２次元の欠陥イメージを描写する場合、走査方法として例えばパルス反射法を用いる場合には、探傷ヘッド３５をＸ方向及びＹ方向へ機械的な矩形走査することによって、探触子の走査を制御する。また、走査方法として例えばフェイズドアレイ法を用いる場合には、Ｘ方向への電子的なビーム走査と、Ｙ方向への探傷ヘッド３５の機械走査を制御する。探傷ヘッド３５の機械走査の制御は走査アクチュエータ２４によって行う。フェイズドアレイの探傷ヘッド３５は、複数の超音波発信元（振動子）を有しており、電子的なビーム走査が可能な距離は振動子の幅、配置ピッチ、数に依存する。探傷ヘッド３５の内部構造には高い製作精度が要求されるため、一般的に従来の垂直探触子の探傷ヘッドに比べて高価となる。探傷ヘッド３５が故障した場合の交換等、保全性を考慮した場合、振動子の数は１０～１２８程度で構成するのが一般的である。例えばＸ方向へのビーム走査距離が１２０ｍｍ、金属板のＸ方向寸法が５０００ｍｍの場合、金属板全面を探傷するためにはビーム走査で不足する分を台車１４の車輪による１００ｍｍのピッチ走行で補う。また、例えばＹ方向寸法が２０００ｍｍ、Ｙ方向に探傷ヘッド３５を走査する走査アクチュエータ２４のストロークが６００ｍｍの場合、走査アクチュエータ２４の機械走査で不足する分を台車１４の車輪による５００ｍｍのピッチ走行で補う。
　金属板用自走式検査装置３００ａにおいて、金属板１０を検査する機能について説明する。この機能は、例えば、金属板１０の検査領域を検査する探触子（検査用センサ）を有する探傷ヘッド３５を備えた検査機器１５、探傷ヘッド３５の走査を制御する走査アクチュエータ２４、搭載コンピュータ２１、及び駆動制御部２５が担う。搭載コンピュータ２１において、ホストコンピュータ１３から検査位置と現在の台車位置及び姿勢の情報より、検査機器１５の構成要素である探傷ヘッド３５を走査する走査アクチュエータ２４の必要走査量を演算する。駆動制御部２５は、その必要走査量分だけ駆動するように電気信号を走査アクチュエータ２４に出力し、走査アクチュエータ２４によって当該電気信号が探傷ヘッド３５の走査運動に変換される。探傷ヘッド３５の位置情報は搭載コンピュータ２１にフィードバックされ、台車１４の現在位置情報と合わせて検査位置情報として演算される。検査機器１５における検査データは、検査機器１５からＩＯボード２３を介して搭載コンピュータ２１に取り込まれ、検査位置情報と合わせて、ホストコンピュータ１３に無線送信される。このとき、走査アクチュエータ２４は、台車１４を自律走行させる制御と連動して探傷ヘッド３５の位置制御をしてもよいし、台車１４の自律走行と独立して探傷ヘッド３５の位置制御をしてもよい。
　検査機器１５は、探傷ヘッド３５と、検査結果を作成する検査結果作成部７１を有する。検査結果作成部７１は、探触子（検査用センサ）によって得られた検査情報と、探傷ヘッド３５の位置情報と、に基づいて検査結果を作成する。検査結果としては、例えば、金属板の位置情報と探傷結果情報とが紐づいた探傷マップを作成する。本発明の装置構成であれば、検査結果の作成は検査機器１５で行えばよく、ホストコンピュータ１３で探傷マップ作成を行う必要はない。
　検査用センサ（探触子）として超音波フェイズドアレイ技術を用いる場合であっても、膨大な探傷データをホストコンピュータ１３にデータを伝達する必要はなく、探傷データの情報量が膨大になった場合でも検査結果を効率的に作成し、評価することができる。
　超音波フェイズドアレイ技術を用いる場合は、公知の技術を適用したものを利用できる。以下簡単に説明する。超音波フェイズドアレイ技術を用いる場合、探傷ヘッド３５に備えられた検査用センサは、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子である。超音波フェイズドアレイ法では、各超音波振動子から、超音波を発信する際に、発信するタイミング（遅延時間）を電子的に制御することで、超音波ビームを任意の位置に集束させたり、任意の方向に超音波を伝搬させることが可能である。
　また、超音波フェイズドアレイ技術を用いて、Ｘ方向及びＹ方向の２次元の欠陥イメージを描写する場合、Ｘ方向へはビームの電子走査をするので、Ｙ方向への探傷ヘッド３５の機械走査だけでチャンネル数の範囲で欠陥イメージを描くことができる。ビームの走査方法は、リニアスキャン、セクタスキャン、ＤＤＦ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｄｅｐｔｈ　Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）等の公知のスキャン方法を用いることができる。
　探傷ヘッド３５の位置情報として、パルス信号を用いることができる。この場合、例えば、搭載コンピュータ２１による制御周期毎に更新される探傷ヘッド３５の位置の変化量に応じたパルス信号を、探触子（検査用センサ）に出力する出力部としてのパルス信号出力ボード７２を、搭載コンピュータ２１に搭載する。パルス信号としては、例えば、鋼板の水平面内の位置を示すＸ軸方向及びＹ軸方向のパルス信号（Ａ相及びＢ相）を用いることができる。
　これにより、検査機器１５から大容量の探傷データを取り出す必要がない。つまり、フェイズドアレイ法における複数の振動子から発振されるビームの経路演算、及び当該経路を考慮した探傷結果の解析等は、検査機器１５で行えばよく、ホストコンピュータ１３に探傷データ等の大量のデータを出力する必要はない。したがって、本発明の検査方法は、実用性の高い手法である。
　台車１４に搭載された搭載コンピュータ２１は、制御周期毎に更新される探傷ヘッド３５の位置の変化量に応じたパルスを、検査機器１５に出力するパルス信号出力ボード（出力部）７２を有する。探傷マップを作成する際には、例えば、実際の台車１４の位置・姿勢情報、走査アクチュエータ２４のストローク位置に基づき、リアルタイムでの探傷位置（探傷ヘッド３５の位置）を演算し、これがパルス信号として検査機器１５に出力されている。なお、上記実際の台車１４の位置・姿勢情報は、ＩＧＰＳでリアルタイムに取得する。パルス信号出力ボード７２で生成するパルス信号の出力周波数は、検査機器１５の設定条件及び探傷ヘッド３５の機械走査の速度と同期するように決定することが好ましい。
　例えば、探傷マップ表示分解能（検査結果の表示分解能）２ｍｍ、探傷データ取得周波数５０Ｈｚの場合、表示分解能２ｍｍの間で探傷データ抜けが発生しないための最大走査速度は、これらの積となり、１００ｍｍ／ｓとなる。つまり、探傷ヘッド３５の機械走査の速度が、１００ｍｍ／ｓを上回ると、表示分解能２ｍｍ進む間に探傷データに漏れが発生する。したがって、探傷結果の精度を向上させるために、表示分解能２ｍｍ進む間で確実に探傷データを取得できるように、探傷ヘッド３５の機械走査の速度を調整することが好ましい。
　また、例えば、探傷データ取得周波数５０Ｈｚ、パルス信号受け取り側となる検査機器１５におけるパルス分解能を１０パルス／ｍｍ、探傷結果を表示する際の空間分解能である探傷マップ表示分解能を１ｍｍと設定する。この場合、検査用センサに入力されるべきパルス周波数はこれらの積で表され、５００Ｈｚとなる。パルス信号出力ボード７２で生成されるパルス信号の出力周波数が上記と同期した５００Ｈｚの場合、検査用センサ（探触子）が受け取る探傷ヘッド３５の位置の経時変化は現実の動きに近い連続的なものとなる。この場合の、現実の探傷ヘッドの位置情報（パルス信号）と、パルス信号出力ボード７２で出力するパルス信号の関係を図４Ａに示している。
　一方、パルス信号出力ボード７２で生成するパルス信号の周波数が５００Ｈｚに対して大きい場合、検査用センサ（探触子）が受け取る探傷ヘッド３５の位置の経時変化が不連続（階段状）となる。そして、探触子走査用リニアスライダ仕様に依存したストローク位置取得タイミング、搭載コンピュータ２１の制御周期に依存したパルス出力指令タイミングのばらつき等、偶発的な要素によって表示分解能２ｍｍの範囲で位置情報が更新されない場合が発生し得る。この場合の、現実の探傷ヘッドの位置情報（パルス信号）と、パルス信号出力ボード７２で出力するパルス信号の関係を図４Ｂに示している。
　これらの結果からわかるとおり、パルス信号出力ボード７２で生成されるパルス信号の出力周波数が、検査機器１５で設定された単位時間あたりの探傷データ取得回数（回／ｓｅｃ）と、パルス分解能（ｐｕｌｓｅ／ｍｍ）と、探傷マップ表示分解能（ｍｍ／回）との積に同期するように設定され、かつ探傷ヘッド３５の機械走査の速度が探傷マップ表示分解能（検査結果の表示分解能）と探傷データ取得周波数の積で求まる上限速度以下とすることが好ましい。
　次に、本発明に係る金属板用自走式検査装置の主要部をなす台車１４の物理的な構成について説明する。図５は台車１４の側面図、図６はそのＡ－Ａ線による水平断面図、図７はその正面図である。また、図８はその駆動部を拡大して示す断面図である。
　台車１４は、台車本体３１を有しており、台車本体３１は、上段部３１ａ、中段部３１ｂ、下段部３１ｃに分かれている。
　上段部３１ａには、上述した航法用受信機１２ａ、搭載コンピュータ２１、ＩＯボード２３、パルス信号出力ボード７２の他、検査機器１５の一部をなす超音波探傷器３２及び無線通信ユニット３３が設けられている。
　中段部３１ｂには、水供給手段としての水タンク３４が設けられている。超音波探傷による金属板１０の検査を行う場合には、探触子と金属板１０との間は常時水で満たしておく必要があるため、水タンク３４から水供給用ホース（図示せず）を介して、探触子と金属板との間に常時水を供給する。なお、水タンクの容積には限界があるので、水源を外部に設けてホースで供給するようにしてもよい。
　下段部３１ｃには、その周囲に設けられたエッジ検知用センサ２２、走行用の車輪２６、駆動制御部２５、車輪用モータ２７としての車輪駆動用モータ２７ａ及び旋回用モータ２７ｂ、検査機器１５の一部をなす探傷ヘッド３５、エッジ検知用センサコントローラ３７、並びにバッテリー３８が設けられている。
　水源を外部に設けてホースで供給する場合、ホースが被探傷材の端部に引っ掛かってロボットの動作を妨げたり、ホースキンクにより水供給が停止したりしない供給方法が好ましい。例えば、探傷作業エリア周りに支柱を設置し、ホースを吊り下げる複数のケーブルハンガーを有するレールを当該支柱に旋回可能に固定することで、当該ケーブルハンガーを伝ってロボット上部からホースを供給することができる。ロボットの動きによってホースに作用する張力によりレールが旋回し、レール上でケーブルハンガーがスライドすることにより、ロボットの動きを妨げることなく、安定した水供給が可能となる。
　この場合、ホースによる水供給と合わせ、電源及び信号も有線で供給することができる。例えば、この場合、搭載コンピュータ２１はロボットに搭載せず、例えば、作業エリア近くに設置した操作盤に収納し、両者の間を通信用ケーブルで接続することで、ロボット本体の機器構成をシンプルにし、軽量化することができる。また、無線通信ユニット３３は非搭載として、有線通信とすることで、環境外乱等による無線通信の不安定さを解消し、信頼性の高いシステム構成とすることができる。また、ロボット本体駆動用電源及びロボットに搭載する検査用センサ（探触子）への電源供給を有線による外部供給とすることで、バッテリー３８の搭載も不要となり、バッテリー切れによる異常停止等のトラブルを防止することができる。
　探傷ヘッド３５は、金属板１０の検査領域を走査する検査用センサである探触子を有しており、探傷ヘッド支持機構３６により支持されている。探傷ヘッド３５は、探傷ヘッド支持機構３６を介して垂直軸３９に取り付けられており、垂直軸３９は垂直レール４０に沿って垂直方向に移動可能となっている。また、垂直軸３９は取付部４１により水平レール４２に取り付けられており、水平レール４２は走査アクチュエータ２４（図５、図６、及び図７では図示せず）により水平走査軸４３に沿って走査される。
　エッジ検知用センサ２２は、典型的には、渦流式センサにより構成されており、これにより、金属板１０上を台車１４が自律走行している際に板端を検知し、台車１４が金属板１０からはみ出して落下することを防止する。また、これと同時にエッジ検知用センサ２２は、四周辺探傷時の板端の探傷において、板端に沿って走行するためのセンサとして用いられる。例えば、図６に示すように、探傷ヘッド３５が設置されている側の辺については、２つのエッジ検知用センサ２２が探傷ヘッド３５と同一線上となるように設置されている。２つのエッジ検知用センサ２２が常に板端を検出するように台車１４の走行方向を制御することにより、板端に沿った検査が可能である。また、探傷ヘッド３５が設置されていない側の辺についても、同様に左右各２つのエッジ検知用センサ２２が配置されている。
　車輪２６は、台車１４の底部に各々独立に９０°以上旋回駆動可能に４つ設置されており、これらによる全方向制御が可能である。複数の車輪用モータのそれぞれの符合するモータエンコーダ（図示せず）を用いてモータの作動状態を検出した後、検出された信号を用いて通常のロボットの制御に用いられる全方向制御が行われるようになる。
　駆動部５０は、各車輪を独立して駆動するもので車輪毎に設けられており、それぞれ、図８示すように、車輪用モータ２７として、第一の駆動系としての車輪駆動用モータ２７ａとステアリングのための第二の駆動系としての旋回用モータ２７ｂとを有する。ステアリングのための旋回用モータ２７ｂの軸にはピニオンギア５１が取り付けられており、そのピニオンギア５１をステアリングターンテーブル５２の外円周縁のラックギア５３に噛合されている。
　ステアリングターンテーブル５２の上部には車輪駆動用モータ２７ａのハウジング（図示せず）が装着されており、車輪駆動用モータ２７ａの減速ギアの出力回転軸５４がステアリングターンテーブル５２を通過して下方に延びている。出力回転軸５４の下端には、第１交差軸ギア５５が結合されている。第１交差軸ギア５５には第２交差軸ギア５６が噛合されており、第２交差軸ギア５６は車輪２６の軸部材５７に結合されている。軸部材５７は、ステアリングターンテーブル５２から下方に延びた懸架構造５８により回転可能に支持されている。
　したがって、車輪駆動用モータ２７ａにより各車輪２６が回転され、旋回用モータ２７ｂにより車輪２６がステアリングターンテーブル５２及び懸架構造５８とともに旋回されるようになっている。車輪駆動用モータ２７ａは、車輪を正転・逆転させることができ、旋回用モータ２７ｂは、台車１４が走行する金属板面と直行し、かつ車輪２６に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに９０°以上旋回することができるようになっている。
　次に、金属板用自走式検査装置の走行方向を決定するステアリングパターンを説明する。図９Ａ～Ｄはそのステアリングパターンを説明するための説明図である。図９Ａは左右移動、図９Ｂは斜め移動、図９Ｃは前後移動、図９Ｄは超信地旋回のステアリング状態である。なお、超信地旋回とは、油圧ショベルや戦車等の履帯（クローラー）を持つ車輌が左右のクローラーを同速度で互いに反対に回転させることによって、移動することなく車体の向きを変えることをいう。
　次に、第１の実施形態に係る位置測定システム２００ａを用いた金属板用自走式検査装置３００ａにおける検査動作について説明する。最初に、目標検査位置及び検査経路の設定の前過程における、金属板の位置及び姿勢情報の取得について説明する。図１０は金属板の位置及び姿勢情報を取得する手法を説明するための図である。図１１はその際のシステム構成を示す図である。
　これらの図に示すように、ここでは位置測定システム２００ａの航法用受信機１２ａを取り付けた金属板位置及び姿勢検出用治具６０の接触式プローブ６１を、測定ターゲットである金属板１０の隅位置にあてがってその位置測定を行う。その際の接点座標を高精度に測定するため、航法用受信機１２ａと接触式プローブ６１の幾何学的位置関係は通常±５０マイクロメートル以内の高い精度で決定している。位置測定システム２００ａにおいて、航法用受信機１２ａの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び姿勢（θｘ，θｙ，θｚ）の情報が得られる。航法用受信機１２ａと接触式プローブ６１との位置関係が決まっていれば、航法用受信機１２ａの位置情報を接触式プローブ６１の位置での位置情報に換算する演算を行うことができる。
　図１２の工程１～５は金属板の位置及び姿勢検出のためのフローチャートである。図１３は金属板の位置及び姿勢検出の作業フローにおける板端の測定点に基づいて設定する座標系を示す図である。まず、位置測定システム２００ａを構成するホストコンピュータ１３における操作画面において、金属板の端縁位置検出モードを選択する（工程１）。続いて金属板位置及び姿勢検出用治具を用いて、原点の板端隅（コーナ）として、測定点Ａ位置を測定する（工程２）。続いて、測定点Ａと圧延方向に隣り合う板隅（コーナ）として、板端測定点Ｂ位置を測定する（工程３）。続いて測定点Ａと対角板隅（コーナ）として、板端測定点Ｃ位置を測定する（工程４）。このようにして金属板の４隅（コーナ）のうち、少なくとも３隅（コーナ）において端縁位置を検出した上で、同３点を隅（コーナ）に含む矩形形状を演算することにより、金属板の位置及び姿勢を検出することができる。上記測定点Ａ（原点）、Ｂ、Ｃの測定位置座標データを３隅（コーナ）に含む矩形形状を仮定した場合の金属板の位置と姿勢をホストコンピュータ１３にて演算する。測定点Ａを原点とし、測定点ＡからＢへのベクトル方向をＸ方向、それと直行する方向をＹ方向とする座標系を設定する（工程５）。なお、本座標系は以降、金属板座標系と称する。
　なお、金属板は必ずしも矩形状ではないため、そのような場合を想定し、金属板の４隅を線上で結ぶ４角形状として、金属板の位置及び姿勢を検出するようにしてもよい。
　なお、第２の実施形態の場合には、位置測定システム２００ｂの航法用送信機１２ｂを取り付けた金属板位置及び姿勢検出用治具に上記の接触式プローブ６１設け、それを測定ターゲットである金属板１０の隅位置にあてがってその位置測定を行えばよい。
　次に、目標検査位置及び検査経路の設定方法について説明する。図１２の工程６～１０は目標検査位置及び検査経路の設定方法のフローチャートである。上述したように金属板座標系を設定した後、ホストコンピュータ１３における設定ソフトウェア１７において、金属板の目標検査位置設定モードを選択し（工程６）、工業規格、顧客との契約に基づき金属板の検査パターンを選択する（工程７）。引き続き、ソフトウェア上において、金属板四周辺の探傷については、探傷箇所、ピッチ、回数を指定し（工程８）、鋼板内部の探傷については、探傷箇所、探触子の走査方向、ピッチを指定する（工程９）。同指定と金属板の位置及び姿勢情報に基づきソフトウェアは金属板座標系において目標検査位置及び検査経路を決定する（工程１０）。
　検査パターンの例として、図１４Ａ～Ｃに、ＪＩＳＧ０８０１圧力容器用鋼板の超音波探傷検査方法の「７．６探傷箇所（走査箇所及び範囲）」に規定される走査区分及び探傷箇所を説明する図を示す。図１４Ａは、圧延方向及びその直角方向を探傷する場合の探傷箇所を示している。図１４Ｂは、圧延方向を探傷する場合を示している。図１４Ｃは圧延方向に対して直角方向を探傷する場合の探傷箇所を示している。同規格においては、探傷箇所としては、金属板の四周辺及び鋼板内部の探傷が指定されており、四周辺については探傷ピッチ、鋼板内部については探傷ピッチ及び走査方向に関して指定がある。このような金属板の検査に関しては、ＪＩＳに限らず、海外規格含め様々な規格が存在する上、最終的には顧客との契約に基づく検査を実施する必要がある。そのため、上記検査パターンの選択においては、必要に応じて事前に検査パターンを設定するためのソフトウェアを準備しておくことで顧客の要求に応じた柔軟な対応が可能となる。
　図１５Ａは、探傷において得られる一次情報であるＡスコープの概念図である。図１５Ｂは、Ａスコープにおける探触子受信音圧と超音波伝搬時間との関係を示すグラフである。図１５Ｃは、Ａスコープと走査位置の情報と紐付けて被探傷材の垂直断面に関するマップ化表示を行うＢスコープの概念図である。図１５Ｄは、Ｂスコープにおける、被探傷材のＸＺ面で得られる情報を示す概念図である。図１５Ｅは、被探傷材の水平断面に関するマップ化表示を行うＣスコープの概念図である。図１５Ｆは、Ｃスコープにおける、被探傷材のＸＹ面で得られる情報を示す概念図である。Ａスコープは、探傷における一次情報として得られるものであり、エコーピーク高さより「きずの程度」、超音波伝搬時間より「きずの深さ方向位置」の情報を抽出可能である。図１５Ａ、Ｃ、Ｅにおいて、欠陥部を網点で示す。
　フェイズドアレイ法を用いた場合、図１５Ａ、Ｃ、ＥのＸ軸方向が振動子の配列方向つまり電子走査方向、Ｙ軸方向が機械走査となる。先述のように板厚方向に焦点距離を制御することで、パルス反射法に対してＳ／Ｎ比の向上が可能である。また、検査結果はＸ軸、Ｙ軸方向位置に加え、板厚方向の情報も含むことになるため、上記Ａ～Ｃスコープの取得が可能である。
　ＪＩＳＧ０８０１圧力容器用鋼板の超音波探傷検査方法における「９．きずの分類及び評価」には、エコーピーク高さに基づく「きずの程度」の判定方法を規定しているが、「きずの深さ方向位置」の表示に関しては規定が無いのが現状である。しかし、品質保証、顧客の要求に応じた柔軟な対応のためには「きずの深さ方向位置」も含め、製品である鋼板内の３次元なきずの分布を把握しておく必要がある。
　探触子を目標検査位置及び検査経路に走査させる際に、探触子の現在位置を同定しながら検査し、金属板平面上での検査位置情報と関連付けられた探傷情報を得ることにより、欠陥の位置を正確に把握することができる。例えば、金属板内部に、図１６に網点で示すようなきず（欠陥）が存在する場合に検査位置情報と関連付けられた探傷情報に基づき、図１７に示すように、金属板の内部のきず（欠陥）の配置を、金属板平面上でマップ化処理し、表示する。これにより、きず（欠陥）の平面的な配置を可視化することができ、欠陥の把握を容易に行うことができる。また、図１８に示すように、金属板内部のきず（欠陥）の配置を厚み方向にも把握することができ、金属板平板内で３次元的にマップ化処理し、表示することが可能となる。具体的には、Ａスコープと走査位置の情報と紐付けて被探傷材の垂直断面に関するマップ化表示を行ったＢスコープ、水平断面に関するマップ化表示を行ったＣスコープを得ることができる。
　上述した航法用受信機と接触式プローブからなる金属板位置及び姿勢検出用治具による金属板の位置及び姿勢情報の取得においては、金属板形状は矩形形状を前提としている。そのため、金属板に曲がりがある場合等は上記方法による金属板の板端認識位置と実際の板端位置に差異が生じ、矩形形状を前提として決定した目標検査位置及び検査経路に基づいて走行した場合には、台車が金属板から落下する可能性がある。したがって、前述のように、四周辺探傷時には目標検査位置及び検査経路に加え、装置周囲に設置されたエッジ検知用センサで補正しながら走行することが好ましい。
　図１９は四周辺探傷時の自走式検査装置（台車）の動きを説明するための説明図である。（１）図１９下側の板端を検査する際には探傷ヘッド３５と同一線上となるように台車１４の側面に設置された、２つのエッジ検知用センサ２２が常に板端を検出するように装置の走行方向を制御して走行する。（２）目標検査位置及び検査経路に基づき、走行方向の先にある板端位置が近づいてくると、装置は減速を開始し、（３）最終的に装置正面に設置された、２つのエッジ検知用センサ２２が金属板１０のエッジを検出した時点で一旦停止する。（４）続いて探傷ヘッド３５を水平方向に走査するためのアクチュエータ（図示せず）により、探傷ヘッド３５が板端位置に到るまで移動される。（５）装置は停止した状態で旋回用モータ（図示せず）を駆動し、車輪２６をそれまでの進行方向と直行する向きとなるようにステアリングする。（６）装置を前進させ、図１９左側の板端の検査を行う。以下、所定の四周探傷が完了するまで繰り返す。
　図２０Ａ、Ｂは、金属板内部探傷時の自走式検査装置（台車）の動きを説明するための説明図である。金属板１０の内部は板端に依存せず、前述の目標検査位置及び検査経路に基づいて検査を行う。目標検査位置経路に応じ、目標台車位置及び探傷ヘッド３５を走査するアクチュエータ（図示せず）の目標走査量を決定し、車輪２６の駆動、ステアリングに関する制御及び走査アクチュエータ２４を走査する。
　図２１Ａ～Ｅは金属板四周辺探傷及び内部の検査を行った場合の検査位置及び経路を示す図である。ここでは、最初に、図２１Ａに示すように、四周探傷を板端及び板端から７５ｍｍ内側の２周実施した後、図２１Ｂ～Ｅに示すように、隣り合う走査線からの距離を５０ｍｍピッチで圧延方向に検査を行ったケースを示している。
　以上のように、第１の実施形態によれば、金属板の欠陥を検査する検査用センサ（探触子）を備えた台車１４に航法用受信機１２ａを設置する。航法用受信機１２ａは、位置測定システム２００ａの航法用送信機１１ａから射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームをＩＧＰＳ信号として認識し、自己位置を認識する。第２の実施形態によれば、金属板の欠陥を検査する検査用センサ（探触子）を備えた台車１４に航法用送信機１２ｂを設置する。航法用送信機１２ｂからレーザ三角測量で３６０°レーザを投光し、リフレクタ１１ｂからの反射光を受信することで自己位置を認識する。これにより、金属板のマーキングや画像処理用のマークを用いることなく、金属板上における台車１４の位置及び角度を高精度で認識することができる。また、そのように認識した自己位置と目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて車輪の正転・逆転・停止を指示して台車１４を所定の目標位置に自律走行させるので、金属板の外周も検査することができる。また、目標走行ルートに対する直進性を確保することができる。
　また、いずれの実施形態においても、予め測定した金属板の位置及び姿勢情報に基づき、金属板と近接して走査する探触子の走査パターンと、所定パターンに対応した検査位置及び経路を決定する。その走査経路を達成するように、探触子の台車に対する位置を決定するアクチュエータ及び台車位置の目標位置を決定することができるので、種々な走査パターンに対応できる。特に台車位置については目標位置と航法用受信機に基づく現在位置との偏差が探傷上の許容量以下となるように制御することができるので、どのような走査パターンであっても高精度で対応することができる。
　さらに、金属板面を走行する台車１４が、正転・逆転可能な４つの車輪を有し、駆動部５０が、各車輪に対応して設けられ、各車輪を回転駆動させる駆動用モータを備えるように構成してもよい。また、台車１４は、台車１４が走行する金属板面と直行し、かつ車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、車輪を９０°以上旋回させることが可能な旋回用モータを備える構成としてもよい。これらの構成を備えることにより、台車１４は、一般的な前進後進に加え、台車正面の向きを保持した状態での斜め移動、左右移動が可能となる。さらに、台車１４は、その場での旋回動作が可能となる。また、目標位置に対する現在位置の偏差を生じさせる各種外乱に対して、台車１４のきめ細かい位置調整が可能となり、目標走行経路に対する直進性を極めて高いものとすることができる。
　また、金属板面を走行する台車１４に、検査対象である金属板のエッジを検知するためのエッジ検知用センサを設けたので、台車１４が金属板からはみ出して落下することが防止され、かつ金属板のエッジの検査の際に、金属板のエッジに沿った検査が可能となる。
　また、金属板の製品検査規格に則って金属板表面の傷や内部欠陥を自動的に探傷することが可能であり、検査員が探傷ヘッドを操作して金属板表面の傷を探査する必要がなくなり、水を散水した金属板上での転倒事故等から解放される利点がある。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、台車１４に車輪を４つ設けた例について示したが、車輪の数は４つに限らず、２つ以上であればよい。また、第１の実施形態の金属板用自走式検査装置３００ａが適用される位置測定システム２００ａにおける航法用受信機１２ａの数は１つ以上あればよい。また、第２の実施形態の金属板用自走式検査装置３００ｂが適用される位置測定システム２００ｂにおけるリフレクタ１１ｂの数は１つ以上あればよい。
　次に、本発明の金属板用自走式検査装置を用いた金属板の製造方法について説明する。本発明の金属板の製造方法は、金属板を製造する製造工程と、本発明の金属板用自走式検査装置を用いて金属板に存在する欠陥を検査する検査工程と、当該検査工程で得られた検査結果に基づいて金属板を選別する選別工程と、を有する。
　金属板としては、例えば、鋼板、アルミ板、銅板が挙げられる。これらの金属板を製造する製造工程では、これらの金属板を製造するための公知の方法を使用することができる。
　また、本発明の金属板の製造方法では、本発明の金属板用自走式検査装置を用いて金属板に存在する欠陥を検査し、検査結果に基づいて金属板を選別する。具体的には、例えば、金属板の種類や用途に応じて、欠陥の大きさや欠陥の個数の合格基準を予め定めておき、検査工程で得られた検査結果に基づいてその合格基準を満たす金属板を選別する。
　以上で説明した本発明の実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。すなわち、本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１０　金属板
　１１ａ　航法用送信機
　１１ｂ　リフレクタ
　１２ａ　航法用受信機
　１２ｂ　航法用送信機
　１３　ホストコンピュータ
　１４　台車
　１５　検査機器（検査部）
　１６　位置演算用ソフトウェア
　１７　設定ソフトウェア
　２１　搭載コンピュータ
　２２　エッジ検知用センサ
　２３　ＩＯボード
　２４　走査アクチュエータ
　２５　駆動制御部
　２６　車輪
　２７　車輪用モータ
　２７ａ　車輪駆動用モータ（第一の駆動系）
　２７ｂ　旋回用モータ（第二の駆動系）
　３１　台車本体
　３１ａ　上段部
　３１ｂ　中段部
　３１ｃ　下段部
　３２　超音波探傷器
　３３　無線通信ユニット
　３４　水タンク
　３５　探傷ヘッド
　３６　探傷ヘッド支持機構
　３７　エッジ検知用センサコントローラ
　３８　バッテリー
　３９　垂直軸
　４０　垂直レール
　４１　取付部
　４２　水平レール
　４３　水平走査軸
　５０　駆動部
　５１　ピニオンギア
　５２　ステアリングターンテーブル
　５３　ラックギア
　５４　出力回転軸
　５５　第１交差軸ギア
　５６　第２交差軸ギア
　５７　軸部材
　５８　懸架構造
　６０　姿勢検出用治具
　６１　接触式プローブ
　７１　検査結果作成部
　７２　パルス信号出力ボード（出力部）
　１００ａ、１００ｂ　全体システム
　２００ａ、２００ｂ　位置測定システム
　３００ａ、３００ｂ　金属板用自走式検査装置

Claims (12)

  1. 　三角測量の原理に基づいて位置を測定する位置測定システムを用いて、金属板を検査する金属板用自走式検査装置であって、
    　金属板表面を走行する台車と、
    　前記台車に搭載された、位置測定システム信号を送信する航法用送信機又は位置測定システム信号を受信する航法用受信機と、
    　前記台車に搭載された、金属板の検査領域を走査する検査用センサを有する探傷ヘッドと、検査結果を作成する検査結果作成部と、を有する検査部と、
    　位置測定システムにより測定した前記台車の位置と、検査を実施する際の前記台車の目標位置とに基づいて、前記台車を前記目標位置まで自律走行させる制御と、前記探傷ヘッドを走査する走査アクチュエータの制御と、を行う制御部と、を備え、
    　前記検査結果作成部が、前記検査用センサによって得られた検査情報と、前記探傷ヘッドの位置情報と、に基づいて前記検査結果を作成する、金属板用自走式検査装置。
  2. 　前記制御部は、前記位置測定システムにより測定した前記台車の位置及び姿勢と、検査を実施する際の前記台車の目標位置及び姿勢とに基づいて、前記台車を前記目標位置及び姿勢まで自律走行させる制御を行う、請求項１に記載の金属板用自走式検査装置。
  3. 　前記検査用センサが、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子である、請求項１又は請求項２に記載の金属板用自走式検査装置。
  4. 　前記探傷ヘッドの位置情報としてパルス信号を用い、
    　制御周期毎に更新される前記探傷ヘッドの位置の変化量に応じたパルス信号を、前記検査用センサに出力する出力部を備える、請求項３に記載の金属板用自走式検査装置。
  5. 　前記出力部で生成されるパルス信号の出力周波数が、前記検査部で設定された単位時間あたりの探傷データ取得回数と、パルス分解能と、前記検査結果の表示分解能との積に同期するように設定され、
    　前記探傷ヘッドの機械走査の速度が、前記検査結果の表示分解能と、探傷データ取得周波数との積で求まる上限速度以下である、請求項４に記載の金属板用自走式検査装置。
  6. 　前記位置測定システムはＩＧＰＳであり、
    　前記航法用受信機が、前記ＩＧＰＳの１つ以上の航法用送信機から射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームを前記位置測定システム信号としてのＩＧＰＳ信号として認識するものである、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の金属板用自走式検査装置。
  7. 　前記位置測定システムはレーザ三角測量技術を用いたものであり、
    　前記航法用送信機が、レーザを投光及び受光する機能を有するレーザ三角測量として構成され、投光したレーザを１つ以上のリフレクタで反射させ、反射光を前記位置測定システム信号として受光する、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の金属板用自走式検査装置。
  8. 　前記台車が、回転可能な少なくとも２つの車輪と、前記車輪を駆動する駆動部を有し、
    　前記駆動部は、前記各車輪に対応して設けられ、前記各車輪を回転駆動する第一の駆動系と、前記台車が走行する金属板面と直行し、かつ前記各車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、前記車輪を９０°以上旋回駆動することが可能な第二の駆動系とにより構成される、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の金属板用自走式検査装置。
  9. 　前記台車に設けられ、検査対象である金属板のエッジを検知するためのエッジ検知用センサをさらに備える、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の金属板用自走式検査装置。
  10. 　三角測量の原理に基づいて位置を測定する位置測定システムを用いて、金属板を検査する金属板用自走式検査方法であって、
    　金属板表面を走行する台車と、
    　前記台車に搭載された、位置測定システム信号を送信する航法用送信機又は位置測定システム信号を受信する航法用受信機と、
    　前記台車に搭載された、金属板の検査領域を走査する検査用センサを有する探傷ヘッドと、検査結果を作成する検査結果作成部と、を有する検査部と、
    　位置測定システムにより測定した前記台車の位置と、検査を実施する際の前記台車の目標位置とに基づいて、前記台車を前記目標位置まで自律走行させる制御と、前記探傷ヘッドを走査する走査アクチュエータの制御と、を行う制御部と、を備える金属板用自走式検査装置を用いて、
    　前記検査結果作成部が、前記検査用センサによって得られた検査情報と、前記探傷ヘッドの位置情報と、に基づいて前記検査結果を作成する、金属板用自走式検査方法。
  11. 　前記制御部は、前記位置測定システムにより測定した前記台車の位置及び姿勢と、検査を実施する際の前記台車の目標位置及び姿勢とに基づいて、前記台車を前記目標位置及び姿勢まで自律走行させる制御を行う、請求項１０に記載の金属板用自走式検査方法。
  12. 　金属板を製造する製造工程と、
    　請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の金属板用自走式検査装置を用いて、前記金属板に存在する欠陥を検査する検査工程と、
    　前記検査工程で得られた検査結果に基づいて前記金属板を選別する選別工程と、を有する金属板の製造方法。
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