JP4576988B2

JP4576988B2 - 検査処理方法及び検査処理装置

Info

Publication number: JP4576988B2
Application number: JP2004332948A
Authority: JP
Inventors: 憲一郎土屋
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2024-11-17
Also published as: JP2006145278A

Description

本発明は検査処理方法及び検査処理装置に関し、詳細には配管などの腐食状態や溶接部の欠陥検査に好適な被破壊検査によって得られた検査画像に対する画像処理技術に関する。

従来、配管の溶接部に対する検査はＸ線透過試験によって行われることが多い。このＸ線透過試験では、被検査部にフィルムを配置し、この被検査部を介在した対向する方向から被検査部にＸ線を照射して透過してくるＸ線をフィルムに撮影するものである。このＸ線透過試験は、記録性の高いフィルムによる検査方法であり、従来より公的な検査として長く採用されてきた。しかし、この従来のＸ線透過試験は迅速性や保存性で問題があった。そこで、検出したＸ線を画像としてデジタル処理した上でモニタに表示させて、かつ画像データとしてメディアに保存することができる方法が公的な検査で採用されつつある。一方、業者間で広く普及した他の非破壊検査方法として、超音波のエコーによる超音波探傷検査がある。この超音波探傷検査は被検査部に超音波を入射して、被検査部に反射してくる超音波のエコーをセンサで検出して欠陥の有無を判断する検査である。この超音波探傷検査においても、取り込んだ超音波のエコー画像モニタに表示し、更にはデータとして保存できる。

このような２つの検査方法による被検査部の非破壊検査結果を１つのモニタ上に表示させて欠陥判定の信頼性を向上させる方法が特許文献１に開示されている。
特開２００４−３０１７２３号公報

しかしながら、上記特許文献１によれば、２つの検査方法による非破壊検査の開始位置が異なることから同じモニタに表示させる際の表示位置がずれてしまうことを解決するために、各検査結果の各画像データの位相をシフトさせて相互に一致させることが開示されているにすぎなかった。よって、単に検査位置を一致させたとしても、Ｘ線センサの取り付位置が被検査部から離隔しているためにＸ線探傷画像は少なくとも幾何学的な誤差を含み、またＸ線探傷画像は被検査部に対して検査するために走査する際の移動機構による走行誤差、更には検査開始位置から再び正確に検査開始位置まで戻って検査するのではなく検査走査長を多少オーバーラップして検出するためにオーバーラップ分の画像を含んでいることになり、Ｘ線探傷画像と被検査体の外周長における超音波探傷画像の各検査の寸法位置を相互に精度良く一致させるには限界があった。

本発明はこのような問題点を解決するためのものであり、Ｘ線探傷画像に対して、オーバーラップ分の画像を除去し、かつＸ線センサの取付位置に伴う誤差を補正する前処理を施し、超音波探傷画像の寸法位置を一致させて精度の高い欠陥判定を行うことができるようにする、検査処理方法及び検査処理装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の検査処理方法によれば、円筒状部材の円周方向に沿った被検査部の内周面に対して円周方向に走査しながらＸ線を照射して被検査部を透過してくるＸ線を被検査部の外周面側で検出してＸ線探傷画像を得る際被検査部の任意に設定した検査開始位置を走査通過して検出するため検査開始位置を通過した通過分の画像を含んだＸ線探傷画像に対して、Ｘ線探傷画像の開始端から誤差部分をおいて設定した終端開始位置と、被検査部に対して走査した検査走査長とから仮の終端終了位置を決定し、終端開始位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像と、仮の終端終了位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像とをそれぞれ切り取る。そして、切り取った２つの画像に含まれる通過分の画像が一致するように切り取った２つの画像を張り合わせる。更には、張り合わせた画像上での終端開始位置で切り離す。次に、切り離した各終端画像を、終端開始位置から後の所定長の位置と仮の終端終了位置から前の所定長の位置との間のＸ線探傷画像の各終端にそれぞれ連結する。よって、Ｘ線探傷画像に対して、オーバーラップ分の画像を除去でき、シームレスなＸ線探傷画像が得られる。

また、連結したＸ線探傷画像の全体の位相長を、超音波探傷画像の全体の位相長に収縮させる位相収縮工程を有することにより、超音波探傷画像の寸法位置を一致させて精度の高い欠陥判定を行うことができる。

更に、位相収縮工程における収縮率は、Ｘ線を検出するＸ線センサと被検査部との離隔長と、被検査部の外周面における検査長との関係により定められる。また、仮の終端終了位置は、被検査部上を走査するために駆動可能な駆動機構の走査移動距離に基づいて仮に定めた位置である。

別の発明としての検査処理装置は、円筒状部材の円周方向に沿った被検査部の内周面に対して円周方向に走査しながらＸ線を照射して被検査部を透過してくるＸ線を被検査部の外周面側で検出して得られたＸ線探傷画像と、被検査部の外周面に対して円周方向に走査しながら超音波を入射して被検査部から反射してくるエコー波に基づいて得られた超音波探傷画像を画像処理する検査処理装置である。そして、本発明の検査処理装置は主に終端連結処理装置を具備している。この終端連結処理装置は、Ｘ線探傷画像を得る際被検査部の任意に設定した検査開始位置を走査通過して検出するため検査開始位置を通過した通過分の画像を含んだＸ線探傷画像に対して、Ｘ線探傷画像の開始端から誤差部分をおいて設定した終端開始位置と、被検査部に対して走査した検査走査長とから仮の終端終了位置を決定し、終端開始位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像と、仮の終端終了位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像とをそれぞれ切り取る。そして、切り取った２つの画像に含まれる通過分の画像が一致するように切り取った２つの画像を張り合わせ、張り合わせた画像上での終端開始位置で切り離す。更に、切り離した各終端画像を、終端開始位置から後の所定長の位置と仮の終端終了位置から前の所定長の位置との間のＸ線探傷画像の各終端にそれぞれ連結する処理を行うのである。更に、本発明の検査処理装置は、終端連結処理部によって連結したＸ線探傷画像の全体の位相長を超音波探傷画像の全体の位相長に収縮する位相収縮処理部を有する。よって、オーバーラップ分の画像を除去し、かつＸ線センサの取付位置に伴う誤差を補正する前処理を施し、超音波探傷画像の寸法位置を一致させて精度の高い欠陥判定を行うことができるようになる。

本発明の検査処理方法は、Ｘ線探傷画像に対して、オーバーラップ分の画像を除去し、かつＸ線センサの取付位置に伴う誤差を補正する前処理を施し、超音波探傷画像の寸法位置を一致させて精度の高い欠陥判定を行うことができる。

図１は本発明の検査処理装置を適用する検査システムの構成を示す概略図である。同図に示す検査システムにおいて、検査の対象となるパイプライン１はその長さが数ｋｍに及んでいる。このパイプライン１は、複数の単管１ａをこれらの軸方向に相互に溶接することで形成されている。以下、このパイプライン１における単管１ａ同士の溶接部２に欠陥があるか否かを判定する際に、本発明の検査処理装置を用いた例について説明する。

図１に示すように、検査の対象となるパイプライン１の内部には、管端部から装填され、被検査部である溶接部２の位置まで自走で移動してきた自走式Ｘ線装置３が装填されている。ここで、図２に示す自走式Ｘ線装置３は、パイプライン１の中を自走可能とするために装置中心から放射状に延び、装置の前後に設けられた支持アーム３１と、支持アーム３１の先端に取り付けられ、パイプライン１の内周面に接地して駆動モータ（図示せず）により回転駆動するタイヤ３２と、装置本体３３に取り付けられ、Ｘ線をパイプライン１の内周面に対して照射するＸ線照射装置３４とを有している。なお、自走式Ｘ線装置３は、上記構成以外に、パイプライン１の溶接部２の裏ビードの状態を撮影するカメラや内部を照らす照明を搭載することも可能である。また、このような構成を有する自走式Ｘ線装置３は、パイプライン１の外部に設けられた検査処理装置４から遠隔操作される。

一方、図１に示すように、パイプライン１の外周側には、パイプライン１の外周面に沿って配されたリング状の溶接ガイドレール７が設置される。図３に示すような、Ｘ線センサ８及び超音波探傷装置９を有する検査装置１０が、操作者により溶接ガイドレール７に取り付けられる。また、検査装置１０は、溶接ガイドレール７に沿って駆動するための、駆動モータ及び駆動ギアなどの駆動機構部を具備する駆動部（図示せず）を有している。更に、Ｘ線センサ８は、パイプライン１の内側に配された検査装置３のＸ線照射装置３４から照射されたＸ線を受信し溶接部２の内部状態の画像を読み取るセンサであって、被検査部となる溶接部２に対向するように検査装置１０に取り付けられている。また、超音波探傷装置９は、被検査部である溶接部２にパルス超音波を入射すると共にエコー波を検出する２つの接触子１１，１２を具備しているパルス反射法による探傷装置である。この２つの接触子１１，１２は、被検査部となる溶接部２を間に挟んで溶接部２の両側にそれぞれ配置されるように検査装置１０に取り付けられている。このようにＸ線センサ８及び接触子１１，１２を含む超音波探傷装置９を搭載した検査装置１０は、溶接ガイドレール７に沿って移動することにより、溶接部２の全周のＸ線探傷検査及び超音波探傷検査を行うのである。これらの検査によって得られたＸ線探傷画像及び超音波探傷画像は有線又は無線で検査処理装置４に送られ、検査処理装置４はネットワーク網５を介して基地等の欠陥判定装置６に送信する。なお、検査処理装置４は、得られた検査画像に対して本発明の画像処理を施し、更には探傷検査の現場における一次欠陥判定処理を行うことができる機能を有してもよい。更に、検査処理装置４を介在せずに、二次欠陥判定処理を行う欠陥判定装置６が直接自走式Ｘ線装置３を遠隔操作し、検査装置１０からＸ線探傷画像及び超音波探傷画像を直接得ることも可能である。

次に、本発明の一実施の形態例に係る検査処理装置の構成について図４に示すブロック構成図を用いて説明する。同図において、本実施の形態例の検査処理装置４は、後述する各構成部の全てを制御するＣＰＵ４１、検査によって得られた超音波探傷画像とＸ線探傷画像を受信する受信部４２、受信部４２により受信した超音波探傷画像とＸ線探傷画像を記憶する画像記憶部４３、各処理プログラムを格納しているＲＡＭ４４、終端連結処理を施したＸ線探傷画像と超音波探傷画像を同一モニタ（図示せず）に表示させる表示部４５、検査で得られたＸ線探傷画像の終端開始位置の設定などの各種の指示を入力する操作入力部４６及び誤差画像を含むＸ線探傷画像から当該誤差画像をカットしたシームレス画像を得るために検出した画像の終端を後述する処理を施す終端連結処理部４７と、終端連結処理部４７によって連結したシームレス画像のＸ線探傷画像の全***相長を超音波探傷画像の全***相長に収縮する位相収縮処理部４８を含んで構成され、各構成部は内部バス４９を介してそれぞれ接続されている。なお、表示部４５は検査処理装置４に具備させる必要はなく、図１の欠陥判定装置６に設けてもよい。

次に、本実施の形態例の検査処理装置を用いた図１に示す検査システムにより検出したＸ線探傷画像と超音波探傷画像に対して画像処理を施す本発明の検査方法について説明する。

図５は本発明の一実施の形態例に係る検査処理方法の基本原理を説明する図である。同図の（ａ）は例えば図１のパイプライン１の溶接部２を探傷検査した際の各探傷画像であり、実線は検出開始から検出終了までの全ての超音波探傷画像５１を示し、破線はＸ線探傷画像５２を示す。このような検査画像の内、Ｘ線探傷画像５２は、検査装置１０の検査走査時検査装置１０が検査開始位置から一周して更に検査開始位置を通過して任意の検査終了位置までのオーバーラップ分の画像５３と、Ｘ線センサ８がパイプライン１の外周面から所定の位置に取り付けられていることによる幾何学誤差及び検査装置１０が溶接ガイドレール７を走行する際に駆動部の駆動機構部、例えばギアの滑り等を主に起因する走行誤差を含んでいる。これに対して、超音波探傷画像５１は、超音波探傷装置９の接触子１１，１２がパイプライン１の外周面に接触して得た超音波画像であるため、誤差分をほとんど含んでいない。このように、Ｘ線探傷画像５２は上述したようにオーバーラップ分画像５３、幾何学誤差及び走行誤差を含んでおり、このままでのＸ線探傷画像５２、つまり誤差画像を含んだＸ線探傷画像５２と超音波探傷画像５１を同一モニタ上に表示して両者を比較参照しても欠陥部の位置や寸法を正確に特定することは不可能である。よって、この誤差画像をカットするために後述する画像処理である終端連結処理を行い、図５の（ｂ）に示すようなシームレスのＸ線探傷画像５４を作成する必要がある。そして、図５の（ｃ）に示すように、作成したシームレスのＸ線探傷画像５４の位相幅に対して、被検査体のパイプライン１の外周面とＸ線センサ取付位置との離隔長と、パイプライン１の直径とで定められる収縮率で収縮させることにより、Ｘ線探傷画像５４の位相長を超音波探傷画像５１の位相長に近似させることができる。従って、超音波探傷画像５１とＸ線探傷画像５４を同一モニタ上に表示して両者を比較参照することにより、ノイズ等と区別して欠陥部の位置を特定でき、また欠陥部の寸法を正確にサイジングでき、強いては欠陥部の判定における信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の検査処理方法の概要を説明するための図６及び図７、並びに検査処理フローを示す図８に従って詳細に説明する。
先ず、オペレータは自走式Ｘ線装置３をパイプライン１の管端部から挿入して、図１の検査処理装置４の入力操作部４６を操作しながら被検査部である溶接部２の位置まで移動させる（ステップＳ１０１）。また、オペレータは検査装置１０を溶接ガイドレール７にセットする（ステップＳ１０２）。そして、自走式Ｘ線装置３のＸ線照射装置３４によるＸ線照射と連動して検査装置１０を被検査部である溶接部２に沿って移動走査してＸ線探傷画像をＸ線センサ８によって検出する（ステップＳ１０３）。また、検査装置１０の超音波探傷装置９が２つの接触子１１，１２によって超音波探傷画像を検出する（ステップＳ１０４）。このような検査を行い、Ｘ線探傷画像と超音波探傷画像を検出する。検出した２つの画像は有線又は無線により検査処理装置４の受信部４２を介して画像記憶部４３に格納される。ここで、図６の（ａ）に示すような帯状表示させたＸ線探傷画像データは、図５の（ａ）に示すように、真の画像データ以外に、上述したような誤差画像データを含んでいる。そこで、先ず、検査処理装置４の終端連結処理部４７は、画像記憶部４３からＸ線探傷画像を読み出し、読み出したＸ線探傷画像に対して任意に終端開始位置（０°）を図６の（ａ）に示すように設定する。そして、図１及び図３の検査装置１０の駆動機構部、例えば駆動モータのパルス数をカウントし、カウントしたパルス数と、既定のパイプライン１の直径から算出した、あるいは既定の外周長とに基づいて仮の終端終了位置（３６０°）を図６の（ａ）に示すように設定する（ステップＳ１０５）。そして、このように設定した２つの終端位置をそれぞれ基準として、所定長の合わせのり位置（図６の（ｂ）に示す−ａ，＋ａ）と、|ａ｜＜｜ｂ｜となるように連結画像位置（図６の（ｂ）に示す＋ｂ，−ｂ）とを設定する（ステップ１０６）。次に、各終端位置における合わせのり位置から連結画像位置までの間、つまり−ａ〜＋ｂ、＋ａ〜−ｂの間に存在する連結画像を図７の（ａ）に示すようにそれぞれ切り取る（ステップＳ１０７）。次に、各連結画像における各終端位置を一致させるために、図７の（ｂ）に示すように、合わせのりの画像７１が互いに重なるように、張り合わせる（ステップＳ１０８）。その上で、図７の（ｃ）に示すように、張り合わせた連結画像を終端開始位置である０°の位置でカットし、開始終端画像と終了終端画像を作成する（ステップ１０９）。そして、作成した開始終端画像と終了終端画像は、図７の（ｄ）に示すように、ステップ１０７で切り取った残りの画像データの各終端画像に、それぞれ連結される（ステップＳ１１０）。以上の処理により、図５の（ｂ）に示すような、検査開始位置から一周して更に検査開始位置を通過して任意の検査終了位置までのオーバーラップ分の画像５３を排除したシームレスのＸ線探傷画像が得られる。その後は、図４の位相収縮処理部４８によって、連結して作成したシームレスのＸ線探傷画像に対して、被検査体の外周長とＸ線センサ取付位置の離隔長に対応する収縮率で収縮させて、図５の（ｃ）に示すように超音波探傷画像５１に近似な画像データのＸ線探傷画像５２にする（ステップＳ１１１）。その上で、収縮させたＸ線探傷画像と超音波探傷画像との位相を、読取位置や欠陥位置を基準にして、一致させる位相一致処理を行う（ステップＳ１１２）。最後に、図４の表示部４５における図９のモニタ９１上に、終端連結処理を施す検査処理方法によって処理されたＸ線探傷画像（図９の画像表示エリア９２）と超音波探傷画像（図９の画像表示エリア９３）を位相一致の状態で表示させる（ステップＳ１１３）。

なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の検査処理装置を適用する検査システムの構成を示す概略図である。図１の自走式Ｘ線装置の概略構成を示す正面図である。図１の検査装置の概略構成を示す平面図である。本発明の一実施の形態例に係る検査処理装置の構成を示すブロック構成図である。本発明の一実施の形態例に係る検査処理方法の基本原理を説明する図である。本発明の検査処理方法の概要を説明するためＸ線探傷画像を示す概略図である。本発明の検査処理方法の概要を説明するためＸ線探傷画像を示す概略図である。別の発明の一実施の形態例に係る検査処理方法による検査処理を示すフローチャートである。本発明の検査処理方法によって処理された検査画像の表示例を示す図である。

符号の説明

１；パイプライン、１ａ；単管、２；溶接部、３；Ｘ線照射装置、
４；検査処理装置、５；ネットワーク網、６；欠陥判定装置、
７；溶接ガイドライン、８；Ｘ線センサ、９；超音波探傷装置、
１０；検査装置、１１，１２；接触子、４１；ＣＰＵ、４２；受信部、
４３；画像記憶部、４４；ＲＡＭ、４５；表示部、４６；操作入力部、
４７；終端連結処理部、４８；位相収縮処理部、４９；内部バス。

Claims

円筒状部材の円周方向に沿った被検査部の内周面に対して円周方向に走査しながらＸ線を照射して被検査部を透過してくるＸ線を被検査部の外周面側で検出して得られたＸ線探傷画像と、被検査部の外周面に対して円周方向に走査しながら超音波を入射して被検査部から反射してくるエコー波に基づいて得られた超音波探傷画像とを画像処理する検査処理方法において、
前記Ｘ線探傷画像を得る際被検査部の任意に設定した検査開始位置を走査通過して検出するため検査開始位置を通過した通過分の画像を含んだ前記Ｘ線探傷画像に対して、前記Ｘ線探傷画像の開始端から誤差部分をおいて設定した終端開始位置と、被検査部に対して走査した検査走査長とから仮の終端終了位置を決定し、終端開始位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像と、仮の終端終了位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像とをそれぞれ切り取る工程と、
切り取った２つの画像に含まれる通過分の画像が一致するように切り取った２つの画像を張り合わせる工程と、
張り合わせた画像上での終端開始位置で２つの終端画像に切り離す工程と、
切り離した各終端画像を、終端開始位置から後の所定長の位置と仮の終端終了位置から前の所定長の位置との間の前記Ｘ線探傷画像の各終端にそれぞれ連結する工程と
を有することを特徴とする検査処理方法。
連結した前記Ｘ線探傷画像の全体の位相長を、前記超音波探傷画像の全体の位相長に収縮させる位相収縮工程を有する請求項１記載の検査処理方法。
前記位相収縮工程における収縮率は、Ｘ線を検出するＸ線センサと被検査部との離隔長と、被検査部の外周面における検査長との関係により定める請求項２記載の検査処理方法。
前記仮の終端終了位置は、被検査部上を走査するために駆動可能な駆動機構の走査移動距離に基づいて仮に定めた位置である請求項１記載の検査処理方法。
円筒状部材の円周方向に沿った被検査部の内周面に対して円周方向に走査しながらＸ線を照射して被検査部を透過してくるＸ線を被検査部の外周面側で検出して得られたＸ線探傷画像と、被検査部の外周面に対して円周方向に走査しながら超音波を入射して被検査部から反射してくるエコー波に基づいて得られた超音波探傷画像を画像処理する検査処理装置において、
前記Ｘ線探傷画像を得る際被検査部の任意に設定した検査開始位置を走査通過して検出するため検査開始位置を通過した通過分の画像を含んだ前記Ｘ線探傷画像に対して、前記Ｘ線探傷画像の開始端から誤差部分をおいて設定した終端開始位置と、被検査部に対して走査した検査走査長とから仮の終端終了位置を決定し、終端開始位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像と、仮の終端終了位置を基準に所定長の前後の各位置の間の画像とをそれぞれ切り取り、切り取った２つの画像に含まれる通過分の画像が一致するように切り取った２つの画像を張り合わせ、張り合わせた画像上での終端開始位置で２つの終端画像に切り離し、切り離した各終端画像を、終端開始位置から後の所定長の位置と仮の終端終了位置から前の所定長の位置との間の前記Ｘ線探傷画像の各終端にそれぞれ連結する処理を行う終端連結処理部を具備することを特徴とする検査処理装置。
前記終端連結処理部によって連結したＸ線探傷画像の全体の位相長を前記超音波探傷画像の全体の位相長に収縮する位相収縮処理部を有する請求項５記載の検査処理装置。