KR102626472B1 - 금속판용 자주식 검사 장치 및 검사 방법, 그리고 금속판의 제조 방법 - Google Patents

금속판용 자주식 검사 장치 및 검사 방법, 그리고 금속판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 탐상 데이터의 정보량이 방대해지는 경우여도, 효율적으로 검사 결과를 작성할 수 있는, 금속판용 자주식 검사 장치 및 검사 방법, 그리고 당해 검사 장치를 사용한 금속판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치 (300a, 300b) 는, 금속판 표면을 주행하는 대차 (14) 와, 항법용 송신기 (12b) 또는 항법용 수신기 (12a) 와, 금속판 (10) 의 검사 영역을 주사하는 검사용 센서를 갖는 탐상 헤드 (35) 와, 검사 결과를 작성하는 검사 결과 작성부 (71) 를 갖는 검사 기기 (15) 와, 위치 측정 시스템에 의해 측정한 대차 (14) 의 위치와, 대차 (14) 의 위치인 목표 위치에 기초하여, 대차 (14) 를 당해 목표 위치까지 자율 주행시키는 제어와, 탐상 헤드 (35) 를 주사하는 제어를 실시하는 제어부를 구비하고, 검사 결과 작성부 (71) 가, 검사용 센서에 의해 얻어진 검사 정보와, 탐상 헤드 (35) 의 위치 정보에 기초하여 검사 결과를 작성한다.

Description

금속판용 자주식 검사 장치 및 검사 방법, 그리고 금속판의 제조 방법
본 발명은, 위치 측정 시스템을 사용한 금속판용 자주식 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 그 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여 금속판의 결함을 검사하는 공정을 갖는 금속판의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 강판 등의 금속판의 품질을 보증하기 위해서, 금속판 표면에 존재하는 흠집이나 금속판 내부에 존재하는 결함 (이하, 간단히 내부 결함이라고도 한다.) 을, 초음파 탐상으로 검사하는 것이 실시되고 있다.
최근, 금속판 표면의 흠집이나 내부 결함을 검사하는 장치로서, 자주식 검사 장치가 개발되고 있다. 가장 단순한 자주식 검사 장치로서는, 금속판 상을 이동할 수 있는 장치에 탐상 헤드를 탑재한 것이 있다. 이와 같은 검사 장치에서는, 피검사판의 전체면을 주사하기 위해서, 피검사판의 주위에 리브판 등을 장착할 필요가 있다.
특허문헌 1 에 개시된 자주식 검사 장치는, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 크롤러 대차 (8) 는 캐터필러상의 트레드 (8a) 로 주행하고, 횡 방향으로 이동할 때는, 횡 방향 이동 차륜 (8b) 으로 주행한다. 크롤러 대차 (8) 의 전후에는 금속판 단연 (端緣) 검출 센서 (2b) 가 형성되고, 가이드 레일에 금속판 상의 흠집을 검사하는 탐촉자 (2a) 가 형성되어 있다. 크롤러 대차 (8) 는, 금속판 (1) 의 단연에 형성된 메저 A 와, 금속판 (1) 의 기준점 (P) 에 형성된 자유롭게 신축할 수 있는 메저 B 에 의해 탐사 위치를 산출할 수 있도록 구성되어 있다.
자주식 검사 장치의 위치를 측정하는 수법으로서는, 예를 들어, 유도선을 주행 경로에 설치하는 방법이 알려져 있다. 또, 다른 수법으로서는, 주행 경로의 플로어면이나 천정면을 카메라로 촬영하고, 그 영상을 화상 처리하는 방법이 알려져 있다. 또, 다른 수법으로서는, 자주식 검사 장치에 자이로 센서를 탑재하고, 주행 속도와 각속도를 고속으로 적산하여, 현재 위치를 산출하는 방법이 알려져 있다.
특허문헌 2 에 개시된 탐상 장치는, 삼각측량의 원리에 기초하여 옥내 공간 내에서의 자기 위치 측정을 실시하는 위치 측정 시스템을 사용하여, 금속판을 검사하는 금속판용 자주식 검사 장치이다. 실시예에 있어서는, JISG0801 압력 용기용 강판의 초음파 탐상 검사 방법으로서, 수직 탐상법에 의한 사례를 소개하고 있다. 수직 탐상법은 펄스 반사법의 하나이며, 탐상 헤드 1 개당 1 개의 초음파 발신원 (진동자) 을 갖고, 검사 데이터로서는 1 차 정보인 반사 에코 (A 스코프) 가 된다. A 스코프에 포함되는 정보 중, 결함 에코 피크 높이로부터 「결함의 정도」, 초음파 전파 시간부터 「결함의 깊이 방향 위치」의 정보를 추출하고 있다. 검사 데이터는 리얼 타임으로 연산되는 검사 위치 정보와 함께, 탑재 컴퓨터로부터 호스트 컴퓨터로 전달된다. 그리고, 금속판 내부의 결함의 배치를, 금속판 평면 상에서 맵화 처리하고, 표시함으로써, 결함의 평면적인 배치를 가시화하고 있다.
JISG0801 에는, 원자로, 보일러, 압력 용기 등에 사용하는 두께 6 mm 이상, 300 mm 이하의 탄소강 또는 합금강의 강판에 대한 자동 또는 수동에 의한 초음파 검사 방법에 대해 규정되어 있다. 강판의 두께가 60 mm 를 초과하는 초음파 검사에서는, 탐촉자의 종류는 수직 탐촉자로 지정되어 있다. 일반적으로, 판두께가 두꺼워질수록, 전파 경로에서의 초음파의 산란과 감쇠에 의해 S/N 비는 저하한다.
그런데, 1980 년대부터 초음파 페이즈드 어레이 기술의 개발이 진행되고, 21 세기의 초두에는 새로운 기술 분야로서 원숙기를 맞이하고 있다. 페이즈드 어레이 기술에서는, 탐상 헤드에 복수의 초음파 발신원 (진동자) 을 사용하고 있고, 발신 타이밍을 전기적으로 제어함으로써, 빔의 방향, 집속점을 자유롭게 변경할 수 있다. 요컨대, 집속점을 판두께 방향으로 제어함으로써 S/N 비를 향상시켜, 종래에는 곤란했던 두께 300 mm 를 초과하는 강판에 개재하는 미소 결함의 검출이 가능해지고 있다.
일본 공개특허공보 평5-172798호 일본 특허 제5954241호
특허문헌 1 및 2 에 있어서, 검사 기기로서 페이즈드 어레이법을 사용하는 경우, 탐상 데이터의 정보량이 방대해진다. 이와 같이, 탐상 데이터의 정보량이 방대해진 경우에는, 호스트 컴퓨터에의 데이터 전달에 지장이 생긴다는 문제가 있다.
또, 검사 기기에 페이즈드 어레이법을 사용한 경우, 검사 데이터의 1 차 정보는 반사 에코이기 때문에, 복수의 진동자로부터 발진되는 빔의 경로 연산, 및 동일 경로를 고려한 탐상 결과의 판독 등이 복잡하다. 그 때문에, 검사 데이터를 탐상기와 독립시키고, 호스트 컴퓨터에 탐상 결과의 묘화 기능을 갖게 하는 것은 기술적으로도 어렵다. 이 이유 때문에, 검사용 센서로서는 전용기를 사용하고, 당해 전용기의 기능을 사용하여 탐상 결과를 묘화하는 것이 일반적이다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 탐상 데이터의 정보량이 방대해지는 경우여도 효율적으로 검사 결과를 작성할 수 있는, 금속판용 자주식 검사 장치 및 검사 방법, 그리고 당해 검사 장치를 사용한 금속판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 실시했다. 본 발명자들은, 검토의 과정에서, 소정의 검사부, 소정의 제어부 등을 구비하고, 검사용 센서에 의해 얻어진 검사 정보와, 탐상 헤드의 위치 정보에 기초하여 검사 결과를 작성하도록 금속판용 자주식 검사 장치를 구성했다. 본 발명자들은, 이 구성을 구비하는 금속판용 자주식 검사 장치에 의해, 탐상 데이터의 정보량이 방대해지는 경우여도, 검사 결과를 효율적으로 작성할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명에 이르렀다. 상기 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다.
[1] 삼각측량의 원리에 기초하여 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 사용하여, 금속판을 검사하는 금속판용 자주식 검사 장치로서,
금속판 표면을 주행하는 대차와,
상기 대차에 탑재된, 위치 측정 시스템 신호를 송신하는 항법용 송신기 또는 위치 측정 시스템 신호를 수신하는 항법용 수신기와,
상기 대차에 탑재된, 금속판의 검사 영역을 주사하는 검사용 센서를 갖는 탐상 헤드와, 검사 결과를 작성하는 검사 결과 작성부를 갖는 검사부와,
위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치까지 자율 주행시키는 제어와, 상기 탐상 헤드를 주사하는 주사 액추에이터의 제어를 실시하는 제어부를 구비하고,
상기 검사 결과 작성부가, 상기 검사용 센서에 의해 얻어진 검사 정보와, 상기 탐상 헤드의 위치 정보에 기초하여 상기 검사 결과를 작성하는, 금속판용 자주식 검사 장치.
[2] 상기 제어부는, 상기 위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치 및 자세와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치 및 자세에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치 및 자세까지 자율 주행시키는 제어를 실시하는, [1] 에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[3] 상기 검사용 센서가, 복수의 초음파 진동자가 배열된 페이즈드 어레이 탐촉자인, [1] 또는 [2] 에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[4] 상기 탐상 헤드의 위치 정보로서 펄스 신호를 사용하고,
제어 주기마다 갱신되는 상기 탐상 헤드의 위치의 변화량에 따른 펄스 신호를, 상기 검사용 센서에 출력하는 출력부를 구비하는, [3] 에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[5] 상기 출력부에서 생성되는 펄스 신호의 출력 주파수가, 상기 검사부에서 설정된 탐상 데이터 취득 주파수와, 펄스 분해능과, 상기 검사 결과의 표시 분해능의 곱에 동기하도록 설정되고,
상기 탐상 헤드의 기계 주사의 속도가, 상기 검사 결과의 표시 분해능과, 상기 탐상 데이터 취득 주파수의 곱으로 구해지는 상한 속도 이하인, [4] 에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[6] 상기 위치 측정 시스템은 IGPS 이며,
상기 항법용 수신기가, 상기 IGPS 의 1 개 이상의 항법용 송신기로부터 사출된 회전 팬 빔을 수신하고 이 회전 팬 빔을 상기 위치 측정 시스템 신호로서의 IGPS 신호로서 인식하는 것인, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[7] 상기 위치 측정 시스템은 레이저 삼각측량 기술을 사용한 것이며,
상기 항법용 송신기가, 레이저를 투광 및 수광하는 기능을 갖는 레이저 삼각측량으로서 구성되고, 투광한 레이저를 1 개 이상의 리플렉터로 반사시키고, 반사광을 상기 위치 측정 시스템 신호로서 수광하는, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[8] 상기 대차가, 회전 가능한 적어도 2 개의 차륜과, 상기 차륜을 구동하는 구동부를 갖고,
상기 구동부는, 상기 각 차륜에 대응하여 형성되고, 상기 각 차륜을 회전 구동하는 제 1 구동계와, 상기 대차가 주행하는 금속판면과 직행하고, 또한 상기 각 차륜에 대해 대차 중심 측으로 오프셋하는 축둘레로, 상기 차륜을 90°이상 선회 구동하는 것이 가능한 제 2 구동계에 의해 구성되는, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[9] 상기 대차에 형성되고, 검사 대상인 금속판의 에지를 검지하기 위한 에지 검지용 센서를 추가로 구비하는, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치.
[10] 삼각측량의 원리에 기초하여 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 사용하여, 금속판을 검사하는 금속판용 자주식 검사 방법으로서,
금속판 표면을 주행하는 대차와,
상기 대차에 탑재된, 위치 측정 시스템 신호를 송신하는 항법용 송신기 또는 위치 측정 시스템 신호를 수신하는 항법용 수신기와,
상기 대차에 탑재된, 금속판의 검사 영역을 주사하는 검사용 센서를 갖는 탐상 헤드와, 검사 결과를 작성하는 검사 결과 작성부를 갖는 검사부와,
위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치까지 자율 주행시키는 제어와, 상기 탐상 헤드를 주사하는 주사 액추에이터의 제어를 실시하는 제어부를 구비하는 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하고,
상기 검사 결과 작성부가, 상기 검사용 센서에 의해 얻어진 검사 정보와, 상기 탐상 헤드의 위치 정보에 기초하여 상기 검사 결과를 작성하는, 금속판용 자주식 검사 방법.
[11] 상기 제어부는, 상기 위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치 및 자세와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치 및 자세에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치 및 자세까지 자율 주행시키는 제어를 실시하는, [10] 에 기재된 금속판용 자주식 검사 방법.
[12] 금속판을 제조하는 제조 공정과,
[1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여, 상기 금속판에 존재하는 결함을 검사하는 검사 공정과,
상기 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 상기 금속판을 선별하는 선별 공정을 갖는 금속판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 탐상 데이터의 정보량이 방대해지는 경우여도 효율적으로 검사 결과를 작성할 수 있는, 금속판용 자주식 검사 장치 및 검사 방법, 그리고 당해 검사 장치를 사용한 금속판의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치는, 특히 검사 기기에 초음파 페이즈드 어레이 기술을 사용하는 경우에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전체 시스템의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전체 시스템의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3a 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전체 시스템의 블록도이다.
도 3b 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 위치 측정 시스템의 블록도이다.
도 4a 는, 제어 주기마다 갱신되는 탐상 헤드 위치의 변화량을 설명하기 위한, 펄스와 시간의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 4b 는, 제어 주기마다 갱신되는 탐상 헤드 위치의 변화량을 설명하기 위한, 펄스와 시간의 관계의 다른 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치에 사용되는 대차를 나타내는 측면도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치에 사용되는 대차를 나타내는 A-A 선에 의한 수평 단면도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치에 사용되는 대차를 나타내는 정면도이다.
도 8 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치에 사용되는 대차의 구동부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 9a 는, 금속판용 자주식 검사 장치를 좌우 이동시킬 때의 스티어링 상태를 나타내는 개략도이다.
도 9b 는, 금속판용 자주식 검사 장치를 경사 이동시킬 때의 스티어링 상태를 나타내는 개략도이다.
도 9c 는, 금속판용 자주식 검사 장치를 전후 이동시킬 때의 스티어링 상태를 나타내는 개략도이다.
도 9d 는, 금속판용 자주식 검사 장치를 초신지 선회시킬 때의 스티어링 상태를 나타내는 개략도이다.
도 10 은, 금속판의 위치 및 자세 정보를 취득하는 수법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 은, 금속판의 위치 및 자세 정보를 취득할 때의 시스템 구성을 나타내는 도면이다.
도 12 는, 금속판의 위치 및 자세 검출과, 목표 위치 및 검사 경로의 설정 방법의 플로 차트이다.
도 13 은, 금속판의 위치 및 자세 검출의 작업 플로에 있어서의 판단 (板端) 의 측정점에 기초하여 설정하는 좌표계를 나타내는 도면이다.
도 14a 는, JISG0801 압력 용기용 강판의 초음파 탐상 검사 방법의 「7.6 탐상 지점 (주사 지점 및 범위)」에 규정된 주사 구분 및 탐상 지점을 설명하는 도면이다.
도 14b 는, JISG0801 압력 용기용 강판의 초음파 탐상 검사 방법의 「7.6 탐상 지점 (주사 지점 및 범위)」에 규정된 주사 구분 및 탐상 지점을 설명하는 도면이다.
도 14c 는, JISG0801 압력 용기용 강판의 초음파 탐상 검사 방법의 「7.6 탐상 지점 (주사 지점 및 범위)」에 규정된 주사 구분 및 탐상 지점을 설명하는 도면이다.
도 15a 는, 탐상에 있어서 얻어지는 1 차 정보인 A 스코프의 개념도이다.
도 15b 는, A 스코프에 있어서의 탐촉자 수신 음압과 초음파 전파 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15c 는, A 스코프와 주사 위치의 정보와 연관시켜 피탐상재의 수직 단면에 관한 맵화 표시를 실시하는 B 스코프의 개념도이다.
도 15d 는, B 스코프에 있어서의, 피탐상재의 XZ 면에서 얻어지는 정보를 나타내는 개념도이다.
도 15e 는, 피탐상재의 수평 단면에 관한 맵화 표시를 실시하는 C 스코프의 개념도이다.
도 15f 는, C 스코프에 있어서의, 피탐상재의 XY 면에서 얻어지는 정보를 나타내는 개념도이다.
도 16 은, 금속판 내부에 존재하는 흠집 (결함) 의 예를 나타내는 도면이다.
도 17 은, 도 16 에 나타낸 금속판 내부의 흠집 (결함) 의 배치를 금속판 평면 상에서 맵화 처리하여 표시한 예를 나타내는 도면이다.
도 18 은, 흠집 (결함) 의 깊이 방향 위치의 정보를 추가하여, 금속판 내부의 흠집 (결함) 의 배치를 두께 방향으로도 파악한 예를 나타내는 도면이다.
도 19 는, 4 주변 탐상 시의 대차의 움직임을 설명하기 위한 설명도이다.
도 20a 는, 금속판 내부 탐상 시에 대차가 좌측으로 이동할 때의 움직임을 설명하기 위한 설명도이다.
도 20b 는, 금속판 내부 탐상 시의 대차가 우측으로 이동할 때의 움직임을 설명하기 위한 설명도이다.
도 21a 는, 금속판 4 주변 탐상을 2 주 (周) 실시했을 때의 검사 위치 및 경로를 나타내는 도면이다.
도 21b 는, 금속판 내부를 압연 방향으로 검사를 실시한 경우의 검사 위치 및 경로를 나타내는 도면이다.
도 21c 는, 금속판 내부를 압연 방향으로 검사를 실시한 경우의 검사 위치 및 경로를 나타내는 도면이다.
도 21d 는, 금속판 내부를 압연 방향으로 검사를 실시한 경우의 검사 위치 및 경로를 나타내는 도면이다.
도 21e 는, 금속판 내부를 압연 방향으로 검사를 실시한 경우의 검사 위치 및 경로를 나타내는 도면이다.
도 22 는, 종래의 자주식 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 단, 발명의 범위는 도시예로 한정되지 않는다.
본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치는, 삼각측량의 원리에 기초하여 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 사용하여, 금속판을 검사하는 금속판용 자주식 검사 장치이다. 본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치는, 금속판 표면을 주행하는 대차와, 대차에 탑재된, 위치 측정 시스템 신호를 송신하는 항법용 송신기 또는 위치 측정 시스템 신호를 수신하는 항법용 수신기와, 대차에 탑재된, 금속판의 검사 영역을 주사하는 검사용 센서를 갖는 탐상 헤드와, 검사 결과를 작성하는 검사 결과 작성부를 갖는 검사부와, 위치 측정 시스템에 의해 측정한 대차의 위치와, 검사를 실시할 때의 대차의 목표 위치에 기초하여, 대차를 목표 위치까지 자율 주행시키는 제어와, 탐상 헤드를 주사하는 주사 액추에이터의 제어를 실시하는 제어부를 구비하고, 검사 결과 작성부가, 검사용 센서에 의해 얻어진 검사 정보와, 탐상 헤드의 위치 정보에 기초하여 검사 결과를 작성한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
또한, 본 발명에 있어서, 검사를 실시할 때의 대차의 위치를, 간단히 목표 위치라고도 한다. 또, 본 발명에 있어서 「결함」이란, 금속판 내부에 존재하는 이물질, 균열, 공공 등의 내부 결함을 의미한다. 또, 본 발명에 있어서 「대차의 자세」란, 삼차원 공간에 있어서, 검사 시의 대차의 방향을 기준으로 했을 때의, 당해 기준에 대한 대차의 기울기를 의미한다. 또, 이하의 설명에서는, 금속판의 일례로서 강판을 사용하는 것을 상정한 설명을 하고 있지만, 본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치는, 알루미늄판이나 구리판 등 여러 가지 금속판의 검사에도 적용 가능하다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전체 시스템 (100a) 의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전체 시스템 (100b) 의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 3a 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전체 시스템 (100a) 을 나타내는 블록도이다. 도 3b 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 위치 측정 시스템 (200b) 의 블록도이다.
제 1 실시형태에 관련된 전체 시스템 (100a) 은, 위치 측정 시스템 (200a) 과, 금속판용 자주식 검사 장치 (300a) 를 갖는다.
위치 측정 시스템 (200a) 은, 복수의 항법용 송신기 (11a) 와, 항법용 수신기 (12a) 와, 위치 연산용 소프트웨어 (16) 를 포함하는 호스트 컴퓨터 (13) 를 갖는다. 위치 측정 시스템 (200a) 은, 삼각측량의 원리에 기초하여 옥내 공간 내에서의 자기 위치 측정을 실시한다. 위치 측정 시스템 (200a) 은, 예를 들어, IGPS (Indoor Global Position System) 를 사용할 수 있다.
일반적으로, 위성 항법 시스템 (GPS : Global Position System) 은, 3 개 이상의 GPS 인공위성을 사용하여 GPS 수신기의 위치에 부합하는 3 차원 좌표값 (이하, 「좌표값」이라고 한다) 을 인식 및 결정하는 장치이다. 이와 같은 개념을 옥내에 적용한 위치 측정 시스템이 IGPS 이다. IGPS 는, 예를 들어, 미국 특허 제 6,501,543호 명세서에 상세하게 기재되어 있다.
제 1 실시형태에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치 (300a) 는, 예를 들어, 금속판 (10) 상을 주행하는 대차 (14) 와, 대차 (14) 에 탑재된 항법용 수신기 (12a) 와, 대차 (14) 에 탑재된 탐촉자 (검사용 센서) 를 구비한 탐상 헤드 (35) 를 포함하는 검사 기기 (검사부) (15) 와, 대차 (14) 를 소정의 목표 위치로 자율 주행시키기 위한 소프트웨어를 포함하는 호스트 컴퓨터 (13) 를 갖는다.
위치 측정 시스템 (200a) 에 있어서, 각 항법용 송신기 (11a) 는, 2 개의 회전 팬 빔 (선형 빔) 을 사출한다. 회전 팬 빔은 레이저 팬 빔이어도 되고, 다른 광 방사 수단이어도 된다. 항법용 수신기 (12a) 는 송신기로부터 사출되는 회전 팬 빔을 수신하여, 다수의 송신기로부터의 상대적 위치를 파악할 수 있도록 되어 있다. 이때, 회전 팬 빔은 소정의 각도로 어긋나 있고, 이것을 수신하는 수신기의 좌표값, 즉, 위치 또는 높이를 측정할 수 있다. 항법용 수신기 (12a) 에 있어서의 수신 정보는 호스트 컴퓨터 (13) 에 무선 전송되고, 호스트 컴퓨터 (13) 에 의해, 삼각측량의 원리에 따라, 항법용 수신기 (12a) 의 위치를 연산한다. 따라서, 항법용 수신기 (12a) 의 위치를 이와 같은 수법으로 연산함으로써, 항법용 수신기 (12a) 를 탑재한 주행 중의 대차 (14) 의 현재 위치, 자세 정보를 리얼 타임으로 얻을 수 있다.
도 2 에는, 제 2 실시형태에 관련된 전체 시스템 (100b) 의 개략 구성을 나타낸다. 전체 시스템 (100b) 은, 위치 측정 시스템 (200b) 과, 금속판용 자주식 검사 장치 (300b) 를 갖는다. 제 1 실시형태의 금속판용 자주식 검사 장치 (300a) 는 위치 측정 시스템 신호를 수신하는 항법용 수신기 (12a) 를 구비하는 데에 대해, 제 2 실시형태의 금속판용 자주식 검사 장치 (300b) 는 위치 측정 시스템 신호를 송신하는 항법용 송신기 (12b) 를 구비한다.
도 3b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태에 관련된 위치 측정 시스템 (200b) 은, 대차 (14) 의 상부에 설치한 항법용 송신기 (12b) 와, 복수의 리플렉터 (11b) 와, 위치 연산용 소프트웨어 (16) 를 포함하는 호스트 컴퓨터 (13) 를 갖는다. 제 2 실시형태에 관련된 위치 측정 시스템 (200b) 은, 삼각측량의 원리에 기초하여 옥내 공간 내에서의 자기 위치 측정을 실시한다. 제 2 실시형태에 관련된 위치 측정 시스템 (200b) 은, 예를 들어, 오피스 빌딩 내 등을 자율 주행하는 청소 로봇에 탑재되는 레이저 삼각측량 기술을 사용할 수 있다 (예를 들어, http://robonable.typepad.jp/news/2009/11/25subaru.html 참조).
금속판용 자주식 검사 장치 (300b) 는, 예를 들어, 금속판 (10) 상을 주행하는 대차 (14) 와, 대차 (14) 의 상부에 형성된 항법용 송신기 (12b) 와, 검사용 센서인 탐촉자를 구비한 탐상 헤드 (35) 를 포함하는 검사 기기 (15) 와, 대차 (14) 를 소정의 목표 위치로 자율 주행시키기 위한 소프트웨어를 포함하는 상기 호스트 컴퓨터 (13) 를 갖는다.
제 2 실시형태에 있어서, 항법용 송신기 (12b) 는 레이저 삼각측량 기술을 사용하여 구성된다. 대차 (14) 의 자율 주행은, 레이저 삼각측량인 항법용 송신기 (12b) 와, 예를 들어 벽면에 설치한 리플렉터 (11b) 에 의해 실시한다. 항법용 송신기 (12b) 는, 예를 들어 대차 (14) 의 상부에 형성되고, 레이저를 투광 및 수광하는 기능을 갖는다. 항법용 송신기 (12b) 로부터 360°레이저 (L) 를 투광하고, 리플렉터 (11b) 로부터의 반사광을 위치 측정 시스템 신호로서 수광한다. 반사광이 되돌아올 때까지의 시간으로부터 거리를 인식하고, 또한 각도로부터 각 리플렉터 (11b) 의 방향을 인식하고, 사전에 등록한 리플렉터 (11b) 의 좌표 위치와 비교함으로써, 항법용 송신기 (12b) 의 위치나 방향을 산출하는 것이 가능하다. 따라서, 항법용 송신기 (12b) 의 위치를 이와 같은 수법으로 연산함으로써, 항법용 송신기 (12b) 를 탑재한 주행 중의 대차 (14) 의 현재 위치, 자세 정보를 리얼 타임으로 얻을 수 있다.
이하에서 설명하는 구성에서는, 제 1 실시형태에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치 (300a) 를 사용하고, 위치 측정 시스템 (200a) 을 사용한 경우를 예로 들어 설명한다. 이하에서 설명하는 구성은, 제 2 실시형태에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치 (300b) 에도 적용 가능하다. 또, 이하에서 설명하는 구성은, 대차의 위치 정보 및 자세 정보를 사용한 예로 설명한다. 단, 검사하는 금속판이 수평인 지면에 대해 경사가 없는 평면에 평행이 되도록 놓여져 있고, 또한 대차의 자세가 일정하게 유지될 수 있는 경우에는, 자세의 정보는 불필요하다.
호스트 컴퓨터 (13) 는, 도 3a 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 상기 서술한 항법용 수신기 (12a) 의 위치를 연산하기 위한 위치 연산용 소프트웨어 (16) 와, 검사를 실시할 때의 대차 (14) 의 목표 위치 및 대차 (14) 의 자세 정보를 설정하는 설정 소프트웨어 (17) 를 갖는다.
도 3a 에 나타내는 바와 같이, 대차 (14) 는, 예를 들어, 상기 서술한 위치 측정 시스템 (200a) 의 일부인 항법용 수신기 (12a) 와, 탐상 헤드 (35) 및 검사 결과 작성부 (71) 를 포함하는 검사 기기 (15) 와, 탑재 컴퓨터 (21) 와, 금속판 (10) 의 에지를 검지하는 에지 검지용 센서 (22) 와, IO 보드 (23) 와, 탐상 헤드 (35) 를 주사하는 주사 액추에이터 (24) 와, 컨트롤러 및 드라이버를 포함하는 구동 제어부 (25) 와, 주행하기 위한 차륜 (26) 과, 차륜 구동용 및 선회용의 차륜용 모터 (27) 를 구비한다. 여기서, 호스트 컴퓨터 (13) 에 탑재한 위치 연산용 소프트웨어 (16) 및 설정 소프트웨어 (17) 는 탑재 컴퓨터 (21) 에 인스톨해도 된다.
탑재 컴퓨터 (21) 는, 위치 측정 시스템 (200a) 에 의해 측정한 대차 (14) 의 위치 및 자세와, 검사를 실시할 때의 대차 (14) 의 목표 위치 및 자세에 기초하여, 대차 (14) 를 당해 목표 위치 및 자세까지 자율 주행시키는 제어와, 탐상 헤드 (35) 를 주사하는 주사 액추에이터 (24) 의 제어를 실시하는 제어부를 갖는다. 탐상 헤드 (35) 는, 대차 (14) 의 목표 위치에서 주사된다. 이 자율 주행에서는, 예를 들어, 먼저 전술한 호스트 컴퓨터 (13) 에 있어서의 연산 결과인 대차 (14) 의 현재 위치 및 자세와, 검사를 실시할 때의 대차 (14) 의 목표 위치 및 자세와, 주사 액추에이터 (24) 의 목표 위치에 관한 정보가, 각각 대차 (14) 에 탑재된 탑재 컴퓨터 (21) 에 무선 전송된다. 다음으로, 탑재 컴퓨터 (21) 에 있어서, 목표 위치 및 자세에 대한 현재 위치 및 자세의 편차를 연산한다. 그리고, 동 편차 중 대차 본체의 위치 및 자세에 의존하는 편차가 0 이 되도록, 구동 제어부 (25) 로부터 차륜용 모터 (27) 로 제어 신호를 출력하고, 차륜 (26) 의 속도, 스티어링 각도의 피드백 제어를 실시함으로써 목표 위치 및 자세까지 대차 (14) 의 자율 주행을 실시한다. 또한, 상기 서술한 자세의 정보가 불필요한 경우에는, 탑재 컴퓨터 (21) 를, 위치 측정 시스템 (200a) 에 의해 측정한 대차 (14) 의 위치와, 검사를 실시할 때의 대차 (14) 의 목표 위치에 기초하여, 대차 (14) 를 당해 목표 위치까지 자율 주행시키는 제어와, 탐상 헤드 (35) 를 주사하는 주사 액추에이터 (24) 의 제어를 실시하는 제어부를 갖는 구성으로 해도 된다.
탑재 컴퓨터 (21) 의 검사용 센서 (탐촉자) 에 있어서의 주사의 제어에 대해 설명한다. X 방향 및 Y 방향의 2 차원의 결함 이미지를 묘사하는 경우, 주사 방법으로서 예를 들어 펄스 반사법을 사용하는 경우에는, 탐상 헤드 (35) 를 X 방향 및 Y 방향으로 기계적인 직사각형 주사함으로써, 탐촉자의 주사를 제어한다. 또, 주사 방법으로서 예를 들어 페이즈드 어레이법을 사용하는 경우에는, X 방향으로의 전자적인 빔 주사와, Y 방향으로의 탐상 헤드 (35) 의 기계 주사를 제어한다. 탐상 헤드 (35) 의 기계 주사의 제어는 주사 액추에이터 (24) 에 의해 실시한다. 페이즈드 어레이의 탐상 헤드 (35) 는, 복수의 초음파 발신원 (진동자) 을 가지고 있고, 전자적인 빔 주사가 가능한 거리는 진동자의 폭, 배치 피치, 수에 의존한다. 탐상 헤드 (35) 의 내부 구조에는 높은 제작 정밀도가 요구되기 때문에, 일반적으로 종래의 수직 탐촉자의 탐상 헤드에 비해 고가가 된다. 탐상 헤드 (35) 가 고장난 경우의 교환 등, 보전성을 고려한 경우, 진동자의 수는 10 ~ 128 정도로 구성하는 것이 일반적이다. 예를 들어 X 방향으로의 빔 주사 거리가 120 mm, 금속판의 X 방향 치수가 5000 mm 인 경우, 금속판 전체면을 탐상하기 위해서는 빔 주사로 부족한 분을 대차 (14) 의 차륜에 의한 100 mm 의 피치 주행으로 보충한다. 또, 예를 들어 Y 방향 치수가 2000 mm, Y 방향으로 탐상 헤드 (35) 를 주사하는 주사 액추에이터 (24) 의 스트로크가 600 mm 인 경우, 주사 액추에이터 (24) 의 기계 주사로 부족한 분을 대차 (14) 의 차륜에 의한 500 mm 의 피치 주행으로 보충한다.
금속판용 자주식 검사 장치 (300a) 에 있어서, 금속판 (10) 을 검사하는 기능에 대해 설명한다. 이 기능은, 예를 들어, 금속판 (10) 의 검사 영역을 검사하는 탐촉자 (검사용 센서) 를 갖는 탐상 헤드 (35) 를 구비한 검사 기기 (15), 탐상 헤드 (35) 의 주사를 제어하는 주사 액추에이터 (24), 탑재 컴퓨터 (21), 및 구동 제어부 (25) 가 담당한다. 탑재 컴퓨터 (21) 에 있어서, 호스트 컴퓨터 (13) 로부터 검사 위치와 현재의 대차 위치 및 자세의 정보로부터, 검사 기기 (15) 의 구성 요소인 탐상 헤드 (35) 를 주사하는 주사 액추에이터 (24) 의 필요 주사량을 연산한다. 구동 제어부 (25) 는, 그 필요 주사량분만큼 구동하도록 전기 신호를 주사 액추에이터 (24) 에 출력하고, 주사 액추에이터 (24) 에 의해 당해 전기 신호가 탐상 헤드 (35) 의 주사 운동으로 변환된다. 탐상 헤드 (35) 의 위치 정보는 탑재 컴퓨터 (21) 에 피드백되고, 대차 (14) 의 현재 위치 정보와 합해 검사 위치 정보로서 연산된다. 검사 기기 (15) 에 있어서의 검사 데이터는, 검사 기기 (15) 로부터 IO 보드 (23) 를 개재하여 탑재 컴퓨터 (21) 에 로딩되고, 검사 위치 정보와 합해, 호스트 컴퓨터 (13) 로 무선 송신된다. 이때, 주사 액추에이터 (24) 는, 대차 (14) 를 자율 주행시키는 제어와 연동하여 탐상 헤드 (35) 의 위치 제어를 해도 되고, 대차 (14) 의 자율 주행과 독립적으로 탐상 헤드 (35) 의 위치 제어를 해도 된다.
검사 기기 (15) 는, 탐상 헤드 (35) 와, 검사 결과를 작성하는 검사 결과 작성부 (71) 를 갖는다. 검사 결과 작성부 (71) 는, 탐촉자 (검사용 센서) 에 의해 얻어진 검사 정보와, 탐상 헤드 (35) 의 위치 정보에 기초하여 검사 결과를 작성한다. 검사 결과로서는, 예를 들어, 금속판의 위치 정보와 탐상 결과 정보가 연관된 탐상 맵을 작성한다. 본 발명의 장치 구성이면, 검사 결과의 작성은 검사 기기 (15) 에서 실시하면 되고, 호스트 컴퓨터 (13) 에서 탐상 맵 작성을 실시할 필요는 없다.
검사용 센서 (탐촉자) 로서 초음파 페이즈드 어레이 기술을 사용하는 경우여도, 방대한 탐상 데이터를 호스트 컴퓨터 (13) 에 데이터를 전달할 필요는 없어, 탐상 데이터의 정보량이 방대해진 경우여도 검사 결과를 효율적으로 작성하고, 평가할 수 있다.
초음파 페이즈드 어레이 기술을 사용하는 경우에는, 공지된 기술을 적용한 것을 이용할 수 있다. 이하 간단하게 설명한다. 초음파 페이즈드 어레이 기술을 이용하는 경우, 탐상 헤드 (35) 에 구비된 검사용 센서는, 복수의 초음파 진동자가 배열된 페이즈드 어레이 탐촉자이다. 초음파 페이즈드 어레이법에서는, 각 초음파 진동자로부터, 초음파를 발신할 때에, 발신하는 타이밍 (지연 시간) 을 전자적으로 제어함으로써, 초음파 빔을 임의의 위치에 집속시키거나, 임의의 방향으로 초음파를 전파시키는 것이 가능하다.
또, 초음파 페이즈드 어레이 기술을 사용하여, X 방향 및 Y 방향의 2 차원의 결함 이미지를 묘사하는 경우, X 방향으로는 빔의 전자 주사를 하므로, Y 방향으로의 탐상 헤드 (35) 의 기계 주사만으로 채널수의 범위에서 결함 이미지를 묘사할 수 있다. 빔의 주사 방법은, 리니어 스캔, 섹터 스캔, DDF (Dynamic Depth Focusing) 등의 공지된 스캔 방법을 사용할 수 있다.
탐상 헤드 (35) 의 위치 정보로서, 펄스 신호를 사용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 탑재 컴퓨터 (21) 에 의한 제어 주기마다 갱신되는 탐상 헤드 (35) 의 위치의 변화량에 따른 펄스 신호를, 탐촉자 (검사용 센서) 에 출력하는 출력부로서의 펄스 신호 출력 보드 (72) 를, 탑재 컴퓨터 (21) 에 탑재한다. 펄스 신호로서는, 예를 들어, 강판의 수평면 내의 위치를 나타내는 X 축 방향 및 Y 축 방향의 펄스 신호 (A 상 (相) 및 B 상) 를 사용할 수 있다.
이로써, 검사 기기 (15) 로부터 대용량의 탐상 데이터를 취출할 필요가 없다. 요컨대, 페이즈드 어레이법에 있어서의 복수의 진동자로부터 발진되는 빔의 경로 연산, 및 당해 경로를 고려한 탐상 결과의 해석 등은, 검사 기기 (15) 에서 실시하면 되고, 호스트 컴퓨터 (13) 에 탐상 데이터 등의 대량의 데이터를 출력할 필요는 없다. 따라서, 본 발명의 검사 방법은, 실용성이 높은 수법이다.
대차 (14) 에 탑재된 탑재 컴퓨터 (21) 는, 제어 주기마다 갱신되는 탐상 헤드 (35) 의 위치의 변화량에 따른 펄스를, 검사 기기 (15) 에 출력하는 펄스 신호 출력 보드 (출력부) (72) 를 갖는다. 탐상 맵을 작성할 때에는, 예를 들어, 실제의 대차 (14) 의 위치·자세 정보, 주사 액추에이터 (24) 의 스트로크 위치에 기초하여, 리얼 타임으로의 탐상 위치 (탐상 헤드 (35) 의 위치) 를 연산하고, 이것이 펄스 신호로서 검사 기기 (15) 에 출력되고 있다. 또한, 상기 실제의 대차 (14) 의 위치·자세 정보는, IGPS 에서 리얼 타임으로 취득한다. 펄스 신호 출력 보드 (72) 에서 생성하는 펄스 신호의 출력 주파수는, 검사 기기 (15) 의 설정 조건 및 탐상 헤드 (35) 의 기계 주사의 속도와 동기하도록 결정하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 탐상 맵 표시 분해능 (검사 결과의 표시 분해능) 2 mm, 탐상 데이터 취득 주파수 50 Hz 의 경우, 표시 분해능 2 mm 사이에서 탐상 데이터 빠짐이 발생하지 않기 위한 최대 주사 속도는, 이들의 곱이 되어, 100 mm/s 가 된다. 요컨대, 탐상 헤드 (35) 의 기계 주사의 속도가, 100 mm/s 를 상회하면, 표시 분해능 2 mm 진행되는 동안에 탐상 데이터에 누락이 발생한다. 따라서, 탐상 결과의 정밀도를 향상시키기 위해서, 표시 분해능 2 mm 진행되는 동안에 확실하게 탐상 데이터를 취득할 수 있도록, 탐상 헤드 (35) 의 기계 주사의 속도를 조정하는 것이 바람직하다.
또, 예를 들어, 탐상 데이터 취득 주파수 50 Hz, 펄스 신호 수취 측이 되는 검사 기기 (15) 에 있어서의 펄스 분해능을 10 펄스/mm, 탐상 결과를 표시할 때의 공간 분해능인 탐상 맵 표시 분해능을 1 mm 로 설정한다. 이 경우, 검사용 센서에 입력되어야 하는 펄스 주파수는 이들의 곱으로 나타내어지고, 500 Hz 가 된다. 펄스 신호 출력 보드 (72) 에서 생성되는 펄스 신호의 출력 주파수가 상기와 동기한 500 Hz 인 경우, 검사용 센서 (탐촉자) 가 수취하는 탐상 헤드 (35) 의 위치의 시간 경과적 변화는 현실의 움직임에 가까운 연속적인 것이 된다. 이 경우의, 현실의 탐상 헤드의 위치 정보 (펄스 신호) 와, 펄스 신호 출력 보드 (72) 에서 출력하는 펄스 신호의 관계를 도 4a 에 나타내고 있다.
한편, 펄스 신호 출력 보드 (72) 에서 생성하는 펄스 신호의 주파수가 500 Hz 에 대해 큰 경우, 검사용 센서 (탐촉자) 가 수취하는 탐상 헤드 (35) 의 위치의 시간 경과적 변화가 불연속 (계단상) 이 된다. 그리고, 탐촉자 주사용 리니어 슬라이더 사양에 의존한 스트로크 위치 취득 타이밍, 탑재 컴퓨터 (21) 의 제어 주기에 의존한 펄스 출력 지령 타이밍의 편차 등, 우발적인 요소에 의해 표시 분해능 2 mm 의 범위에서 위치 정보가 갱신되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우의, 현실의 탐상 헤드의 위치 정보 (펄스 신호) 와, 펄스 신호 출력 보드 (72) 에서 출력하는 펄스 신호의 관계를 도 4b 에 나타내고 있다.
이들 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 펄스 신호 출력 보드 (72) 에서 생성되는 펄스 신호의 출력 주파수가, 검사 기기 (15) 에서 설정된 탐상 데이터 취득 주파수, 즉 단위 시간당의 탐상 데이터 취득 횟수 (회/sec) 와, 펄스 분해능 (pulse/mm) 과, 탐상 맵 표시 분해능 (mm/회) 의 곱에 동기하도록 설정되고, 또한 탐상 헤드 (35) 의 기계 주사의 속도가 탐상 맵 표시 분해능 (검사 결과의 표시 분해능) 과 탐상 데이터 취득 주파수의 곱으로 구해지는 상한 속도 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 관련된 금속판용 자주식 검사 장치의 주요부를 이루는 대차 (14) 의 물리적인 구성에 대해 설명한다. 도 5 는 대차 (14) 의 측면도, 도 6 은 그 A-A 선에 의한 수평 단면도, 도 7 은 그 정면도이다. 또, 도 8 은 그 구동부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
대차 (14) 는, 대차 본체 (31) 를 가지고 있고, 대차 본체 (31) 는, 상단부 (上段部) (31a), 중단부 (中段部) (31b), 하단부 (下段部) (31c) 로 나누어져 있다.
상단부 (31a) 에는, 상기 서술한 항법용 수신기 (12a), 탑재 컴퓨터 (21), IO 보드 (23), 펄스 신호 출력 보드 (72) 외에, 검사 기기 (15) 의 일부를 이루는 초음파 탐상기 (32) 및 무선 통신 유닛 (33) 이 형성되어 있다.
중단부 (31b) 에는, 물 공급 수단으로서의 물탱크 (34) 가 형성되어 있다. 초음파 탐상에 의한 금속판 (10) 의 검사를 실시하는 경우에는, 탐촉자와 금속판 (10) 사이는 항상 물로 채워 둘 필요가 있기 때문에, 물탱크 (34) 로부터 물 공급용 호스 (도시 생략) 를 통하여, 탐촉자와 금속판 사이에 항상 물을 공급한다. 또한, 물탱크의 용적에는 한계가 있으므로, 수원을 외부에 형성하여 호스로 공급하도록 해도 된다.
하단부 (31c) 에는, 그 주위에 형성된 에지 검지용 센서 (22), 주행용의 차륜 (26), 구동 제어부 (25), 차륜용 모터 (27) 로서의 차륜 구동용 모터 (27a) 및 선회용 모터 (27b), 검사 기기 (15) 의 일부를 이루는 탐상 헤드 (35), 에지 검지용 센서 컨트롤러 (37), 그리고 배터리 (38) 가 형성되어 있다.
수원을 외부에 형성하여 호스로 공급하는 경우, 호스가 피탐상재의 단부 (端部) 에 걸려 로봇의 동작을 방해하거나, 호스 킹크에 의해 물 공급이 정지하거나 하지 않는 공급 방법이 바람직하다. 예를 들어, 탐상 작업 에어리어 주위에 지주를 설치하고, 호스를 매다는 복수의 케이블 행거를 갖는 레일을 당해 지주에 선회 가능하게 고정함으로써, 당해 케이블 행거를 타고 로봇 상부로부터 호스를 공급할 수 있다. 로봇의 움직임에 의해 호스에 작용하는 장력에 의해 레일이 선회하고, 레일 상에서 케이블 행거가 슬라이드함으로써, 로봇의 움직임을 방해하는 일 없이, 안정적인 물 공급이 가능해진다.
이 경우, 호스에 의한 물 공급과 아울러, 전원 및 신호도 유선으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 이 경우, 탑재 컴퓨터 (21) 는 로봇에 탑재하지 않고, 예를 들어, 작업 에어리어 근처에 설치한 조작반에 수납하고, 양자 간을 통신용 케이블로 접속함으로써, 로봇 본체의 기기 구성을 심플하게 하여, 경량화할 수 있다. 또, 무선 통신 유닛 (33) 은 비탑재로 하고, 유선 통신으로 함으로써, 환경 외란 등에 의한 무선 통신의 불안정함을 해소하여, 신뢰성이 높은 시스템 구성으로 할 수 있다. 또, 로봇 본체 구동용 전원 및 로봇에 탑재하는 검사용 센서 (탐촉자) 에 대한 전원 공급을 유선에 의한 외부 공급으로 함으로써, 배터리 (38) 의 탑재도 불필요해져, 배터리 방전에 의한 이상 정지 등의 트러블을 방지할 수 있다.
탐상 헤드 (35) 는, 금속판 (10) 의 검사 영역을 주사하는 검사용 센서인 탐촉자를 가지고 있고, 탐상 헤드 지지 기구 (36) 에 의해 지지되고 있다. 탐상 헤드 (35) 는, 탐상 헤드 지지 기구 (36) 를 개재하여 수직축 (39) 에 장착되어 있고, 수직축 (39) 은 수직 레일 (40) 을 따라 수직 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또, 수직축 (39) 은 장착부 (41) 에 의해 수평 레일 (42) 에 장착되어 있고, 수평 레일 (42) 은 주사 액추에이터 (24) (도 5, 도 6, 및 도 7 에서는 도시 생략) 에 의해 수평 주사축 (43) 을 따라 주사된다.
에지 검지용 센서 (22) 는, 전형적으로는, 와류식 센서에 의해 구성되어 있고, 이로써, 금속판 (10) 상을 대차 (14) 가 자율 주행하고 있을 때에 판단을 검지하여, 대차 (14) 가 금속판 (10) 으로부터 돌출되어 낙하하는 것을 방지한다. 또, 이것과 동시에 에지 검지용 센서 (22) 는, 4 주변 탐상 시의 판단의 탐상에 있어서, 판단을 따라 주행하기 위한 센서로서 사용된다. 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 탐상 헤드 (35) 가 설치되어 있는 측의 변에 대해서는, 2 개의 에지 검지용 센서 (22) 가 탐상 헤드 (35) 와 동일선 상이 되도록 설치되어 있다. 2 개의 에지 검지용 센서 (22) 가 항상 판단을 검출하도록 대차 (14) 의 주행 방향을 제어함으로써, 판단을 따른 검사가 가능하다. 또, 탐상 헤드 (35) 가 설치되어 있지 않은 측의 변에 대해서도, 동일하게 좌우 각 2 개의 에지 검지용 센서 (22) 가 배치되어 있다.
차륜 (26) 은, 대차 (14) 의 저부에 각각 독립적으로 90°이상 선회 구동 가능하게 4 개 설치되어 있고, 이들에 의한 전방향 제어가 가능하다. 복수의 차륜용 모터의 각각에 부합하는 모터 인코더 (도시 생략) 를 사용하여 모터의 작동 상태를 검출한 후, 검출된 신호를 사용하여 통상적인 로봇의 제어에 사용되는 전방향 제어가 실시되도록 된다.
구동부 (50) 는, 각 차륜을 독립적으로 구동하는 것이고 차륜마다 형성되어 있고, 각각, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 차륜용 모터 (27) 로서, 제 1 구동계로서의 차륜 구동용 모터 (27a) 와 스티어링을 위한 제 2 구동계로서의 선회용 모터 (27b) 를 갖는다. 스티어링을 위한 선회용 모터 (27b) 의 축에는 피니언 기어 (51) 가 장착되어 있고, 그 피니언 기어 (51) 를 스티어링 턴테이블 (52) 의 외원주연의 락 기어 (53) 에 맞물리게 하고 있다.
스티어링 턴테이블 (52) 의 상부에는 차륜 구동용 모터 (27a) 의 하우징 (도시 생략) 이 장착되어 있고, 차륜 구동용 모터 (27a) 의 감속 기어의 출력 회전축 (54) 이 스티어링 턴테이블 (52) 을 통과하여 하방으로 연장되어 있다. 출력 회전축 (54) 의 하단에는, 제 1 교차 축 기어 (55) 가 결합되어 있다. 제 1 교차 축 기어 (55) 에는 제 2 교차 축 기어 (56) 가 맞물려 있고, 제 2 교차 축 기어 (56) 는 차륜 (26) 의 축부재 (57) 에 결합되어 있다. 축부재 (57) 는, 스티어링 턴테이블 (52) 로부터 하방으로 연장된 현가 구조 (58) 에 의해 회전 가능하게 지지되고 있다.
따라서, 차륜 구동용 모터 (27a) 에 의해 각 차륜 (26) 이 회전되고, 선회용 모터 (27b) 에 의해 차륜 (26) 이 스티어링 턴테이블 (52) 및 현가 구조 (58) 와 함께 선회되도록 되어 있다. 차륜 구동용 모터 (27a) 는, 차륜을 정전·역전시킬 수 있고, 선회용 모터 (27b) 는, 대차 (14) 가 주행하는 금속판면과 직행하고, 또한 차륜 (26) 에 대해 대차 중심 측으로 오프셋하는 축둘레로 90°이상 선회할 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 금속판용 자주식 검사 장치의 주행 방향을 결정하는 스티어링 패턴을 설명한다. 도 9a ~ d 는 그 스티어링 패턴을 설명하기 위한 설명도이다. 도 9a 는 좌우 이동, 도 9b 는 경사 이동, 도 9c 는 전후 이동, 도 9d 는 초신지 선회의 스티어링 상태이다. 또한, 초신지 선회란, 유압 셔블이나 전차 등의 트레드 (크롤러) 를 가지는 차량이 좌우의 크롤러를 동일 속도로 서로 반대로 회전시킴으로써, 이동하는 일 없이 차체의 방향을 바꾸는 것을 말한다.
다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 위치 측정 시스템 (200a) 을 사용한 금속판용 자주식 검사 장치 (300a) 에 있어서의 검사 동작에 대해 설명한다. 먼저, 목표 검사 위치 및 검사 경로의 설정의 전(前)과정에 있어서의, 금속판의 위치 및 자세 정보의 취득에 대해 설명한다. 도 10 은 금속판의 위치 및 자세 정보를 취득하는 수법을 설명하기 위한 도면이다. 도 11 은 그때의 시스템 구성을 나타내는 도면이다.
이들 도면에 나타내는 바와 같이, 여기서는 위치 측정 시스템 (200a) 의 항법용 수신기 (12a) 를 장착한 금속판 위치 및 자세 검출용 지그 (60) 의 접촉식 프로브 (61) 를, 측정 타겟인 금속판 (10) 의 모서리 위치에 대고 그 위치 측정을 실시한다. 그때의 접점 좌표를 고정밀도로 측정하기 위해, 항법용 수신기 (12a) 와 접촉식 프로브 (61) 의 기하학적 위치 관계는 통상 ±50 마이크로미터 이내의 높은 정밀도로 결정하고 있다. 위치 측정 시스템 (200a) 에 있어서, 항법용 수신기 (12a) 의 위치 (X, Y, Z) 및 자세 (θx, θy, θz) 의 정보가 얻어진다. 항법용 수신기 (12a) 와 접촉식 프로브 (61) 의 위치 관계가 정해져 있으면, 항법용 수신기 (12a) 의 위치 정보를 접촉식 프로브 (61) 의 위치에서의 위치 정보로 환산하는 연산을 실시할 수 있다.
도 12 의 공정 1 ~ 5 는 금속판의 위치 및 자세 검출을 위한 플로 차트이다. 도 13 은 금속판의 위치 및 자세 검출의 작업 플로에 있어서의 판단의 측정점에 기초하여 설정하는 좌표계를 나타내는 도면이다. 먼저, 위치 측정 시스템 (200a) 을 구성하는 호스트 컴퓨터 (13) 에 있어서의 조작 화면에 있어서, 금속판의 단연 위치 검출 모드를 선택한다 (공정 1). 계속해서 금속판 위치 및 자세 검출용 지그를 사용하여, 원점의 판단 모서리 (코너) 로서, 측정점 A 위치를 측정한다 (공정 2). 계속해서, 측정점 A 와 압연 방향으로 이웃하는 판모서리 (코너) 로서, 판단 측정점 B 위치를 측정한다 (공정 3). 계속해서 측정점 A 와 대각 판모서리 (코너) 로서, 판단 측정점 C 위치를 측정한다 (공정 4). 이와 같이 하여 금속판의 4 모서리 (코너) 중, 적어도 3 모서리 (코너) 에 있어서 단연 위치를 검출한 후, 동 3 점을 모서리 (코너) 에 포함하는 직사각형 형상을 연산함으로써, 금속판의 위치 및 자세를 검출할 수 있다. 상기 측정점 A (원점), B, C 의 측정 위치 좌표 데이터를 3 모서리 (코너) 에 포함하는 직사각형 형상을 가정한 경우의 금속판의 위치와 자세를 호스트 컴퓨터 (13) 에서 연산한다. 측정점 A 를 원점으로 하고, 측정점 A 로부터 B 로의 벡터 방향을 X 방향, 그것과 직행하는 방향을 Y 방향으로 하는 좌표계를 설정한다 (공정 5). 또한, 본 좌표계는 이후, 금속판 좌표계라고 칭한다.
또한, 금속판은 반드시 직사각형상은 아니기 때문에, 그러한 경우를 상정하여, 금속판의 4 모서리를 선 상에서 잇는 4 각 형상으로 하여, 금속판의 위치 및 자세를 검출하도록 해도 된다.
또한, 제 2 실시형태의 경우에는, 위치 측정 시스템 (200b) 의 항법용 송신기 (12b) 를 장착한 금속판 위치 및 자세 검출용 지그에 상기의 접촉식 프로브 (61) 를 형성하고, 그것을 측정 타겟인 금속판 (10) 의 모서리 위치에 대어 그 위치 측정을 실시하면 된다.
다음으로, 목표 검사 위치 및 검사 경로의 설정 방법에 대해 설명한다. 도 12 의 공정 6 ~ 10 은 목표 검사 위치 및 검사 경로의 설정 방법의 플로 차트이다. 상기 서술한 바와 같이 금속판 좌표계를 설정한 후, 호스트 컴퓨터 (13) 에 있어서의 설정 소프트웨어 (17) 에 있어서, 금속판의 목표 검사 위치 설정 모드를 선택하고 (공정 6), 공업 규격, 고객과의 계약에 기초하여 금속판의 검사 패턴을 선택한다 (공정 7). 계속해, 소프트웨어 상에 있어서, 금속판 4 주변의 탐상에 대해서는, 탐상 지점, 피치, 횟수를 지정하고 (공정 8), 강판 내부의 탐상에 대해서는, 탐상 지점, 탐촉자의 주사 방향, 피치를 지정한다 (공정 9). 동 지정과 금속판의 위치 및 자세 정보에 기초하여 소프트웨어는 금속판 좌표계에 있어서 목표 검사 위치 및 검사 경로를 결정한다 (공정 10).
검사 패턴의 예로서, 도 14a ~ c 에, JISG0801 압력 용기용 강판의 초음파 탐상 검사 방법의 「7. 6 탐상 지점 (주사 지점 및 범위)」에 규정된 주사 구분 및 탐상 지점을 설명하는 도면을 나타낸다. 도 14a 는, 압연 방향 및 그 직각 방향을 탐상하는 경우의 탐상 지점을 나타내고 있다. 도 14b 는, 압연 방향을 탐상하는 경우를 나타내고 있다. 도 14c 는 압연 방향에 대해 직각 방향을 탐상하는 경우의 탐상 지점을 나타내고 있다. 동 규격에 있어서는, 탐상 지점으로서는, 금속판의 4 주변 및 강판 내부의 탐상이 지정되어 있고, 4 주변에 대해서는 탐상 피치, 강판 내부에 대해서는 탐상 피치 및 주사 방향에 관해서 지정이 있다. 이와 같은 금속판의 검사에 관해서는, JIS 에 한정하지 않고, 해외 규격 포함 여러 가지 규격이 존재하는 데다가, 최종적으로는 고객과의 계약에 기초하는 검사를 실시할 필요가 있다. 그 때문에, 상기 검사 패턴의 선택에 있어서는, 필요에 따라 사전에 검사 패턴을 설정하기 위한 소프트웨어를 준비해 둠으로써 고객의 요구에 따른 유연한 대응이 가능해진다.
도 15a 는, 탐상에 있어서 얻어지는 1 차 정보인 A 스코프의 개념도이다. 도 15b 는, A 스코프에 있어서의 탐촉자 수신 음압과 초음파 전파 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 15c 는, A 스코프와 주사 위치의 정보와 연관시켜 피탐상재의 수직 단면에 관한 맵화 표시를 실시하는 B 스코프의 개념도이다. 도 15d 는, B 스코프에 있어서의, 피탐상재의 XZ 면에서 얻어지는 정보를 나타내는 개념도이다. 도 15e 는, 피탐상재의 수평 단면에 관한 맵화 표시를 실시하는 C 스코프의 개념도이다. 도 15f 는, C 스코프에 있어서의, 피탐상재의 XY 면에서 얻어지는 정보를 나타내는 개념도이다. A 스코프는, 탐상에 있어서의 1 차 정보로서 얻어지는 것이며, 에코 피크 높이로부터 「흠집의 정도」, 초음파 전파 시간으로부터 「흠집의 깊이 방향 위치」의 정보를 추출 가능하다. 도 15a, c, e 에 있어서, 결함부를 망점으로 나타낸다.
페이즈드 어레이법을 사용한 경우, 도 15a, c, e 의 X 축 방향이 진동자의 배열 방향 요컨대 전자 주사 방향, Y 축 방향이 기계 주사가 된다. 전술한 바와 같이 판두께 방향으로 초점 거리를 제어함으로써, 펄스 반사법에 대해 S/N 비의 향상이 가능하다. 또, 검사 결과는 X 축, Y 축 방향 위치에 추가하여, 판두께 방향의 정보도 포함하게 되기 때문에, 상기 A ~ C 스코프의 취득이 가능하다.
JISG0801 압력 용기용 강판의 초음파 탐상 검사 방법에 있어서의 「9. 흠집의 분류 및 평가」에는, 에코 피크 높이에 기초하는 「흠집의 정도」의 판정 방법을 규정하고 있지만, 「흠집의 깊이 방향 위치」의 표시에 관해서는 규정이 없는 것이 현상황이다. 그러나, 품질 보증, 고객의 요구에 따른 유연한 대응을 위해서는 「흠집의 깊이 방향 위치」도 포함하여, 제품인 강판 내의 3 차원의 흠집의 분포를 파악해 둘 필요가 있다.
탐촉자를 목표 검사 위치 및 검사 경로로 주사시킬 때에, 탐촉자의 현재 위치를 동정하면서 검사하고, 금속판 평면 상에서의 검사 위치 정보와 관련지어진 탐상 정보를 얻는 것에 의해, 결함의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 예를 들어, 금속판 내부에, 도 16 에 망점으로 나타내는 흠집 (결함) 이 존재하는 경우에 검사 위치 정보와 관련지어진 탐상 정보에 기초하여, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 금속판의 내부의 흠집 (결함) 의 배치를, 금속판 평면 상에서 맵화 처리하여, 표시한다. 이로써, 흠집 (결함) 의 평면적인 배치를 가시화할 수 있어, 결함의 파악을 용이하게 실시할 수 있다. 또, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 금속판 내부의 흠집 (결함) 의 배치를 두께 방향으로도 파악할 수 있어, 금속판 평판 내에서 3 차원적으로 맵화 처리하여, 표시하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, A 스코프와 주사 위치의 정보와 연관시켜 피탐상재의 수직 단면에 관한 맵화 표시를 실시한 B 스코프, 수평 단면에 관한 맵화 표시를 실시한 C 스코프를 얻을 수 있다.
상기 서술한 항법용 수신기와 접촉식 프로브로 이루어지는 금속판 위치 및 자세 검출용 지그에 의한 금속판의 위치 및 자세 정보의 취득에 있어서는, 금속판 형상은 직사각형 형상을 전제로 하고 있다. 그 때문에, 금속판에 구부러짐이 있는 경우 등은 상기 방법에 의한 금속판의 판단 인식 위치와 실제의 판단 위치에 차이가 생겨, 직사각형 형상을 전제로 하여 결정한 목표 검사 위치 및 검사 경로에 기초하여 주행한 경우에는, 대차가 금속판으로부터 낙하할 가능성이 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 4 주변 탐상 시에는 목표 검사 위치 및 검사 경로에 추가하여, 장치 주위에 설치된 에지 검지용 센서로 보정하면서 주행하는 것이 바람직하다.
도 19 는 4 주변 탐상 시의 자주식 검사 장치 (대차) 의 움직임을 설명하기 위한 설명도이다. (1) 도 19 하측의 판단을 검사할 때에는 탐상 헤드 (35) 와 동일선 상이 되도록 대차 (14) 의 측면에 설치된, 2 개의 에지 검지용 센서 (22) 가 항상 판단을 검출하도록 장치의 주행 방향을 제어하여 주행한다. (2) 목표 검사 위치 및 검사 경로에 기초하여, 주행 방향의 앞에 있는 판단 위치가 가까워져 오면, 장치는 감속을 개시하고, (3) 최종적으로 장치 정면에 설치된, 2 개의 에지 검지용 센서 (22) 가 금속판 (10) 의 에지를 검출한 시점에서 일단 정지한다. (4) 계속해서 탐상 헤드 (35) 를 수평 방향으로 주사하기 위한 액추에이터 (도시 생략) 에 의해, 탐상 헤드 (35) 가 판단 위치에 도달할 때까지 이동된다. (5) 장치는 정지한 상태에서 선회용 모터 (도시 생략) 를 구동하여, 차륜 (26) 을 지금까지의 진행 방향과 직행하는 방향이 되도록 스티어링한다. (6) 장치를 전진시켜, 도 19 좌측의 판단의 검사를 실시한다. 이하, 소정의 4 주 탐상이 완료될 때까지 반복한다.
도 20a, b 는, 금속판 내부 탐상 시의 자주식 검사 장치 (대차) 의 움직임을 설명하기 위한 설명도이다. 금속판 (10) 의 내부는 판단에 의존하지 않고, 전술한 목표 검사 위치 및 검사 경로에 기초하여 검사를 실시한다. 목표 검사 위치 경로에 따라, 목표 대차 위치 및 탐상 헤드 (35) 를 주사하는 액추에이터 (도시 생략) 의 목표 주사량을 결정하고, 차륜 (26) 의 구동, 스티어링에 관한 제어 및 주사 액추에이터 (24) 를 주사한다.
도 21a ~ e 는 금속판 4 주변 탐상 및 내부의 검사를 실시한 경우의 검사 위치 및 경로를 나타내는 도면이다. 여기서는, 먼저, 도 21a 에 나타내는 바와 같이, 4 주 탐상을 판단 및 판단으로부터 75 mm 내측의 2 주 실시한 후, 도 21b ~ e 에 나타내는 바와 같이, 이웃하는 주사선으로부터의 거리를 50 mm 피치로 압연 방향으로 검사를 실시한 케이스를 나타내고 있다.
이상과 같이, 제 1 실시형태에 의하면, 금속판의 결함을 검사하는 검사용 센서 (탐촉자) 를 구비한 대차 (14) 에 항법용 수신기 (12a) 를 설치한다. 항법용 수신기 (12a) 는, 위치 측정 시스템 (200a) 의 항법용 송신기 (11a) 로부터 사출된 회전 팬 빔을 수신하여 이 회전 팬 빔을 IGPS 신호로서 인식하고, 자기 위치를 인식한다. 제 2 실시형태에 의하면, 금속판의 결함을 검사하는 검사용 센서 (탐촉자) 를 구비한 대차 (14) 에 항법용 송신기 (12b) 를 설치한다. 항법용 송신기 (12b) 로부터 레이저 삼각측량으로 360°레이저를 투광하고, 리플렉터 (11b) 로부터의 반사광을 수신함으로써 자기 위치를 인식한다. 이로써, 금속판의 마킹이나 화상 처리용의 마크를 사용하지 않고, 금속판 상에 있어서의 대차 (14) 의 위치 및 각도를 고정밀도로 인식할 수 있다. 또, 그와 같이 인식한 자기 위치와 목표 위치로부터의 편차를 연산하고, 그 편차에 따라 차륜의 정전·역전·정지를 지시하여 대차 (14) 를 소정의 목표 위치로 자율 주행시키므로, 금속판의 외주도 검사할 수 있다. 또, 목표 주행 루트에 대한 직진성을 확보할 수 있다.
또, 어느 실시형태에 있어서도, 미리 측정한 금속판의 위치 및 자세 정보에 기초하여, 금속판과 근접하여 주사하는 탐촉자의 주사 패턴과, 소정 패턴에 대응한 검사 위치 및 경로를 결정한다. 그 주사 경로를 달성하도록, 탐촉자의 대차에 대한 위치를 결정하는 액추에이터 및 대차 위치의 목표 위치를 결정할 수 있으므로, 다양한 주사 패턴에 대응할 수 있다. 특히 대차 위치에 대해서는 목표 위치와 항법용 수신기에 기초하는 현재 위치의 편차가 탐상상의 허용량 이하가 되도록 제어할 수 있기 때문에, 어떠한 주사 패턴이어도 고정밀도로 대응할 수 있다.
또한, 금속판면을 주행하는 대차 (14) 가, 정전·역전 가능한 4 개의 차륜을 갖고, 구동부 (50) 가, 각 차륜에 대응하여 형성되고, 각 차륜을 회전 구동시키는 구동용 모터를 구비하도록 구성해도 된다. 또, 대차 (14) 는, 대차 (14) 가 주행하는 금속판면과 직행하고, 또한 차륜에 대해 대차 중심 측으로 오프셋하는 축둘레로, 차륜을 90°이상 선회시키는 것이 가능한 선회용 모터를 구비하는 구성으로 해도 된다. 이들 구성을 구비함으로써, 대차 (14) 는, 일반적인 전진 후진에 추가하여, 대차 정면의 방향을 유지한 상태에서의 경사 이동, 좌우 이동이 가능해진다. 또한, 대차 (14) 는, 그 자리에서의 선회 동작이 가능해진다. 또, 목표 위치에 대한 현재 위치의 편차를 일으키는 각종 외란에 대해, 대차 (14) 의 세밀한 위치 조정이 가능해져, 목표 주행 경로에 대한 직진성을 매우 높은 것으로 할 수 있다.
또, 금속판면을 주행하는 대차 (14) 에, 검사 대상인 금속판의 에지를 검지하기 위한 에지 검지용 센서를 형성했으므로, 대차 (14) 가 금속판으로부터 돌출되어 낙하하는 것이 방지되고, 또한 금속판의 에지의 검사 시에, 금속판의 에지를 따른 검사가 가능해진다.
또, 금속판의 제품 검사 규격에 준거해 금속판 표면의 흠집이나 내부 결함을 자동적으로 탐상하는 것이 가능하여, 검사원이 탐상 헤드를 조작하여 금속판 표면의 흠집을 탐사할 필요가 없어져, 물을 살수한 금속판 상에서의 전도 사고 등으로부터 해방되는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일 없이 여러 가지 변형 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, 대차 (14) 에 차륜을 4 개 형성한 예에 대해 나타냈지만, 차륜의 수는 4 개에 한정하지 않고, 2 개 이상이면 된다. 또, 제 1 실시형태의 금속판용 자주식 검사 장치 (300a) 가 적용되는 위치 측정 시스템 (200a) 에 있어서의 항법용 수신기 (12a) 의 수는 1 개 이상 있으면 된다. 또, 제 2 실시형태의 금속판용 자주식 검사 장치 (300b) 가 적용되는 위치 측정 시스템 (200b) 에 있어서의 리플렉터 (11b) 의 수는 1 개 이상 있으면 된다.
다음으로, 본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치를 사용한 금속판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 금속판의 제조 방법은, 금속판을 제조하는 제조 공정과, 본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여 금속판에 존재하는 결함을 검사하는 검사 공정과, 당해 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 금속판을 선별하는 선별 공정을 갖는다.
금속판으로서는, 예를 들어, 강판, 알루미늄판, 구리판을 들 수 있다. 이들 금속판을 제조하는 제조 공정에서는, 이들 금속판을 제조하기 위한 공지된 방법을 사용할 수 있다.
또, 본 발명의 금속판의 제조 방법에서는, 본 발명의 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여 금속판에 존재하는 결함을 검사하고, 검사 결과에 기초하여 금속판을 선별한다. 구체적으로는, 예를 들어, 금속판의 종류나 용도에 따라, 결함의 크기나 결함의 개수의 합격 기준을 미리 정해 두고, 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 그 합격 기준을 만족하는 금속판을 선별한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시형태는, 모든 점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 즉, 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라 특허 청구 범위에 의해 나타나고, 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
10 : 금속판
11a : 항법용 송신기
11b : 리플렉터
12a : 항법용 수신기
12b : 항법용 송신기
13 : 호스트 컴퓨터
14 : 대차
15 : 검사 기기 (검사부)
16 : 위치 연산용 소프트웨어
17 : 설정 소프트웨어
21 : 탑재 컴퓨터
22 : 에지 검지용 센서
23 : IO 보드
24 : 주사 액추에이터
25 : 구동 제어부
26 : 차륜
27 : 차륜용 모터
27a : 차륜 구동용 모터 (제 1 구동계)
27b : 선회용 모터 (제 2 구동계)
31 : 대차 본체
31a : 상단부
31b : 중단부
31c : 하단부
32 : 초음파 탐상기
33 : 무선 통신 유닛
34 : 물탱크
35 : 탐상 헤드
36 : 탐상 헤드 지지 기구
37 : 에지 검지용 센서 컨트롤러
38 : 배터리
39 : 수직축
40 : 수직 레일
41 : 장착부
42 : 수평 레일
43 : 수평 주사축
50 : 구동부
51 : 피니언 기어
52 : 스티어링 턴테이블
53 : 락 기어
54 : 출력 회전축
55 : 제 1 교차 축 기어
56 : 제 2 교차 축 기어
57 : 축부재
58 : 현가 구조
60 : 자세 검출용 지그
61 : 접촉식 프로브
71 : 검사 결과 작성부
72 : 펄스 신호 출력 보드 (출력부)
100a, 100b : 전체 시스템
200a, 200b : 위치 측정 시스템
300a, 300b : 금속판용 자주식 검사 장치

Claims (15)

  1. 삼각측량의 원리에 기초하여 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 사용하여, 금속판을 검사하는 금속판용 자주식 검사 장치로서,
    금속판 표면을 주행하는 대차와,
    상기 대차에 탑재된, 위치 측정 시스템 신호를 송신하는 항법용 송신기 또는 위치 측정 시스템 신호를 수신하는 항법용 수신기와,
    상기 대차에 탑재된, 금속판의 검사 영역을 주사하는 검사용 센서를 갖는 탐상 헤드와, 검사 결과를 작성하는 검사 결과 작성부를 갖는 검사부와,
    위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치까지 자율 주행시키는 제어와, 상기 탐상 헤드를 주사하는 주사 액추에이터의 제어를 실시하는 제어부를 구비하고,
    상기 검사 결과 작성부가, 상기 검사용 센서에 의해 얻어진 검사 정보와, 상기 탐상 헤드의 위치 정보에 기초하여 상기 검사 결과를 작성하는 것이고,
    제어주기마다 갱신되는 상기 탐상 헤드의 위치의 변화량에 따른 펄스 신호를 상기 탐상 헤드의 위치 정보로서 상기 검사 결과 작성부에 출력하는 출력부를 구비하고,
    상기 출력부로부터 출력되는 펄스 신호의 출력 주파수가 상기 검사부에서 설정된 단위 시간당의 탐상 데이터 취득 횟수와 펄스 분해능과 상기 검사 결과의 표시 분해능의 곱에 동기하도록 설정되고,
    상기 탐상 헤드의 기계 주사의 속도가, 상기 검사 결과의 표시 분해능과, 탐상 데이터 취득 주파수의 곱으로 구해지는 상한 속도 이하인, 금속판용 자주식 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치 및 자세와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치 및 자세에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치 및 자세까지 자율 주행시키는 제어를 실시하는, 금속판용 자주식 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사용 센서가, 복수의 초음파 진동자가 배열된 페이즈드 어레이 탐촉자인, 금속판용 자주식 검사 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 검사용 센서가, 복수의 초음파 진동자가 배열된 페이즈드 어레이 탐촉자인, 금속판용 자주식 검사 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 측정 시스템은 IGPS 이며,
    상기 항법용 수신기가, 상기 IGPS 의 1 개 이상의 항법용 송신기로부터 사출된 회전 팬 빔을 수신하여 이 회전 팬 빔을 상기 위치 측정 시스템 신호로서의 IGPS 신호로서 인식하는 것인, 금속판용 자주식 검사 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 측정 시스템은 레이저 삼각측량 기술을 사용한 것이며,
    상기 항법용 송신기가, 레이저를 투광 및 수광하는 기능을 갖는 레이저 삼각측량으로서 구성되고, 투광한 레이저를 1 개 이상의 리플렉터로 반사시키고, 반사광을 상기 위치 측정 시스템 신호로서 수광하는, 금속판용 자주식 검사 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대차가, 회전 가능한 적어도 2 개의 차륜과, 상기 차륜을 구동하는 구동부를 갖고,
    상기 구동부는, 상기 각 차륜에 대응하여 형성되고, 상기 각 차륜을 회전 구동하는 제 1 구동계와, 상기 대차가 주행하는 금속판면과 직행하고, 또한 상기 각 차륜에 대해 대차 중심 측으로 오프셋하는 축둘레로, 상기 차륜을 90°이상 선회 구동하는 것이 가능한 제 2 구동계에 의해 구성되는, 금속판용 자주식 검사 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대차에 형성되고, 검사 대상인 금속판의 에지를 검지하기 위한 에지 검지용 센서를 추가로 구비하는, 금속판용 자주식 검사 장치.
  9. 삼각측량의 원리에 기초하여 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 사용하여, 금속판을 검사하는 금속판용 자주식 검사 방법으로서,
    금속판 표면을 주행하는 대차에 탑재된 항법용 송신기에 의해 위치 측정 시스템 신호를 송신하거나 또는 항법용 수신기에 의해 위치 측정 시스템 신호를 수신하고,
    위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치까지 자율 주행시키고,
    상기 대차에 탑재된, 금속판의 검사 영역을 기계 주사하는 검사용 센서를 갖는 탐상 헤드에 의해 금속 표면의 탐상 검사를 하고,
    상기 검사용 센서에 의해 얻어진 검사 정보와, 상기 탐상 헤드의 위치 정보에 기초하여 상기 대차에 탑재된 검사부에서 검사 결과를 작성하고,
    제어주기마다 갱신되는 상기 탐상 헤드의 위치의 변화량에 따른 펄스 신호를 상기 탐상 헤드의 위치 정보로서 상기 검사부의 검사 결과 작성부에 출력하는 것으로 하고,
    펄스 신호의 출력 주파수가 단위 시간당의 탐상 데이터 취득 횟수와 펄스 분해능과 상기 검사 결과의 표시 분해능의 곱에 동기하도록 설정되어 있고,
    상기 탐상 헤드의 기계 주사의 속도가, 상기 검사 결과의 표시 분해능과, 탐상 데이터 취득 주파수의 곱으로 구해지는 상한 속도 이하인, 금속판용 자주식 검사 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치 측정 시스템에 의해 측정한 상기 대차의 위치 및 자세와, 검사를 실시할 때의 상기 대차의 목표 위치 및 자세에 기초하여, 상기 대차를 상기 목표 위치 및 자세까지 자율 주행시키는, 금속판용 자주식 검사 방법.
  11. 금속판을 제조하는 제조 공정과,
    제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여, 상기 금속판에 존재하는 결함을 검사하는 검사 공정과,
    상기 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 상기 금속판을 선별하는 선별 공정을 갖는 금속판의 제조 방법.
  12. 금속판을 제조하는 제조 공정과,
    제 5 항에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여, 상기 금속판에 존재하는 결함을 검사하는 검사 공정과,
    상기 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 상기 금속판을 선별하는 선별 공정을 갖는 금속판의 제조 방법.
  13. 금속판을 제조하는 제조 공정과,
    제 6 항에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여, 상기 금속판에 존재하는 결함을 검사하는 검사 공정과,
    상기 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 상기 금속판을 선별하는 선별 공정을 갖는 금속판의 제조 방법.
  14. 금속판을 제조하는 제조 공정과,
    제 7 항에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여, 상기 금속판에 존재하는 결함을 검사하는 검사 공정과,
    상기 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 상기 금속판을 선별하는 선별 공정을 갖는 금속판의 제조 방법.
  15. 금속판을 제조하는 제조 공정과,
    제 8 항에 기재된 금속판용 자주식 검사 장치를 사용하여, 상기 금속판에 존재하는 결함을 검사하는 검사 공정과,
    상기 검사 공정에서 얻어진 검사 결과에 기초하여 상기 금속판을 선별하는 선별 공정을 갖는 금속판의 제조 방법.
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