JP4728762B2

JP4728762B2 - 超音波探傷画像処理装置

Info

Publication number: JP4728762B2
Application number: JP2005290395A
Authority: JP
Inventors: 陽露木; 克巳久保; 潔岩田; 隆仏円
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-10-03
Also published as: JP2007101320A

Description

本発明は、超音波探傷装置により取得した画像から欠陥を検出する超音波探傷画像処理装置に関する。

プラントなどにおいて構造物の溶接部の検査を行う手段として超音波探傷検査（ＵＴ）が広く行われてきた。超音波探傷検査によって得られた超音波探傷データを評価して構造物の溶接部に欠陥があるかないかの判定を行うのは検査員であり、専門知識と経験から評価を行っている。そのため、かなりの熟練を要し、かつ検査員によって評価結果にばらつきが生じる可能性があり、更なる評価の客観性が求められてきた。

そこで、超音波探傷検査によって得られた画像を基にニューラルネットワークを用いて欠陥の評価を行う超音波探傷データ評価装置が提案されてきた（特許文献１参照）。

また、超音波の送信から受信までの経過時間から検査対象の縦波および横波の音速を利用して検査対象物内の反射源の位置を算出する超音波の反射源の映像処理方法が提案されてきた（特許文献２参照）。
特開平９−２１０９７０号公報特開平９−２９２３７１号公報

特許文献１に記載されたニューラルネットワークを用いた方法では、学習する順序やデータによって超音波探傷データ評価装置毎に特性をもつため、検査品質が一様ではなくなる恐れがあるという課題があった。

また、超音波探傷データ評価装置で大量の検査データについて評価を行うことは大変困難な作業であるという課題があった。

特許文献２に記載された超音波の送信から受信までの経過時間を用いた超音波の反射源の映像処理方法では、同じ位置または接近した位置にある反射源のみしか映像化できないという課題があった。

本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、超音波探傷検査結果を安定した品質で得ることができる超音波探傷画像処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る超音波探傷画像処理装置は、検査対象物に対して超音波探触子を移動して超音波を発信し、前記検査対象物内の欠陥で反射したエコー像を受信して欠陥を検出する超音波探傷画像処理装置において、受信したエコー像を画像データにＡ／Ｄ変換する画像作成部と、この画像作成部から受信した複数の静止画像データから動画の画像データを作成する連続画像表示部と、この連続画像表示部からデータを受けて欠陥の位置を確認する画像領域情報処理部と、欠陥候補を含む一つの画像に着目し、その画像と連続する前後の画像を用いて欠陥候補となる画素の移動を追跡する画像間移動追跡処理部と、複数の欠陥候補の内、連続して多くの画像に連続して出現する欠陥候補を欠陥として抽出してその位置を判定する欠陥位置判定処理部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る超音波探傷画像装置によれば、超音波探傷の際に、検査員の経験・レベル依存することなく検査の品質を一定にすることが可能となる。

本発明に係る超音波探傷画像処理装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
図１〜図５は、本発明に係る超音波探傷画像処理装置の第１実施形態を示す図である。

第１実施形態の超音波探傷画像処理装置１は、図１に示すように、超音波を検査対象物に発信して検査対象物の反射源で反射した超音波の反射波（エコー）を受信する超音波探傷装置２と、受信したエコー像をデジタル化して画像データに変換し画像を作成する画像作成部３と、作成された画像や一連の画像データ等を記憶する画像記憶部４と、画像作成部３から作成された複数の画像を連続的に表示する連続画像表示部５と、画像の画素分解能や領域を限定して限定領域画像を作成する画像領域情報処理部６と、連続した前後の画像を用いて欠陥候補となる画素の移動を追跡する画像間移動追跡処理部７と、最終的に複数の欠陥候補の連続性から欠陥を抽出して欠陥位置を判定する欠陥位置判定部８とを備える。

また、超音波探傷画像処理装置１は、欠陥位置判定部８で抽出された欠陥位置のデータ等の探傷結果履歴を管理する履歴管理部９と、デジタル画像として取得した画像を用いて必要に応じて報告書を自動で作成する自動報告書作成部１０と、複数のデータを連続で処理する自動処理部１１とを備える。

さらに、超音波探傷画像処理装置１は、必要に応じて評価手法を表示して検査員に評価を促す評価手法学習部１２を備える。

超音波探傷装置２は、超音波を検査対象物に発信するとともにその超音波の反射源から反射波を受信して、鋼材等の検査対象物の傷の有無、寸法などを非破壊検査する、主に超音波探傷器と超音波探触子とからなる装置であり、一般的に市販されているものである。

画像作成部３は、超音波探傷処置２から受信したアナログ信号の生データをデジタル信号の画像データにＡ／Ｄ変換して、この画像データを連続画像表示部５に送信する。

画像記憶部４は、必要に応じて画像作成部３により作成された画像データ等のデータを記憶する。また、記憶されたデータは必要時にいつでも取り出して参照することができる。

連続画像表示部５は、画像作成部３から受信した複数の画像を連続的に表示する機能を有し、静止画の画像データから動画の画像データを作成する。

画像領域情報処理部６は、連続画像表示部５を用いて動画を作成する際に、検出する欠陥（亀裂）の画像内の出現位置、及び画素分解能の情報を取得することにより、亀裂の位置、画素分解能を実寸に換算する。

画像間移動追跡処理部７は、画像領域情報処理部６が亀裂等の欠陥の位置、画素分解能を計算する処理を行ってから、もしくは並行して、前後に連続する画像を用いて、画素の移動や画素集合の移動を追跡し、欠陥候補を抽出し決定する。

欠陥位置判定部８は、画像集合を用いて最終的に複数の欠陥候補から欠陥位置を判定する。画素集合の作成手法としては一般に用いられているラベリング処理を用いて行うが、必要であれば前処理として着目画素とその周囲の画素を比較した結果を着目画素に埋め込み画像をベクトルの集合として扱うベクトル画像処理などを行う。なお、ラベリング処理とは、連結した画素をひとつの塊として認識してそれ以外の背景と区別する処理法である。

なお、超音波探傷装置２の探触子を手動もしくは一定速度で動かすことにより、画像間移動追跡処理部７による移動追跡結果の長さ（着目した反射源の領域の連続性）を調整して検出精度を調整することが可能である。

履歴管理部９は、欠陥位置判定部８により抽出された欠陥のデータを探傷結果履歴として記憶し、欠陥のデータを必要な時に取り出せる状態で管理する。欠陥のデータに検査日時を付与することにより、時系列に従って欠陥の進展を観察・推測することが可能である。また、時系列に従って観察することにより検査対象物の交換時期を決定することができる。

自動報告書作成部１０は、画像記憶部４に記憶された画像データを取得して、予め記憶された文書データと関連付けることにより、報告書データを自動で作成する。また、自動報告書作成部１０は、画像データと文書データとを関連付けてなる報告書データを記憶する。

自動処理部１１は、上述した画像作成部３から自動報告書作成部１０までに対して、各々が行う処理を、超音波探傷装置２から次々と送られてエコー像について連続して行うよう促す。よって自動処理部１１は、一定の検査品質で大量のデータを解析することが可能であるとともに、検査の品質を落とさずに大量のデータを処理することができる。また、自動処理部１１を用いることにより人間による処理を介す必要がなくなるため、２４時間連続処理することも出来る。

評価手法学習部１２は、予め記憶されている評価手法を示した評価手法データを検査員に対して表示して、検査員に評価を促す。検査の頻度が低下したときに検査員のレベルを維持することが可能となり、検査品質を維持することができる。

超音波探傷画像処理装置１を用いて探傷検査を行った結果の一例として、欠陥候補Ｄ〜Ｇが左方向に移動していく連続画像のうちの３時点における静止画像を、図２〜図４に示した。

図２によると、領域Ａに欠陥候補Ｄと思われる欠陥候補Ｄ１が、領域Ｂに欠陥候補Ｅ、Ｆと思われる欠陥候補Ｅ１、Ｆ１が、領域Ｃに欠陥候補Ｇと思われる欠陥候補Ｇ１が表示されている。図３によると、領域Ａに欠陥候補Ｄと思われる欠陥候補Ｄ２が、領域Ｂに欠陥候補Ｅと思われる欠陥候補Ｅ２、Ｆ２が表示されているが、領域Ｃには欠陥候補が表示されていない。次に、図４によると、領域Ｂには欠陥候補Ｅ、Ｆと思われる欠陥候補Ｅ３、Ｆ３が、領域Ｃには欠陥候補Ｇと思われる欠陥候補Ｇ３が表示されているが、領域Ａには欠陥候補が表示されていない。

ここで、図５は、図２〜図４に示した欠陥候補の特徴領域を一画面に重ねて表示したものである。図５から分かるとおり、領域Ａでは欠陥候補Ｄと思われる欠陥候補Ｄ３が、領域Ｃでは欠陥候補Ｇと思われる欠陥候補Ｇ２がそれぞれ表示されてない。

超音波探傷画像処理装置１では、欠陥から得られる画像とノイズ、その他の材質的不均一部から得られる画像の違いを、連続性の長短で評価した。領域Ｂの欠陥候補Ｅ、Ｆは図２〜図４に連続して表示されているので、３つの領域Ａ〜Ｃの中からは領域Ｂの欠陥候補Ｅ、Ｆを最終的に亀裂と判断して抽出した。

第１実施形態の超音波探傷画像処理装置１によると、欠陥候補を連続画像で評価することにより検査員の違いによる評価の違いがなくなり、検査員の経験・レベルに依存することなく検査の品質を一定にすることが可能となる。

また、第１実施形態の超音波探傷画像処理装置１によると、大量のデータをスムーズに評価することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態を、図６〜図８を用いて説明する。なお第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

第２実施形態の超音波探傷画像処理装置１Ａは、図６に示すように、超音波を発信して超音波の反射波（エコー）を受信する超音波探傷装置２と、超音波が欠陥に対して微小の広がりをもって当たる性質を利用して欠陥を決定する欠陥抽出部１３と、画像や一連のデータなどを記憶する画像記憶部４とを備える。

また、超音波探傷画像処理装置１Ａは、決定された欠陥のデータ等の探傷結果履歴を管理する履歴管理部９と、デジタル画像として取得した画像を用いて必要に応じて報告書を自動で作成する自動報告書作成部１０と、複数のデータを連続で処理する自動処理部１１とを備える。

超音波探傷装置２により発信された超音波は、超音波探傷装置２の性能に起因して、欠陥に対して微小の広がりをもって当たる性質を有する。検査対象物に超音波を発信した際に、欠陥に対して垂直に当たった超音波の反射強度を１００とすると、垂直に当たらなかった超音波の反射強度は、垂直でなくなるにつれ非完全弾性衝突となることから９０、８０、・・・と低下していく。なお、この反射強度の低下には超音波の回り込みによる影響（回折）等の要因も含まれると考える。

図７及び図８は、縦軸を照度、横軸を位置とした超音波の反射波の照度分布を示した図である。超音波の反射強度の低下を考慮して反射強度を輝度に変換すると、微小な亀裂があれば図７に示すような輝度分布が得られる。一方、材質の不均一位置や妨害エコーでは図８のような輝度分布が得られる。

欠陥抽出部１３は、図７に示される輝度分布の広がりが超音波探傷装置１Ａの性能に起因しているものであることを利用し、照度分布のヒストグラムの半値幅を用いて一対の欠陥候補を決定して、配管ＵＴ検査における欠陥開口部・欠陥端部の位置を決定する。

第２実施形態の超音波探傷画像処理装置１Ａによると、超音波の反射強度から照度分布を求めることにより、検査員の違いによる評価の違いがなくなるなので、検査の品質を一定にすることができる。

また、第２実施形態の超音波探傷画像処理装置１Ａによると、大量のデータをスムーズに評価することが可能となる。

本発明に係る超音波探傷画像処理装置の第１実施形態を示す構成図。配管内のＢスコープの画像を示す図。配管内のＢスコープの画像を示す図。配管内のＢスコープの画像を示す図。図２から図４を重ねて一画面に表示した図。本発明に係る超音波探傷画像処理装置の第２実施形態を示す構成図。亀裂を示すエコーの輝度分布を示す図。材質等による妨害を示すエコーの輝度分布を示す図。

符号の説明

１、１Ａ超音波探傷画像処理装置
２超音波探傷装置
３画像作成部
４画像記憶部
５連続画像表示部
６画像領域情報処理部
７画像間移動追跡処理部
８欠陥位置判定部
９履歴管理部
１０自動報告書作成部
１１自動処理部
１２評価手法学習部
１３欠陥抽出部
Ｄ１、Ｄ２欠陥候補
Ｅ１〜Ｅ３欠陥候補
Ｆ１〜Ｆ３欠陥候補
Ｇ１、Ｇ３欠陥候補

Claims

検査対象物に対して超音波探触子を移動して超音波を発信し、前記検査対象物内の欠陥で反射したエコー像を受信して欠陥を検出する超音波探傷画像処理装置において、
受信したエコー像を画像データにＡ／Ｄ変換する画像作成部と、
この画像作成部から受信した複数の静止画像データから動画の画像データを作成する連続画像表示部と、
この連続画像表示部からデータを受けて欠陥の位置を確認する画像領域情報処理部と、
欠陥候補を含む一つの画像に着目し、その画像と連続する前後の画像を用いて欠陥候補となる画素の移動を追跡する画像間移動追跡処理部と、
複数の欠陥候補の内、連続して多くの画像に連続して出現する欠陥候補を欠陥として抽出してその位置を判定する欠陥位置判定処理部とを備えたことを特徴とする超音波探傷画像処理装置。