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亀裂検出システム及び亀裂検出方法

国内特許コード P170013999
整理番号 (S2014-0059-N0)
掲載日 2017年4月7日
出願番号 特願2015-542908
出願日 平成26年10月17日(2014.10.17)
国際出願番号 JP2014077718
国際公開番号 WO2015056790
国際出願日 平成26年10月17日(2014.10.17)
国際公開日 平成27年4月23日(2015.4.23)
優先権データ
  • 特願2013-217722 (2013.10.18) JP
発明者
  • 伊藤 幸広
  • 志岐 和久
  • 松田 浩
  • 出水 亨
出願人
  • 国立大学法人佐賀大学
  • 国立大学法人 長崎大学
発明の名称 亀裂検出システム及び亀裂検出方法
発明の概要 検出対象物の検出対象部位を加熱すると共に、検出対象部位の被膜面の加熱前後における撮像画像を画像解析して、検出対象部位の被膜面を損なうことなく得られる検出対象部位のひずみ分布から、亀裂を検出できる亀裂検出システムである。検出対象物50の検出対象部位51を撮像手段10で撮像した後、加熱手段20で加熱し、この加熱による検出対象部位の変化は、検出対象部位と共に動く外側の被膜を通じて表面にも現れるため、再度検出対象部位を被膜ごと撮像し、加熱前後の撮像画像を画像解析手段30で解析して、検出対象部位のひずみ分布を取得し、亀裂部分とそれ以外の部分とのひずみ状態の差異から亀裂を検出可能とする。これにより、被膜ごと検出対象部位を撮像すれば問題なく解析を進めて亀裂を検出でき、被膜を除去する必要が無く、検出作業の作業効率を向上させられる。
従来技術、競合技術の概要


橋梁等の鋼構造物は、経年劣化による耐荷力や耐久性の低下が構造物の安全性を損なうことの無いよう、その維持管理を適切に行う必要がある。特に、鋼構造物をなす鋼材に外力が繰返し作用する状況、例えば橋梁の場合、車両の通行に伴う繰返しの荷重が加わるような状況、では、溶接部分などの応力が集中しやすい箇所から亀裂が発生し、こうした亀裂が原因で鋼材の破断など安全性を低下させる事象をもたらすことがあるため、亀裂の早期発見が強く求められている。



鋼構造物をなす鋼材に生じた亀裂を検知するための従来の主な手法としては、磁粉探傷法、浸透探傷法、及び、超音波探傷法が挙げられる。
従来の磁粉探傷法の例としては、特開2001-21539号公報(特許文献1)に開示されるものがある。また、浸透探傷法の例としては、特開2003-344303号公報(特許文献2)に開示されるものがある。さらに、超音波探傷法の例としては、特開2005-345217号公報(特許文献3)に開示されるものがある。

産業上の利用分野


本発明は、検出対象物における亀裂の有無を非破壊的手法で確認可能とする亀裂検出方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
検出対象物における、導電性を有しない材質からなる被膜で外側から覆われた、導電性を有する材質からなる所定の検出対象部位について、最外部の被膜面を撮像する撮像手段と、
前記検出対象部位の少なくとも表面部分を、当該検出対象部位に対する誘導加熱、及び/又は検出対象部位近傍部分に対する誘導加熱に伴う熱伝導、により前記被膜を劣化させない所定温度まで加熱する加熱手段と、
同じ対象物を時間をおいて撮像した、前後の二つの撮像画像から画像解析で、撮像された範囲の各位置ごとに、二つの撮像の間に生じたひずみを求め、撮像された範囲のひずみ分布を取得する画像解析手段とを備え、
前記撮像手段が、前記検出対象部位における前記被膜面を、前記加熱手段で加熱する前と加熱直後にそれぞれ撮像し、
前記画像解析手段が、前記撮像手段で得られた加熱前後の検出対象部位の二つの撮像画像から、前記解析により、検出対象部位の位置ごとにひずみを求め、検出対象部位のひずみ分布を取得し、
当該検出対象部位のひずみ分布が、検出対象部位に亀裂がある場合、前記加熱による亀裂部分の微小変位に対応して、ひずみ分布中で周囲のひずみと大きく異なるひずみが略線状に集中した状態のひずみ群を含むことを
特徴とする亀裂検出システム。

【請求項2】
前記請求項1に記載の亀裂検出システムにおいて、
前記加熱手段が、電磁誘導で検出対象部位に渦電流を生じさせて検出対象部位を発熱させるためのコイルを有してなり、
当該コイルに対し、渦電流の表皮効果で検出対象部位の加熱手段寄り表面部分のみ加熱でき、加熱時点で検出対象物の厚さ方向に温度差を生じさせられる所定周波数以上の交流電流を流して、検出対象部位の誘導加熱を実行することを
特徴とする亀裂検出システム。

【請求項3】
前記請求項1又は2に記載の亀裂検出システムにおいて、
前記画像解析手段で得られたひずみ分布を、検出対象部位の画像領域に対応付けたひずみ分布図の画像として表示する表示手段を備え、
当該表示手段が、前記ひずみ分布図の画像における、少なくとも前記ひずみが略線状に集中した状態のひずみ群について、周囲の他部分に対し表示状態を明確に異ならせて視覚的に識別可能な状態で表示することを
特徴とする亀裂検出システム。

【請求項4】
前記請求項2又は3に記載の亀裂検出システムにおいて、
前記撮像手段が、一又は複数の持ち運び可能なカメラであり、
前記画像解析手段が、前記撮像手段としてのカメラから撮像画像のデータを入力可能で、所定のプログラムにより、前記撮像手段で得られた検出対象部位の加熱前後の二つの撮像画像から、デジタル画像相関法による解析で、検出対象部位の位置ごとにひずみを求め、検出対象部位のひずみ分布を取得する機能を実行する、可搬型のコンピュータであることを
特徴とする亀裂検出システム。

【請求項5】
前記請求項1ないし4のいずれかに記載の亀裂検出システムにおいて、
前記撮像手段が、加熱手段の誘導加熱実行の際の検出対象部位に対する加熱手段の位置より、検出対象部位から離れた所定位置に配設され、加熱手段による検出対象部位の加熱の前後で、撮像手段の検出対象部位に対する相対移動を伴わずに、検出対象部位を撮像することを
特徴とする亀裂検出システム。

【請求項6】
前記請求項1ないし4のいずれかに記載の亀裂検出システムにおいて、
前記撮像手段と加熱手段が、相互に連結されて、一体として前記検出対象物に対し移動可能とされ、
前記加熱手段が、撮像手段の存在する側の検出対象部位近傍から、検出対象部位を加熱するものとされ、
前記撮像手段及び加熱手段が、検出対象物に対し移動し、検出対象物において連続する平面又は曲面に複数設定される各検出対象部位に対し、相対位置関係を変化させない状態で、各検出対象部位ごとの撮像及び加熱可能位置に順次到達して、撮像及び加熱を行うことを
特徴とする亀裂検出システム。

【請求項7】
検出対象物における、導電性を有しない材質からなる被膜で外側から覆われた、導電性を有する材質からなる所定の検出対象部位について、最外部の被膜面を所定の撮像手段で撮像し、
前記被膜面を撮像された検出対象部位を、所定の加熱手段の、検出対象部位に対する誘導加熱、及び/又は検出対象部位近傍部分に対する誘導加熱に伴う熱伝導、により前記被膜を劣化させない所定温度まで加熱し、
加熱された検出対象部位における前記被膜面を前記撮像手段であらためて撮像し、
前記撮像手段で得られた加熱前後の二つの画像から、所定の画像解析手段が、画像解析で検出対象部位の位置ごとにひずみを求めて、検出対象部位のひずみ分布を取得し、
当該検出対象部位のひずみ分布が、検出対象部位に亀裂がある場合、前記加熱による亀裂部分の微小変位に対応して、ひずみ分布中で周囲のひずみと大きく異なるひずみが略線状に集中した状態のひずみ群を含むようにされることを
特徴とする亀裂検出方法。

【請求項8】
前記請求項7に記載の亀裂検出方法において、
あらかじめ取得された、検出対象物又は当該検出対象物の検出対象部位と同一構成の部材にある亀裂の深さと当該亀裂位置に対応するひずみ分布中のひずみの大きさとの関係に基づいて、検出対象部位のひずみ分布における、前記ひずみが略線状に集中した状態のひずみ群について、ひずみの大きさから亀裂の深さ又は亀裂の貫通の有無を検出することを
特徴とする亀裂検出方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015542908thum.jpg
出願権利状態 公開
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