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公開番号2025067253
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023177075
出願日2023-10-12
発明の名称検査装置、検査システム、及び検査方法
出願人JFEスチール株式会社,国立大学法人神戸大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 25/72 20060101AFI20250417BHJP(測定;試験)
要約【課題】より効率的に精度良く亀裂の有無を検査可能な検査装置を提供する。
【解決手段】検査装置10は、構造物の亀裂Cを検査する検査装置10であって、制御部15を備え、制御部15は、亀裂Cを検査する対象部位P1の周囲を構造物の内部から局所的に加熱したときに対象部位P1の表面から生じる赤外線放射エネルギーに基づいて対象部位P1での温度分布を取得し、取得された温度分布に基づいて亀裂Cの有無を判定する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
構造物の亀裂を検査する検査装置であって、
制御部を備え、
前記制御部は、前記亀裂を検査する対象部位の周囲を前記構造物の内部から局所的に加熱したときに前記対象部位の表面から生じる赤外線放射エネルギーに基づいて前記対象部位での温度分布を取得し、取得された前記温度分布に基づいて前記亀裂の有無を判定する、
検査装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の検査装置であって、
前記制御部は、前記赤外線放射エネルギーを検出する撮像装置から出力される、温度分布を示す第１画像に基づいて前記亀裂の有無を判定する、
検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置であって、
前記制御部は、前記第１画像におけるライン上の温度プロファイルのパターンに基づいて前記亀裂の有無を判定する、
検査装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の検査装置であって、
前記制御部は、前記第１画像に対して微分処理を実行することで算出した温度勾配の分布を示す第２画像に基づいて前記亀裂の有無を判定する、
検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記制御部は、１μｍ～２０μｍの計測波長に相当する前記赤外線放射エネルギーに基づいて前記温度分布を取得する、
検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記構造物は、走行桁を有するクレーンを含み、
前記制御部は、前記対象部位の周囲を前記走行桁の内部から局所的に加熱したときに前記対象部位の表面から生じる前記赤外線放射エネルギーに基づいて前記温度分布を取得する、
検査装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置と、
前記対象部位の周囲を前記構造物の内部から局所的に加熱する加熱装置と、
前記赤外線放射エネルギーを検出する撮像装置と、
を備える、
検査システム。
【請求項８】
請求項７に記載の検査システムであって、
前記加熱装置は、ランプ、熱風源、噴霧源、レーザ光源、及びヒータの少なくとも１つを有する、
検査システム。
【請求項９】
請求項８に記載の検査システムであって、
前記加熱装置は、前記構造物の内部に位置する前記対象部位の裏面から前記対象部位の周囲を局所的に加熱する、
検査システム。
【請求項１０】
構造物の亀裂を検査する検査方法であって、
前記亀裂を検査する対象部位の周囲を前記構造物の内部から局所的に加熱する加熱ステップと、
前記加熱ステップにより前記対象部位の表面から生じる赤外線放射エネルギーに基づいて前記対象部位での温度分布を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得された前記温度分布に基づいて前記亀裂の有無を判定する判定ステップと、
を含む、
検査方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、検査装置、検査システム、及び検査方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の製鉄プロセスにおいては、鉄鉱石及び石炭などを含む原料は、ばら積み船で輸送される。当該原料は、製鉄所に到着後、アンローダクレーンを用いてヤードに荷揚げされる。アンローダクレーンは、２本の走行桁と、当該走行桁上を走行するグラブ自走台車とを有する。グラブ自走台車は、上下に移動し開閉するグラブを有する。グラブ自走台車は、グラブをばら積み船の船中に降下させて船中の原料を掴み、その後グラブを上昇させる。グラブ自走台車は、グラブを原料搬送ライン上にさらに移動させて開きグラブに掴まれていた原料を落とす。アンローダクレーンは、以上のような動作を繰り返すことで、ばら積み船中の原料をヤードに荷揚げする。
【０００３】
走行桁には、グラブ自走台車が走行する度にグラブ自走台車の自重、グラブ重量、及びグラブ中の原料重量の和に相当する輪荷重が繰り返し作用する。この載荷及び除荷の繰り返し作用により走行桁には疲労亀裂が発生する場合がある。走行桁が亀裂により折損すると、グラブ自走台車の落下及び走行桁の海への転落などが発生し、被害が非常に大きい。また、原料の荷揚げが出来ないため製鉄所の操業が停止する。
【０００４】
以上のような事態を避けるため、走行桁の亀裂検査が行われている。その手法として、例えばカラーチェック、磁粉探傷、及び超音波探傷などが従来から用いられている。しかしながら、カラーチェック、磁粉探傷、及び超音波探傷などの手法では、それぞれ必要な処置を施すために、検査する対象部位まで作業員が近づかなければならなかった。
【０００５】
例えば、磁粉探傷においては、検査する対象部位の錆及び汚れなどを作業員が落として計測可能な表面状態にしたうえで当該対象部位に磁界を作用させる必要があった。このために、アンローダクレーンにおいて検査を行うために足場を組み、高所作業の準備を整え、検査する対象部位に作業員の手が届く状態にしなければ作業が行えなかった。その結果、亀裂などの欠陥を検査するための作業費用よりも、足場の設置などにより多くの人手と費用とが費やされていた。
【０００６】
以上のような状況下で近年、遠隔から広範囲を一度にかつ簡便に検査することが可能な赤外線サーモグラフィを用いた亀裂検査方法が注目されている。当該方法は、アクティブ赤外線法と呼ばれ、何らかの入力を亀裂に与えてその熱的反応を検出する方法である。従来、アクティブ赤外線法を利用した様々な亀裂検査方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第４８０３６５２号
特許第６０７９０９８号
特開２０１９－７８５５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のアクティブ赤外線法を利用した亀裂検査方法の一例として、特許文献１に記載の構造物の欠陥検出方法が知られている。当該方法では、クレーンで吊り荷を移動させたときのクレーン台車の自重及び吊り荷の重量に起因する亀裂部での応力変動が利用される。当該方法は、亀裂に発生する瞬間的な応力集中発熱を赤外線サーモグラフィ機器で計測し、遠隔からの亀裂検査を可能にする。
【０００９】
しかしながら、クレーン移動時の応力変動による温度変動は、非常に短時間かつ微小である。鋼材が高い熱伝導率を有することで、亀裂部での温度変動は直ちに拡散し消失する。したがって、計測には高速かつ高精度に計測可能な冷却式赤外線サーモグラフィを使用する必要があった。冷却式赤外線サーモグラフィは、機器としてのコストが非常に高く、かつカメラ内部に冷却装置を有するためサイズが非常に大きかった。
【００１０】
加えて、稼働時の応力変動が利用されているので、クレーン稼働時にしか計測が行われない。しかしながら、クレーン稼働時には、安全上、クレーンに近づくことは困難であり、望遠レンズを用いて遠方から計測を行う必要があった。望遠レンズは、非常に高価である。また、遠隔からの計測ではクレーン台車の背後などカメラの死角となる対象部位に対して亀裂検査を行うことが困難であった。
（【００１１】以降は省略されています）

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