JP7701208B2 - Automatic assessment system for the deterioration of anchor bolts - Google Patents
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Description
この発明はアンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムに関し、特に、現場で点検員がアンカーボルトの劣化状態を判定できるアンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムに関する。 This invention relates to an automatic deterioration determination system for anchor bolts, and in particular to an automatic deterioration determination system for anchor bolts that allows an inspector to determine the deterioration state of anchor bolts on-site.
従来、アンカーボルトの超音波探傷検査方法が、例えば、特許第6088088号公報(特許文献1)に記載されている。同公報によれば、アンカーボルト超音波探傷検査装置は、超音波探触子を用いてアンカーボルト27の腐食部を検査する。アンカーボルト超音波探傷検査装置は、アンカーボルトの頭部に装着可能であり、円筒状でその頂部に超音波探触子を取り付け可能な傾斜面有する探触子取り付け部と、探触子取り付け部を回転可能に保持する探触子回転治具と、超音波探触子からの超音波探傷信号の反射エコーを受けて、アンカーボルトの劣化を判定するデジタル超音波探傷器とを含む。
Conventionally, an ultrasonic inspection method for anchor bolts is described in, for example, Japanese Patent No. 6088088 (Patent Document 1). According to this publication, an ultrasonic inspection device for anchor bolts inspects corroded parts of
特許文献1では、超音波探触子からの超音波探傷信号の反射エコーを受けて、アンカーボルトの劣化を判定していた。このような、従来のアンカーボルトの劣化判定システムでは、点検結果から、熟練技術者が、ねじ山欠損の程度等を判断していた。
In
このような、アンカーボルトの劣化の判定方法として、点検結果からボルトの展開図を作成して、その発生位置と欠損の程度を図示することができても、アンカーボルトの状態の判定(健全、初期欠損ボルト、欠損発生ボルト、危険ボルト)は熟練技術者でしかできないという問題があった。 As a method for determining the deterioration of anchor bolts, it is possible to create an exploded view of the bolt from the inspection results and illustrate the location and extent of the damage, but there is a problem in that only experienced technicians can determine the condition of the anchor bolt (sound, bolt with initial damage, bolt with damage, dangerous bolt).
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、現場で点検員が容易にアンカーボルトの劣化状態を判定できるアンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムを提供することを目的とする。 This invention was made to solve the problems mentioned above, and aims to provide an automatic deterioration determination system for anchor bolts that allows on-site inspectors to easily determine the deterioration state of anchor bolts.
この発明に係る、アンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムは、予め作成されたアンカーボルトの劣化の程度を示す展開図に基づいて、アンカーボルトの劣化度を自動で判定する。展開図は、超音波探触子でアンカーボルトの劣化の程度を検出したデータに基づいて作成され、アンカーボルトの劣化の程度とその位置および大きさを示し、展開図は、ボルトの健全部と、ねじ山の半分深さ欠損部およびねじ山の深さ欠損部とが所定の色で分離され、展開図から、所定の色に応じて、その割合と発生位置とを読み取る、前処理を行い、前処理の結果に基づいてアンカーボルトの劣化度を自動で判定する。 The automatic deterioration determination system for anchor bolts according to the present invention automatically determines the deterioration level of an anchor bolt based on a pre-created development diagram showing the deterioration level of the anchor bolt. The development diagram is created based on data obtained by detecting the deterioration level of the anchor bolt with an ultrasonic probe, and shows the deterioration level, position, and size of the anchor bolt. The development diagram separates the healthy part of the bolt from the half-depth defective part of the thread and the deep defective part of the thread with a specified color, and the proportion and the occurrence position are read from the development diagram according to the specified color, performing pre-processing, and the deterioration level of the anchor bolt is automatically determined based on the results of the pre-processing.
好ましくは、アンカーボルトの劣化度を自動で判定するステップは、ファジィ理論を用いて行う。 Preferably, the step of automatically determining the degree of deterioration of the anchor bolt is performed using fuzzy logic.
アンカーボルトの劣化度は、健全と危険または、健全、注意、および危険といった3段階以上に分離されてもよい。 The degree of deterioration of anchor bolts may be divided into three or more stages, such as healthy and dangerous, or healthy, caution, and dangerous.
ファジィ理論を用いて行うアンカーボルトの劣化度を判定するステップは、第1の段階と第2の段階に分けて行ってもよい。 The step of determining the degree of deterioration of the anchor bolt using fuzzy logic may be performed in two stages: a first stage and a second stage.
第1の段階は、健全および危険の劣化を判定し、第2の段階は、注意レベルの劣化を判定するのが好ましい。 The first stage preferably determines the deterioration of health and danger, and the second stage determines the deterioration of the caution level.
この発明によれば、測定データと熟練技術者の判断に基づく劣化の程度とを関連付けて、測定データがあれば、その劣化の程度を自動で判断するようにした。 According to this invention, the measurement data is associated with the degree of deterioration based on the judgment of a skilled technician, and if there is measurement data, the degree of deterioration is automatically determined.
その結果、現場で点検員がアンカーボルトの劣化状態を判定が可能な、アンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムを提供できる。 As a result, it is possible to provide an automatic system for determining the degree of deterioration of anchor bolts, enabling on-site inspectors to determine the deterioration state of anchor bolts.
以下、この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。まず、今回のアンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムの作成に使用したデータについて説明する。今回使用したデータは図1に示す様なものであり、アンカーボルトの劣化判定装置の超音波探触子で測定したアンカーボルトの劣化のレベルを、その位置ごとに線で表した展開図である。横軸はアンカーボルトの円周方向の角度であり、縦軸は深さ方向の距離を示す。 One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the data used in creating this automatic system for determining the degree of deterioration of anchor bolts will be described. The data used this time is as shown in Figure 1, which is a development diagram in which the level of deterioration of the anchor bolt measured by an ultrasonic probe of an anchor bolt deterioration determination device is represented by lines at each position. The horizontal axis represents the angle in the circumferential direction of the anchor bolt, and the vertical axis represents the distance in the depth direction.
ここで、図1に示す画像は、本来、青色(健全部)と、黄色(注意レベル1)と、白色(注意レベル2)と、赤色(危険部)とを含んでいるが、ここでは、それぞれを、細線、点線、一点鎖線、および太線の4つの線で表わしている。ここで、細線は、健全部エコーのビーム路程であり、点線はねじ山半分深さ程度の欠損が進行している箇所を示し、一点鎖線は、ねじ山深さ程度の欠損が進行している箇所を示し、太線は、ねじ山深さ以上欠損が進行している箇所を示す。 The image shown in Figure 1 originally contains blue (healthy area), yellow (Caution Level 1), white (Caution Level 2), and red (dangerous area), but here, each is represented by four lines: thin, dotted, dashed and thick. Here, the thin lines are the beam path of the healthy area echo, the dotted lines indicate areas where the defect has progressed to about half the depth of the thread, the dashed lines indicate areas where the defect has progressed to about the depth of the thread, and the thick lines indicate areas where the defect has progressed beyond the depth of the thread.
なお、ここでは、図中、細線、点線、一点鎖線、および太線の4つの線で表されているが、実際には、一点鎖線で示されている箇所は、測定結果としては、白色で表示されている。 Note that in the figure, four lines are used to represent the area: a thin line, a dotted line, a dashed line, and a thick line. However, in reality, the areas indicated by the dashed lines are shown in white as measurement results.
図1を参照して、これは、例えば、ねじの呼び径がM22のものである。そこには、このデータが、健全、注意レベル1、注意レベル2、危険、点検不良のデータのうちの、どれに対応するものであるのかが表示されている。
Referring to Figure 1, for example, this is for a screw with a nominal diameter of M22. It shows which of the following data the data corresponds to: healthy,
図2は、このような画像データのうち、この実施の形態で用いたデータ数の概要を示す図である。図2には、M22の計測データ、M24の計測データ、M27の計測データ、M30の計測データ、およびM36の計測データごとに、健全、注意レベル1、注意レベル2、危険、点検不良のどのデータであるのかを示す表と、表の上に示されたデータ数の棒グラフと、その右側に、健全等のボルトの劣化のレベルごとの合計の集計と、それに基づいた、各レベルの内訳を表す円グラフが表示されている。
Figure 2 shows an overview of the number of pieces of data used in this embodiment from such image data. In Figure 2, a table is displayed indicating whether the measured data for M22, M24, M27, M30, and M36 is sound,
ねじの呼び径ごとで計測範囲が異なっていたことから、これらのデータをまとめて開発を行うには一定の規則で均質化する必要があった。また画像は全体で404枚あり、これら画像を経験者による目視で、健全レベル、注意レベル1、注意レベル2、危険レベルの4段階に仕分けしていただいた結果を教師デー タとした。その結果、図2に示す様に約60%が健全レベル、約25%が注意レベル1、約10%が注意レベル2、約10%が危険レベルであった。
Because the measurement range differed depending on the nominal diameter of the screw, it was necessary to homogenize this data according to a certain rule in order to compile and develop the system. There were a total of 404 images, which were visually sorted by experienced personnel into four levels: healthy level,
次に、画像内の色数の集計について説明する。図3は、結果画像(A)と結果画像を作成するために計測波形の強度とその強度に対応する色を模式的に表した図(B)である。 Next, we will explain how to count the number of colors in an image. Figure 3 shows the result image (A) and a schematic diagram (B) that shows the intensity of the measured waveform used to create the result image and the colors that correspond to that intensity.
発明者らは、まず、画像内の色数を集計することを考えた。すなわち、当初は画像内の青色線、黄色線、赤色線および白色線の個数を集計することで劣化判定が可能になるのではないかと考えた。しかしながら、図3(B)のように、白色線は背景色と同色であり切り分けが難しいため白色線の数量集計が問題となった。 The inventors first considered counting the number of colors in an image. That is, they initially thought that it might be possible to determine deterioration by counting the number of blue, yellow, red, and white lines in an image. However, as shown in Figure 3(B), the white lines are the same color as the background and are difficult to distinguish, so counting the number of white lines became problematic.
まず情報処理によって白線のみを別の色に変換することを検討したが、らせん状に加工されたネジを測定しているため、測定データから得られる画像に表示される線も傾斜があり情報処理によって白線を特定することは難しいとの結論に至った。 First, they considered using information processing to convert just the white lines into a different color, but because they were measuring screws that were spirally machined, the lines displayed in the images obtained from the measurement data were also inclined, and they concluded that it would be difficult to identify the white lines using information processing.
次に背景色を別の色に変更するという案も挙がったが、白色はエコー高さが低いことを示しているものであり、ねじ山として線で表示されている以外の白色部分も計測したデータはあるがエコーが低いため白色になっている。そのため背景色を変更したとしても今度は白線が変更した背景色と同色になるので、同じ問題が生じる。 The next suggestion was to change the background color to a different color, but the white color indicates a low echo height, and although there is measurement data for the white parts other than those shown as lines representing the threads, they are white because they have a low echo. Therefore, even if the background color were changed, the white lines would now be the same color as the changed background color, and the same problem would arise.
また、この低いエコーレベルはノイズが含まれている可能性があることから、エコーレベルが低いデータの中からねじ山のみを特定して線として表示することは難しいことが分かった。 In addition, because this low echo level may contain noise, it proved difficult to identify and display only the threads as lines from data with low echo levels.
以上のことから白色の厳密な集計は難しいと判断し、白線を推定することで白色線の量を推定することとした。またその手法として画像処理手法である、膨張・収縮による白色線を推定する方法と、直線検出によるねじ山線検出による白色線を推定する方法の2つを検討した。 Based on the above, we determined that it would be difficult to compile an exact count of the white areas, and decided to estimate the amount of white lines by estimating the white lines. We also considered two methods for this: an image processing method to estimate the white lines using expansion and contraction, and a method to estimate the white lines using straight line detection to detect thread lines.
次に、この画像処理による白色線の推定について説明する。ここでは画像処理の手法として二値化や、膨張処理や収縮処理、またはこれらを組み合わせたオープニング処理およびラベリング処理を用いて白色線の推定を試みた。 Next, we will explain how to estimate the white line using this image processing. Here, we attempted to estimate the white line using image processing techniques such as binarization, expansion processing, and contraction processing, as well as opening and labeling processing that combine these.
図4に、膨張収縮の考え方を示す。図4に示すように、膨張処理においては、注目画素を白色に置き換え、収縮処理では注目画素を黒に置き換える。膨張処理または収縮処理を行うには処理回数を設定する必要があるが、ねじ山線とねじ山線の間にある白色部分を埋めるだけの回数行えば白色線と推定される部分が残ることになる。またねじ山線は傾斜しているが、ねじ山線との間隔はほぼ平行でありほぼ一定間隔であることからねじ山線とねじ山線の間隔は計算できることが分かる。 Figure 4 shows the concept of expansion and contraction. As shown in Figure 4, in the expansion process, the pixel of interest is replaced with white, and in the contraction process, the pixel of interest is replaced with black. The number of processes must be set to perform the expansion or contraction process, but if it is performed a sufficient number of times to fill in the white areas between the thread lines, then a portion estimated to be a white line will remain. Also, although the thread lines are inclined, the distance between the thread lines is nearly parallel and is nearly constant, so it can be seen that the distance between the thread lines can be calculated.
次に、線間隔について説明する。線間隔(ピクセル単位)を適切に設定することで、膨張・収縮処理の回数を決定し、背景色の白色と線の白色を分離するために行った。すなわち、線間隔と膨張・収縮処理の回数は同義となる。図5は、線間隔を設定する理由について説明する図である。 Next, we will explain the line spacing. By appropriately setting the line spacing (in pixels), the number of times the expansion/contraction process is performed is determined, and this is done to separate the white of the background color from the white of the lines. In other words, the line spacing and the number of times the expansion/contraction process is performed are synonymous. Figure 5 is a diagram that explains the reason for setting the line spacing.
図5に示すように、線を抽出できるのは、膨張・収縮処理を適切に行った場合のみである(図において、右水平矢印の場合)。これに対して、膨張・収縮処理を次の線に到達する以上の回数で実施した場合(図において右斜め上向き矢印の場合)は、線の情報が消えてしまう。逆に膨張・収縮処理を次の線に到達しない回数で実施した場合(図において右斜め下向き矢印の場合)は背景色がノイズとして残ってしまう。そして適切に線間隔を指定しなかった時の結果で線エリアを囲むラベリング処理を行っても正確な線のエリア取得ができない。 As shown in Figure 5, lines can only be extracted if the expansion/contraction process is performed appropriately (as in the case of the right horizontal arrow in the figure). In contrast, if the expansion/contraction process is performed a number of times greater than the number of times that the next line is reached (as in the case of the right diagonal upward arrow in the figure), the line information will disappear. Conversely, if the expansion/contraction process is performed a number of times that the next line is not reached (as in the case of the right diagonal downward arrow in the figure), the background color will remain as noise. Furthermore, even if a labeling process is performed to surround the line area when the line spacing is not specified appropriately, the line area cannot be accurately obtained.
本推定手法を検証するために、色の数が定まっている赤色と黄色と青色の3色に対して適用した結果を図6に示す。この図は横軸に本推定手法で求めた各色の個数、縦軸に計測した各色の個数を示しており、この図から求めた相関係数は0.996であったことから、正のきわめて強い相関があることを示しており、この手法による白色線の推定は妥当であることが分かった。また、条件をそろえるために他の色においても同様の処理を用いて推定を実施した。 To verify this estimation method, we applied it to three colors with a fixed number of colors: red, yellow, and blue. The results are shown in Figure 6. In this figure, the horizontal axis shows the number of each color found using this estimation method, and the vertical axis shows the number of each color measured. The correlation coefficient found from this figure was 0.996, indicating an extremely strong positive correlation, and it was found that the estimation of the white line using this method is valid. We also performed estimation using the same process for other colors to ensure the same conditions.
次に、各色数の推定による劣化判定について説明する。各色の画像処理による推定によって得られた値を基にして、劣化判定のレベルごとに各画像の色がどの程度の割合で含まれているかを示した結果を図7に示す。なお、判定エリアのサイズはねじ径で異なるため判定エリアサイズで正規化を行った結果となっている。 Next, we will explain deterioration judgment based on the estimation of the number of each color. Figure 7 shows the results of indicating the percentage of each image color for each deterioration judgment level, based on the values obtained by estimation through image processing of each color. Note that the size of the judgment area differs depending on the screw diameter, so the results are normalized by the judgment area size.
図7を参照して、縦軸は、各色の割合を示す図である。 Referring to Figure 7, the vertical axis shows the proportion of each color.
この結果より、劣化度合が進行するに従って青色以外の割合が低下し黄色や白色の割合が増加する傾向がみられるが、劣化判定のレベルごとに割合が分かれていないことから、閾値を決めて分類することは難しいと考えた。 These results show a tendency for the proportion of colors other than blue to decrease and the proportion of yellow and white to increase as the degree of deterioration progresses, but because the proportions are not divided by deterioration assessment level, it is thought that it would be difficult to determine a threshold value and classify them.
そこで、ファジィ推論による劣化判定について検討した。上記した劣化判定で示した閾値で分類する手法は、図8(A)に示す様なイメージであり、閾値の20歳を境にして子どもと大人が明確に分けられている。しかし、現実問題として子どもと大人の境はあいまいであり、18歳から大人という考えもあれば22歳までは子どもという考えもある。そういったあいまいさを表現する手法としてファジィ推論という考え方を考慮した。 Therefore, we investigated the use of fuzzy inference to determine deterioration. The method of classification using the threshold value shown in the deterioration determination mentioned above is as shown in Figure 8 (A), where children and adults are clearly separated at the threshold age of 20. However, in reality, the boundary between children and adults is vague, with some people considering people to be adults from 18 years old and others considering people to be children up to 22 years old. We considered the idea of fuzzy inference as a method of expressing such ambiguity.
このファジィ推論は図8(B)に示す様に先述した子どもと大人の考え方を両方の可能性があることを許容する形で表現した考えである。そして今回の適用するにあたり考えた概念を図9に示す。この図のように横軸にカテゴリを人が判断している条件、縦軸に各カテゴリに対する一致度をとっている。 As shown in Figure 8 (B), this fuzzy reasoning is an idea that expresses the previously mentioned thinking of children and adults in a way that allows for both possibilities. The concept that was considered when applying this is shown in Figure 9. As shown in this figure, the horizontal axis shows the conditions under which people judge categories, and the vertical axis shows the degree of agreement with each category.
次に、ファジィ推論の適用について説明する。ファジィ推論を適用するにあたり、専門家は画像の何について着目しているかをヒアリングしたところ、画像に対して赤色、黄色、白色の各色の量や大きさを見ているとのことであった。そこで、ひとまず点検不良以外を以下のルールを適用しファジィ推論による劣化レベル判定を試みた。 Next, we will explain the application of fuzzy reasoning. When we asked the experts what they paid attention to in the images when applying fuzzy reasoning, they said that they looked at the amount and size of each of the colors red, yellow, and white in the image. Therefore, we first tried to determine the deterioration level using fuzzy reasoning by applying the following rules to items other than inspection defects.
青色線の割合大、黄色線の割合大、白色線の割合大であれば、点検不良である。 If the proportion of blue lines, yellow lines, and white lines is high, the inspection is defective.
青色線の割合大、黄色線の割合大、白色線の割合小であれば、注意レベル1である。 If the proportion of blue lines is high, the proportion of yellow lines is high, and the proportion of white lines is low, the warning level is 1.
青色線の割合大、黄色線の割合小、白色線の割合大であれば、点検不良である。 If the proportion of blue lines is large, the proportion of yellow lines is small, and the proportion of white lines is large, the inspection is defective.
青色線の割合大、黄色線の割合小、白色線の割合小であれば、注意レベル1である。 If the proportion of blue lines is high, the proportion of yellow lines is low, and the proportion of white lines is low, the warning level is 1.
青色線の割合小、黄色線の割合大、白色線の割合大であれば、注意レベル2である。 If the proportion of blue lines is small, the proportion of yellow lines is large, and the proportion of white lines is large, the warning level is 2.
青色線の割合小、黄色線の割合、白色線の割合小であれば、注意レベル2である。 If the proportion of blue lines, yellow lines, and white lines is small, the warning level is 2.
青色線の割合小、黄色線の割合小、白色線の割合大であれば、危険である。 If the ratio of blue lines is small, the ratio of yellow lines is small, and the ratio of white lines is large, it is dangerous.
赤色線の割合小、黄色線の割合小、白色線の割合小であれば、健全である。 If the proportion of red lines, yellow lines, and white lines is small, then it is healthy.
そこで、健全が226件、注意1が94件、注意2が39件、および危険が38件の全397件のデータから、青色、黄色、白色のデータごとに、健全、注意1、注意2、および危険のそれぞれについての割合を抽出し、分析用のメンバシップ関数および判定ルールを設定して、劣化判定を行った。その結果を表1に示す。
Therefore, from a total of 397 pieces of data (226 healthy, 94
上記ルールに従い教師データを判定した結果を表2に示す。 The results of judging the training data according to the above rules are shown in Table 2.
表2において、「目視判定結果」は熟練技術者の判定結果であり、「自動判定結果」は上記のルールにしたがった推論結果である。したがって、表2を参照して、正解率76.3%、一つ違いまでを正解とみなすと99.7%となる。ここで、正解率の算出は、例えば、目視判定結果について健全なものが225あり、自動判定結果においては、注意1の1件も含まれることから、225/226=99.6%という数値が求められる。
In Table 2, the "visual judgment result" is the judgment result by a skilled technician, and the "automatic judgment result" is the inference result according to the above rules. Therefore, referring to Table 2, the accuracy rate is 76.3%, and if a difference of up to one is considered correct, it becomes 99.7%. Here, the accuracy rate is calculated as 225/226 = 99.6%, for example, since there were 225 correct visual judgment results and the automatic judgment results included one item with a
ここで、精度が低い原因として、健全・危険の正解率が100%近いのに対して、注意1及び注意2はそれぞれ約40%、約15%と大きく低くなっている。このことから、メンバシップ関数および判定ルールの再検討が必要となる。
The reason for the low accuracy is that while the correct answer rates for healthy and dangerous are close to 100%,
再検討において、手作業での設定が困難であるため、最適化を導入した。最適化対象は、メンバシップ関数の頂点および判定ルールである。 In the reexamination, we introduced optimization because it is difficult to set it manually. The optimization targets are the vertices of the membership function and the decision rules.
メンバシップ関数の頂点は、青色については、0-100%の101段階、黄色、白色については、0から10%の101段階とした。判定ルールは後件部の状態の4段階とした。 The vertices of the membership function are 101 levels from 0-100% for blue, and 101 levels from 0 to 10% for yellow and white. The decision rule is four levels based on the state of the consequent.
従って、3つの入力値の各3つのメンバシップ関数の頂点の9個のデータ、および判定ルールの後件部27件のデータを最適化対象とし、各状態から無作為に抽出した各30件、合計120件を教師とし、それぞれのメンバシップ関数とファジィルールを用いた場合の正解率を評価値とした。 Therefore, the nine data points at the vertices of the three membership functions for the three input values and the 27 data points in the consequent part of the decision rule were targeted for optimization, and 30 data points randomly extracted from each state, for a total of 120 data points, were used as training data, and the accuracy rate when using each membership function and fuzzy rule was used as the evaluation value.
判定結果を表3に示す。 The results are shown in Table 3.
全体の正解率は大きく変化しないが、注意1及び注意2の精度が向上し、一方で、危険レベルの精度が大きく低下している。
The overall accuracy rate did not change significantly, but the accuracy of
1つのファジィルールで4つの分類を行うことを目指してシステムを構築したが、判定精度の向上のために、注意と判定したものについては、もう一度別のパラメータでファジィ推論を行い、注意1と、注意2に分けることにした。
We built a system aiming to perform four classifications using one fuzzy rule, but to improve the accuracy of the judgment, we decided to perform fuzzy inference again with different parameters for those judged to require caution, and to divide them into
そのためのファジィ判定の細分化したフローチャートを図10に示す。 A detailed flowchart of the fuzzy judgment for this purpose is shown in Figure 10.
図10を参照して、ファジィ判定処理においては、ファジィ推論を3段階に分割する。まず、ファジィ推論1回目を行い(S11)、そこで、設置不良のものを分離し、その後、設置不良でないものについて、ファジィ推論2回目を行って(S12)、健全と危険とを分離し、その後、注意と判定されたものを、ファジィ推論3回目を行って(S13)、注意1と注意2とに分類する。
Referring to FIG. 10, in the fuzzy judgment process, fuzzy inference is divided into three stages. First, the first fuzzy inference is performed (S11), where items with poor installation are separated. Then, for items that are not poorly installed, the second fuzzy inference is performed (S12), where items are separated into healthy and dangerous. After that, for items that are determined to require caution, the third fuzzy inference is performed (S13), where they are classified into
判定結果を表4に示す。 The results are shown in Table 4.
ここで、ファジィ推論1回目のアンカーボルト劣化判定装置の設置が正しくされなかった設置不良について説明する。設置不良などが原因で、劣化判定が行えない不正確な画像が入力される場合があるため、この様な点検不良画像と判定対象の画像とを自動で判定するファジィ理論を導入した。 Here, we will explain the case of improper installation where the anchor bolt deterioration judgment device was not installed correctly in the first fuzzy inference. Because improper installation or other factors can cause inaccurate images to be input that make it impossible to judge deterioration, we introduced fuzzy theory to automatically distinguish between such images that are improperly inspected and images that are subject to judgment.
このような、点検不良かどうかを判定するファジィ推論について述べる。ここでいう点検不良とは、主に図11(A)に示す様にアンカーボルトにセンサ(探触子)を取り付ける固定ジグを適切(アンカーボルトの回転軸に対して垂直)に取り付けられていない状態をいう。センサーは適切に設置された状態の時にアンカーボルトのネジ山を走査できるように最適化されているため、この状態で測定を行うとセンサーから送信された超音波がねじ山に当たらず反射エコーが低くなることがある。なお、その180度反対側では逆に想定よりも短い距離に超音波が当たるため反射エコーは高くなる傾向がある。 We will now discuss fuzzy inference for determining whether an inspection has been faulty. An inspection fault here refers primarily to a state in which the fixing jig that attaches the sensor (probe) to the anchor bolt is not installed properly (perpendicular to the axis of rotation of the anchor bolt), as shown in Figure 11 (A). The sensor is optimized to scan the threads of the anchor bolt when it is properly installed, so when measurements are made in this state, the ultrasonic waves sent from the sensor may not hit the threads and the reflected echo may be low. Conversely, on the 180-degree opposite side, the ultrasonic waves may hit at a shorter distance than expected, so the reflected echo tends to be high.
そのようにして得られた反射エコーを図にすると図11(B)のように反射エコーが小さいため白色として表示される。ここで点検不良の考えがなく劣化判定の4つの区分に当てはめると危険と判定してしまうため、ファジィ推論によって点検不良か否かを判定する仕組みを構築した。 When the reflected echo obtained in this way is graphed, it is displayed in white because the reflected echo is small, as shown in Figure 11 (B). If we were to apply the four categories of deterioration judgment without considering the possibility of inspection failure, it would be judged as dangerous, so we created a system that uses fuzzy inference to judge whether or not an inspection failure has occurred.
熟練技術者では点検不良か否かの判定に最も反射エコーが小さいことを示す白色の形と、最も反射エコーが大きいことを示す赤色の形を元に判断していることが多いとのことであったので白色と赤色の形として幅と高さに着目して構築した。 Experienced technicians often judge whether an inspection is defective based on the white shape, which indicates the smallest reflected echo, and the red shape, which indicates the largest reflected echo, so we constructed the white and red shapes by focusing on their width and height.
その結果を表5に示し、その時のルールを表6、その時のメンバシップ関数を図12に示す。 The results are shown in Table 5, the rules at that time are shown in Table 6, and the membership functions at that time are shown in Figure 12.
ファジィ推論1回目の、メンバシップ関数は図13に示す通りであり、ファジィルールは表7に示す通りである。また、ファジィ推論2回目の、メンバシップ関数は図14に示す通りであり、ファジィルールは表8に示す通りである。 The membership function for the first fuzzy inference is as shown in Figure 13, and the fuzzy rules are as shown in Table 7. The membership function for the second fuzzy inference is as shown in Figure 14, and the fuzzy rules are as shown in Table 8.
以上の点を踏まえて作成した、前処理フローチャートを図15に示す。図15を参照して、まず、図1で示した、アンカーボルトの劣化のレベルを、その位置ごとに線で表した展開図を入力し、それに基づいて、図3(B)に示すような、波形部分を抽出し(S21)、前処理として各色の線を画像処理の手法を用いて強調させる(S22~S23)。これを設定回数行う。その後、オープニング処理(S25)、ラベリング処理(S26)、着目線の色等の情報を取得する処理(S27)を行って、強調されたデータから面積などといった情報の抽出を行い、これを全ての色について行う。 Figure 15 shows a pre-processing flowchart that was created based on the above points. Referring to Figure 15, first, a development diagram in which the deterioration level of the anchor bolts shown in Figure 1 is represented by lines for each position is input, and based on this, a waveform portion is extracted (S21) as shown in Figure 3 (B), and as pre-processing, the lines of each color are emphasized using an image processing technique (S22-S23). This is performed a set number of times. After that, opening processing (S25), labeling processing (S26), and processing to obtain information such as the color of the lines of interest (S27) are performed, and information such as area is extracted from the emphasized data, and this is performed for all colors.
ここで、オープニング処理とは、ノイズを除去するために収縮処理と膨張処理とを1回ずつ行う処理をいい、ラベリング処理とは、ブロックごとに位置や面積を特定する処理をいう。 The opening process refers to a process that performs contraction and expansion once each to remove noise, and the labeling process refers to a process that identifies the position and area of each block.
ここで、全色集計で得られるデータは、例えば、青色面積割合が99.971であり、黄色面積が0.066であり、白色面積が0.029であり、赤色面積が0.00であるといったデータである。 Here, the data obtained by total color tallying is, for example, blue area ratio 99.971, yellow area 0.066, white area 0.029, and red area 0.00.
次に、ファジィ判定処理について説明する。図16は、図10で示したファジィ判定処理における処理を説明する詳細なフローチャートである。図16を参照して、ファジィ判定処理においては、まず、前処理で得られた、上記した、青色面積割合が99.971であり、黄色面積が0.066であり、白色面積が0.029であり、赤色面積が0.00であるといったデータを入力し、ファジィ推論1段目として(S30)、劣化判定1段目を行い、点検不良か測定対象かを判定する(S31)。測定対象であれば(S31で「測定対象」)、ファジィ推論2段目を行い(S32)、劣化判定2段目の処理を行う(S33)。ここで、健全か、危険か、注意かを判断する。健全、および危険と判定されれば、処理を終了する。 Next, the fuzzy judgment process will be described. FIG. 16 is a detailed flowchart for explaining the process in the fuzzy judgment process shown in FIG. 10. Referring to FIG. 16, in the fuzzy judgment process, first, the data obtained in the preprocessing, such as the blue area ratio of 99.971, the yellow area of 0.066, the white area of 0.029, and the red area of 0.00, are input, and the first stage of fuzzy inference (S30) is performed to judge whether the inspection is defective or the measurement target (S31). If the measurement target is ("measurement target" in S31), the second stage of fuzzy inference (S32) is performed, and the second stage of deterioration judgment processing is performed (S33). Here, it is judged whether it is healthy, dangerous, or requires caution. If it is judged to be healthy or dangerous, the process ends.
注意と判定されたもののみが、ファジィ推論3段目に行き(S34)、劣化判定2段目の処理を行い(S35)、注意1と注意2とのいずれかに判定される。
Only those judged to require caution go to the third stage of fuzzy inference (S34), where the second stage of deterioration judgment processing is performed (S35), and the item is judged to require either
次に、このシステムが適用される超音波探傷装置について説明する。図17は、上記したフローチャートが適用されるアンカーボルト劣化判定装置10の全体構成を示す図である。図17を参照して、アンカーボルト劣化判定装置10は、CPUを含む制御ユニット20と、制御ユニット20に接続された、超音波探触子を有する検出ユニット21と、制御ユニット20に含まれたアプリケーション22とを含み、上記で説明した、アンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムは、このアプリケーションに含まれる。また、このアプリケーションは、アンカーボルトの劣化の程度を示す展開図の作成から、アンカーボルトの劣化判定までを行い、その結果を出力する。
Next, an ultrasonic inspection device to which this system is applied will be described. Figure 17 is a diagram showing the overall configuration of an anchor bolt
図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態に限定されるものではない。本発明と同一の範囲内において、または均等の範囲内において、図示した実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the illustrated embodiment. Various modifications can be made to the illustrated embodiment within the same scope as the present invention or within an equivalent scope.
この発明によれば、アンカーボルトの劣化判定装置において、現場で作業員が劣化の程度を判定できるため、アンカーボルトにおける劣化度の自動判定システムとして有利に利用される。 According to this invention, the anchor bolt deterioration determination device allows workers to determine the degree of deterioration on-site, and is therefore advantageously used as an automatic determination system for the degree of deterioration of anchor bolts.
10 アンカーボルト劣化判定装置、20 制御ユニット、21 検出ユニット、22 アプリケーション。 10 Anchor bolt deterioration determination device, 20 Control unit, 21 Detection unit, 22 Application.
Claims (5)
前記展開図は、超音波探触子でアンカーボルトの劣化の程度を検出したデータに基づいて作成され、アンカーボルトの劣化の程度とその位置および大きさを示し、
前記展開図は、ボルトの健全部と、ねじ山の半分深さ欠損部およびねじ山の深さ欠損部とが所定の色で分離され、
前記展開図から、前記所定の色に応じて、その割合と発生位置とを読み取る、前処理を行い、
前処理の結果に基づいてアンカーボルトの劣化度を自動で判定する、アンカーボルトにおける劣化度の自動判定システム。 An automatic determination system for a deterioration degree of an anchor bolt, which automatically determines a deterioration degree of an anchor bolt based on a development diagram showing a deterioration degree of the anchor bolt that is created in advance,
The development diagram is created based on data obtained by detecting the degree of deterioration of the anchor bolts using an ultrasonic probe, and indicates the degree of deterioration of the anchor bolts, their positions, and their sizes,
In the developed view, a healthy portion of the bolt, a half-depth missing portion of the thread, and a depth missing portion of the thread are separated by a predetermined color,
A pre-processing step is performed to read the ratio and the occurrence position of the predetermined color from the development view according to the predetermined color;
An automatic deterioration determination system for anchor bolts that automatically determines the deterioration level of anchor bolts based on the results of pre-processing.
5. The system for automatically determining a deterioration degree of an anchor bolt according to claim 4, wherein the first stage determines whether the deterioration is sound or dangerous, and the second stage determines whether the deterioration is at a caution level.
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