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公開番号2025128518
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024025222
出願日2024-02-22
発明の名称内部裏面構造検出方法、内部裏面構造検出システム、及び接合構造物の製造方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人湘洋特許事務所
主分類G01B 11/16 20060101AFI20250827BHJP(測定;試験)
要約【課題】被測定物の表面からは目視できない内部裏面構造を検出する。
【解決手段】内部裏面構造検出方法は、被測定物に存在する内部裏面構造を検出する内部裏面構造検出方法であって、前記被測定物の表面に識別パターンを塗布する塗布ステップと、前記識別パターンが塗布された前記被測定物の表面を撮像した基準画像を取得する第1の取得ステップと、前記被測定物に荷重を印加して前記被測定物にひずみを発生させる印加ステップと、前記荷重の印加によって前記ひずみが発生した、前記識別パターンが塗布された前記被測定物の表面を撮像したひずみ画像を取得する第2の取得ステップと、前記基準画像、及び前記ひずみ画像に基づき、前記被測定物の表面に発生したひずみ分布を演算する演算ステップと、前記ひずみ分布に基づき、データベースを参照して前記被測定物に存在する前記内部裏面構造を検出する検出ステップと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被測定物に存在する内部裏面構造を検出する内部裏面構造検出方法であって、
前記被測定物の表面に識別パターンを塗布する塗布ステップと、
前記識別パターンが塗布された前記被測定物の表面を撮像した基準画像を取得する第１の取得ステップと、
前記被測定物に荷重を印加して前記被測定物にひずみを発生させる印加ステップと、
前記荷重の印加によって前記ひずみが発生した、前記識別パターンが塗布された前記被測定物の表面を撮像したひずみ画像を取得する第２の取得ステップと、
前記基準画像、及び前記ひずみ画像に基づき、前記被測定物の表面に発生したひずみ分布を演算する演算ステップと、
前記ひずみ分布に基づき、データベースを参照して前記被測定物に存在する前記内部裏面構造を検出する検出ステップと、
を含む内部裏面構造検出方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記検出ステップは、前記内部裏面構造として、前記被測定物の内部に存在する中空部位、及び裏面に存在する切込み部位の少なくとも一方を検出する
内部裏面構造検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記検出ステップは、前記内部裏面構造として、溶接継手によって２つの金属が接合された前記被測定物の溶接未溶着部位、及びブローホールの少なくとも一方を検出する
内部裏面構造検出方法。
【請求項４】
請求項１に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記塗布ステップは、前記被測定物の表面に前記識別パターンとしてランダムパターンを塗布する
内部裏面構造検出方法。
【請求項５】
請求項１に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記塗布ステップは、前記内部裏面構造の存在が想定される位置の直近表面に前記識別パターンを塗布する
内部裏面構造検出方法。
【請求項６】
請求項１に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記印加ステップは、前記被測定物に引張荷重、圧縮荷重、またはモーメント荷重を印加する
内部裏面構造検出方法。
【請求項７】
請求項１に記載の内部裏面構造検出方法であって、
予め前記内部裏面構造の存在が判明している被測定物の前記内部裏面構造の位置毎に、前記荷重の種類、及び前記被測定物から演算された前記ひずみ分布を対応付けて前記データベースに登録する登録ステップ、を含む
内部裏面構造検出方法。
【請求項８】
請求項７に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記登録ステップは、前記内部裏面構造の位置と、前記被測定物の材質、前記被測定物のサイズ、前記内部裏面構造の種類、及び前記内部裏面構造のサイズの少なくとも一つとの組み合わせ毎に、前記荷重の種類、及び前記被測定物から演算された前記ひずみ分布を対応付けて前記データベースに登録する
内部裏面構造検出方法。
【請求項９】
請求項７に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記内部裏面構造として内部に中空部位の存在が判明している被測定物のひずみ分布は、ひずみの値が全体に亘って正または負の一方であって、前記中空部位が存在している部分の両脇の直近表面のひずみの絶対値が最も大きい極大値となり、前記中空部位の直近表面のひずみの絶対値が極小値となる
内部裏面構造検出方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の内部裏面構造検出方法であって、
前記内部裏面構造として裏面に切込み部位の存在が判明している被測定物のひずみ分布は、前記切込み部位を中心としてひずみの値が正負正、または負正負と変化する
内部裏面構造検出方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部裏面構造検出方法、内部裏面構造検出システム、及び接合構造物の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両、建設機械等の機械構造物に発生するひずみを測定する方法として、一般的には、ひずみゲージが用いられている。ひずみゲージは、機械構造物等の被測定物の表面に設置するだけでひずみの測定が可能であり、ひずみ検出限界が５．０×１０
－４
～１．０×１０
－３
[％]と高く、また測定可能な限界周波数も数[ｋＨz]程度と高いことが理由である。
【０００３】
ただし、ひずみゲージは、ひずみゲージを設置したポイントのひずみ計測しかできないため、被測定物におけるひずみ分布を計測する場合には多数のひずみゲージを設置する必要がある。しかしながら、多数のひずみゲージを用意して設置することは作業負荷が大きくコスト高となる上に、離散的なひずみ分布しか計測できない。
【０００４】
このため、近年においては、ひずみゲージを用いずに被測定物におけるひずみ分布を計測する技術として、デジタル画像相関法（以下、ＤＩＣ(Digital Image Correlation)と称する）を用いることが多い。ＤＩＣを用いたひずみ分布計測では、被測定物に対してＤＩＣにより認識可能な識別パターンを予め塗布する。そして、被測定物に荷重を印加する前の状態の識別パターンを撮像した画像と、被測定物に荷重を印加した後の状態の識別パターンを撮像した画像とに基づき、識別パターンの変形量を求め、当該変化量から被測定物の表面に発生したひずみ分布を計測する。
【０００５】
ＤＩＣを用いたひずみ分布計測によれば、ひずみゲージを用いる方法に比べて、作業負荷やコストを低減しつつ、連続的なひずみ分布を計測できる。
【０００６】
ＤＩＣを用いたひずみ分布計測に関し、例えば特許文献１には「ボルト２に、ボルトの変位情報に基づきひずみ分布を視覚的に顕在化させる特徴パターン５を形成し、特徴パターンの１枚目の画像を撮影し、ボルトに既知の外力を付与し、特徴パターンの２枚目の画像を撮影し、撮影された２枚の前記特徴パターンの画像からそれぞれひずみ値を算出し、これらひずみ値の差分を算出し、外力から算出されるボルトの軸力の差分と、算出されたひずみ値の差分とを、ボルトの軸力とボルトのひずみ値との関係を示す校正曲線に入力し、ボルトの軸力を算出し、算出された前記ボルトの軸力と目標値であるボルトの軸力とを比較し、再検査の必要性の有無を判定するボルト軸力検査方法」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２２－１５０２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１等の従来技術は、被測定物の表面のひずみ分布や亀裂の検出等、特徴パターンを塗布した被測定物の表面の状態検出に特化したものであり、被測定物の内部に発生した中空部位や被測定物の裏面に発生した切込み部位等を検出することはできない。以下、本明細書において、被測定物の内部に発生した中空部位や被測定物の裏面に発生した切込み部位を、内部裏面構造と称する。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被測定物の表面からは目視できない内部裏面構造を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下の通りである。
（【００１１】以降は省略されています）

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