JP2020091129A - Aperture synthetic processing device, aperture synthetic processing method and program of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、超音波探傷に関する。 The present disclosure relates to ultrasonic flaw detection.
超音波探傷（ＵＴ：Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ）は、金属中の欠陥を発見するのに有効な方法の一つであり、発電プラントなど様々な場所で実用化されている。超音波探傷では、探傷器を金属に接触させて超音波の短パルス信号を送波し、その反射波（エコー信号）を受信・分析することで、金属中の欠陥の位置を推定する。超音波探傷では、反射波の生波形に含まれる欠陥エコーのレベルが高く、信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が良いことが適切な推定精度を得るために必要である。よって、観測雑音の度合が大きい場合や欠陥サイズが小さくエコーレベルが低い場合にはＳＮＲが小さくなるので、欠陥位置の推定精度が低下する虞がある。 Ultrasonic testing (UT) is one of the effective methods for finding defects in metals, and is put to practical use in various places such as a power plant. In ultrasonic flaw detection, a flaw detector is brought into contact with a metal, a short pulse signal of ultrasonic waves is transmitted, and the reflected wave (echo signal) is received and analyzed to estimate the position of a defect in the metal. In ultrasonic flaw detection, the level of defect echo included in the raw waveform of the reflected wave is high, and a good signal-to-noise ratio (SNR: Signal to Noise Ratio) is required for obtaining appropriate estimation accuracy. Therefore, when the degree of observation noise is large, or when the defect size is small and the echo level is low, the SNR becomes small, and thus the estimation accuracy of the defect position may decrease.
ＳＮＲが悪い場合でも精度良い欠陥位置の推定を可能とする先行手法として、開口合成とよばれる信号処理技術が存在する。開口合成処理では、探傷器を移動させるなどしながら複数の送信位置から送信した超音波の反射源からの反射波を、各送信位置に応じて定めた受信位置でそれぞれ計測（観測）する。そして、このような各受信位置での計測により得られる複数の反射波の生波形を、位相を揃えて合成（加算）することにより、信号処理後のＳＮＲを向上させることが可能となる。 There is a signal processing technique called aperture synthesis as a prior method that enables accurate defect position estimation even when the SNR is poor. In the aperture synthesis processing, reflected waves from a reflection source of ultrasonic waves transmitted from a plurality of transmission positions while moving a flaw detector are measured (observed) at reception positions determined according to each transmission position. Then, by synthesizing (adding) the raw waveforms of the plurality of reflected waves obtained by the measurement at each receiving position with the phases aligned, the SNR after signal processing can be improved.
従来の開口合成では検査対象となる金属中での音速（超音波の伝搬速度）は一定・均一と仮定している（特許文献３〜５参照）。しかし、金属中の結晶方位が揃うなどして金属が音響異方性を有する場合には、金属の内部を伝搬する超音波の伝搬速度（音速）はその伝搬方向によって異なる。よって、このように結晶方位などの影響により検査対象の内部で音速が変化する場合には、開口合成を行うにあたって音速が一定・均一と仮定したのでは、正しく欠陥位置を推定できない場合がある。 In conventional aperture synthesis, it is assumed that the speed of sound (propagation speed of ultrasonic waves) in the metal to be inspected is constant and uniform (see Patent Documents 3 to 5). However, when the metal has acoustic anisotropy such that the crystal orientations in the metal are aligned, the propagation velocity (sound velocity) of the ultrasonic wave propagating inside the metal differs depending on the propagation direction. Therefore, when the sound velocity changes inside the inspection object due to the influence of the crystal orientation as described above, it may not be possible to correctly estimate the defect position by assuming that the sound velocity is constant and uniform in performing the aperture synthesis.
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、検査対象が音響異方性を有する場合であっても精度良く開口合成を行うことが可能な開口合成処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide an aperture synthesis processing device capable of performing aperture synthesis with high accuracy even when an inspection target has acoustic anisotropy. And
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る開口合成処理装置は、
超音波の送信位置、および前記送信位置に対して定められた受信位置が互いに異なる組合せの各々についての、前記送信位置から検査対象への前記超音波の送信後に前記受信位置で測定される前記超音波の信号値の時系列データを含む測定結果を取得するよう構成された取得部と、
前記検査対象の内部に設定された内部位置の各々について、少なくとも一部の前記組合せ毎に、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置で反射して前記受信位置で受信された場合の伝搬経路における前記超音波の伝搬速度を、前記検査対象の結晶方位に基づいて算出するよう構成された速度算出部と、
算出された前記伝搬速度、および取得された前記時系列データを用いて開口合成処理を実行するよう構成された開口合成部と、を備える。
(1) The aperture synthesis processing device according to at least one embodiment of the present invention is
For each of the combinations of the transmission position of the ultrasonic wave and the reception position defined for the transmission position, the ultrasonic wave measured at the reception position after the transmission of the ultrasonic wave from the transmission position to the inspection target. An acquisition unit configured to acquire a measurement result including time-series data of a sound wave signal value;
For each of the internal positions set inside the inspection target, at least for each part of the combinations, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is reflected at the internal position and received at the reception position. A propagation velocity of the ultrasonic wave in a propagation path, a velocity calculation unit configured to calculate based on the crystal orientation of the inspection target,
An aperture synthesis unit configured to perform an aperture synthesis process using the calculated propagation velocity and the acquired time-series data.
従来の開口合成では、検査対象の内部を伝搬する超音波の伝搬速度は伝搬方向によらず一定と仮定しているが、この仮定が成立しない場合には、検査対象の内部の探傷精度（内部欠陥の位置の推定精度）が劣化する可能性がある。例えば、検査対象が音響異方性をもつ場合には、超音波の伝搬速度は伝搬方向に依存する。 In the conventional aperture synthesis, it is assumed that the propagation velocity of ultrasonic waves propagating inside the inspection object is constant regardless of the propagation direction. However, if this assumption is not satisfied, the flaw detection accuracy (internal Defect position estimation accuracy) may deteriorate. For example, when the inspection target has acoustic anisotropy, the propagation velocity of ultrasonic waves depends on the propagation direction.
上記（１）の構成によれば、検査対象における複数の測定位置の各々毎に、各送信位置と、検査対象の内部に設定（仮定）した内部位置と、各送信位置に対応する受信位置とを結ぶ伝搬経路における超音波の伝搬速度を、結晶方位を考慮して算出すると共に、その算出した伝搬速度を用いて開口合成処理を実行する。これによって、検査対象の音響異方性を考慮した開口合成を行うことができ、内部欠陥の位置の推定精度を向上することができる。 According to the above configuration (1), for each of the plurality of measurement positions in the inspection target, each transmission position, the internal position set (supposed) inside the inspection target, and the reception position corresponding to each transmission position. The propagation velocity of the ultrasonic wave in the propagation path connecting the two is calculated in consideration of the crystal orientation, and the aperture synthesis processing is executed using the calculated propagation velocity. As a result, aperture synthesis can be performed in consideration of the acoustic anisotropy of the inspection target, and the accuracy of estimating the position of the internal defect can be improved.
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記速度算出部は、
前記検査対象の内部の前記結晶方位を取得し、
前記内部位置、前記結晶方位、および前記送信位置に基づく、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置に入射する、前記結晶方位に対する入射角を算出し、
予め定められた前記入射角と前記伝搬速度との対応関係に基づいて、取得した前記結晶方位、および前記入射角から前記伝搬速度を決定するよう構成されている。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The speed calculation unit,
Obtaining the crystal orientation inside the inspection target,
Based on the internal position, the crystal orientation, and the transmission position, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is incident on the internal position, calculating an incident angle with respect to the crystal orientation,
The propagation velocity is determined from the acquired crystal orientation and the incident angle based on a predetermined correspondence between the incident angle and the propagation velocity.
上記（２）の構成によれば、結晶方位が揃うなどにより音響異方性をもつ検査対象の複数の内部位置の各々について、複数の測定位置の各々毎にその内部位置への入射角（伝搬角度）を求めると共に、予め定められた伝搬角度と伝搬速度との対応関係を用いて、求めた伝搬角度から伝搬速度を求める。このように、検査対象の音響異方性を結晶方位に対する伝搬角度に対応付けると共に、伝搬角度から伝搬速度を求めることにより、上述した超音波の伝搬速度を求めることができる。 According to the configuration of (2) above, for each of the plurality of internal positions of the inspection object having acoustic anisotropy due to the crystal orientations being aligned, the incident angle (propagation of the propagation to each of the plurality of measurement positions is The angle) is obtained, and the propagation velocity is obtained from the obtained propagation angle by using a predetermined correspondence between the propagation angle and the propagation velocity. As described above, the acoustic propagation velocity of the ultrasonic wave described above can be obtained by associating the acoustic anisotropy of the inspection target with the propagation angle with respect to the crystal orientation and obtaining the propagation velocity from the propagation angle.
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（２）の構成において、
前記速度算出部は、
前記検査対象の内部の前記結晶方位を取得し、
前記内部位置、前記結晶方位、および前記受信位置に基づく、前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する反射角を算出し、
予め定められた前記反射角と前記伝搬速度との対応関係に基づいて、取得した前記結晶方位、および前記反射角から前記伝搬速度を決定するよう構成されている。
(3) In some embodiments, in the configurations of (1) and (2) above,
The speed calculation unit,
Obtaining the crystal orientation inside the inspection target,
Based on the internal position, the crystal orientation, and the reception position, calculate a reflection angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position,
The propagation speed is determined from the acquired crystal orientation and the acquired reflection angle based on a predetermined correspondence between the reflection angle and the propagation speed.
上記（３）の構成によれば、複数の測定位置の各々毎にその内部位置からの反射角（伝搬角度）について、上記（２）と同様の効果を奏する。 According to the configuration of (3), for each of the plurality of measurement positions, the same effect as that of the above (2) is obtained with respect to the reflection angle (propagation angle) from the internal position.
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）〜（３）の構成において、
前記速度算出部は、前記結晶方位の複数の候補方位を取得し、前記複数の候補方位の各々毎に前記伝搬速度を算出し、
前記開口合成部は、複数の前記伝搬速度の各々毎に前記開口合成処理を実行することにより、複数の開口合成処理結果を出力し、
所定の選択処理により、前記複数の開口合成処理結果のうちから１つの前記開口合成処理結果を選択するよう構成された選択部を、さらに備える。
(4) In some embodiments, in the configurations of (2) to (3) above,
The velocity calculation unit acquires a plurality of candidate orientations of the crystal orientation, calculates the propagation velocity for each of the plurality of candidate orientations,
The aperture synthesizing unit outputs a plurality of aperture synthesizing process results by executing the aperture synthesizing process for each of the plurality of propagation velocities,
A selection unit configured to select one of the aperture synthesis processing results from the plurality of aperture synthesis processing results by a predetermined selection process is further included.
上記（４）の構成によれば、検査対象の結晶方位が不明である場合であっても、検査対象の内部欠陥の位置の推定を精度良く行うことができる。すなわち、検査対象の結晶方位が不明である場合には、上述した超音波の伝搬速度を算出することができないことになる。しかし、上記のように、実際の結晶方位が含まれるような複数の結晶方位の候補（候補方位）を準備し、その各々毎に、超音波の伝搬速度を求めて開口合成処理を実行することで、複数の音響画像（開口合成処理結果の画像表示）などの複数の開口合成処理の結果（開口合成処理結果）を得ると共に、その中から現実の結晶方位に基づいた結果と判断されるような適切な開口合成処理結果を選択するようにすれば、選択した開口合成処理の結果に基づいて、検査対象の内部欠陥の位置の推定を行うことが可能となる。 According to the configuration of (4), even if the crystal orientation of the inspection target is unknown, the position of the internal defect of the inspection target can be accurately estimated. That is, when the crystal orientation of the inspection target is unknown, the above-described ultrasonic wave propagation velocity cannot be calculated. However, as described above, a plurality of crystal orientation candidates (candidate orientations) that include the actual crystal orientation are prepared, and the ultrasonic wave propagation velocity is calculated for each of them to perform aperture synthesis processing. Thus, it is possible to obtain a result of a plurality of aperture synthesis processing (a result of the aperture synthesis processing) such as a plurality of acoustic images (image display of the result of the aperture synthesis processing), and judge that the result is based on the actual crystal orientation. By selecting a proper result of the aperture synthesis processing, the position of the internal defect to be inspected can be estimated based on the result of the selected aperture synthesis processing.
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記所定の選択処理は、
前記複数の開口合成処理結果の各々について、前記開口合成処理結果に含まれる複数の前記内部位置の各々の前記信号値の合成値を、規定の閾値に基づいて、第１値と、前記第１値よりも小さい第２値にそれぞれ変換すると共に、
前記複数の開口合成処理結果のうちの、前記第１値の数が最も少ない、あるいは、前記第２値が最も多い前記開口合成処理結果を選択する処理である。
(5) In some embodiments, in the configuration of (4) above,
The predetermined selection process is
For each of the plurality of aperture synthesis processing results, a synthesized value of the signal values of each of the plurality of internal positions included in the aperture synthesis processing result is set to a first value and a first value based on a predetermined threshold value. Converted to a second value smaller than the value,
Among the plurality of aperture synthesis processing results, it is processing of selecting the aperture synthesis processing result having the smallest number of the first values or the largest number of the second values.
本発明者らは、開口合成処理結果を画像で示した音響画像における欠陥位置の拡がりを評価指標とすることで、複数の開口合成処理結果のうちから、実際の結晶方位に対応した１つの開口合成処理結果を選択することが可能と考えた。すなわち、音響画像における欠陥位置の拡がりは、結晶方位の候補（候補方位）が結晶方位の真値に近いほど小さく、理想的には欠陥位置近傍にのみピーク値が形成される。一方、音響画像は、結晶方位の候補（候補方位）が結晶方位の真値から乖離しているほど欠陥位置があいまいな画像となり、音響画像中の欠陥位置の拡がりは大きくなる。 The inventors of the present invention use, as an evaluation index, the spread of the defect position in the acoustic image that shows the result of the aperture synthesis processing as an image, and thus, from the results of the multiple aperture synthesis processing, one aperture corresponding to the actual crystal orientation We thought that it was possible to select the synthesis processing result. That is, the spread of the defect position in the acoustic image is smaller as the candidate crystal orientation (candidate orientation) is closer to the true value of the crystal orientation, and ideally a peak value is formed only near the defect position. On the other hand, in the acoustic image, the defect position becomes more ambiguous as the crystal orientation candidate (candidate orientation) deviates from the true value of the crystal orientation, and the spread of the defect position in the acoustic image increases.
上記（５）の構成によれば、開口合成処理結果に含まれる各内部位置の合成値を、規定の閾値に基づいて、例えば１と０などの２値に２値化すると共に、２値化された合成値の数に基づいて、複数の開口合成処理結果から１つの開口合成処理結果を選択する。これによって、２値化の各値の数により欠陥位置の拡がりを数値として表現できるので、例えば、大きい方の第１値の数が最も少ない開口合成処理結果が、尤もらしい(結晶方位の真値に最も近い)結晶方位の候補に基づくものと判断できる。また、このように判断された音響画像などの開口合成処理結果から正確な欠陥位置を推定することができる。 According to the configuration of (5) above, the combined value of each internal position included in the result of the opening combining process is binarized into a binary value such as 1 and 0 based on a prescribed threshold value and binarized. One aperture synthesis processing result is selected from a plurality of aperture synthesis processing results based on the number of synthesized values. As a result, the spread of the defect position can be expressed numerically by the number of binarized values. For example, the aperture synthesis processing result with the smallest number of the first values is likely (the true value of the crystal orientation). It can be judged that it is based on the candidate of the crystal orientation (closest to). In addition, it is possible to estimate an accurate defect position from the result of aperture synthesis processing such as the acoustic image thus determined.
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記所定の選択処理は、
前記複数の開口合成処理結果の各々について、前記開口合成処理結果に含まれる複数の前記内部位置の各々の前記信号値の合成値の最大値を求めると共に、
前記複数の開口合成処理結果のうちの、前記最大値が最も大きい前記開口合成処理結果を選択する処理である。
(6) In some embodiments, in the configuration of (4) above,
The predetermined selection process is
For each of the plurality of aperture synthesis processing results, while obtaining the maximum value of the synthesis value of the signal values of each of the plurality of internal positions included in the aperture synthesis processing result,
It is a process of selecting the aperture synthesis processing result having the largest maximum value among the plurality of aperture synthesis processing results.
本発明者らは、内部欠陥が存在する場合には、受信位置で受信される信号値のレベルは大きくなり、理想的には欠陥位置近傍にのみピーク値が形成されることから、合成値の最大値を評価指標とすることで、複数の開口合成処理結果のうちから、実際の結晶方位に対応した１つの開口合成処理結果を選択することが可能と考えた。 The present inventors have found that when an internal defect is present, the level of the signal value received at the reception position becomes large, and ideally a peak value is formed only near the defect position. By using the maximum value as the evaluation index, it was considered possible to select one aperture synthesis processing result corresponding to the actual crystal orientation from the plurality of aperture synthesis processing results.
上記（６）の構成によれば、複数の開口合成処理結果のうち、最も大きい合成値を有するものを選択する。これによって、尤もらしい(結晶方位の真値に最も近い)結晶方位の候補に基づいて得られた開口合成処理結果を選択することができる。 According to the configuration of (6), the one having the largest combined value is selected from the plurality of aperture combining processing results. This makes it possible to select the aperture synthesis processing result obtained based on the likely crystal orientation candidate (closest to the true value of the crystal orientation).
（７）幾つかの実施形態では、上記（３）〜（６）の構成において、
前記組合せにおける前記送信位置と前記受信位置とは、同じ位置であり、
前記速度算出部は、前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する入射角、または前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する反射角のいずれか一方の角度を算出し、算出された前記角度から前記伝搬速度を決定する。
(7) In some embodiments, in the configurations of (3) to (6) above,
The transmission position and the reception position in the combination are the same position,
The velocity calculation unit calculates an angle of either an incident angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position or a reflection angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position. Then, the propagation velocity is determined from the calculated angle.
上記（７）の構成によれば、送信位置および受信位置が同じ位置の場合には、上述した入射角および反射角は同じであり、入射角または反射角のいずれか一方を用いることで、伝搬経路の伝搬速度を求めることができる。よって、検査対象における同じ位置から超音波を送受信した場合に得られる時系列データを用いて、検査対象の音響異方性を考慮した開口合成処理を適切に行うことができる。 According to the configuration of (7), when the transmission position and the reception position are the same position, the incident angle and the reflection angle described above are the same, and by using either one of the incident angle and the reflection angle, the propagation The propagation velocity of the route can be obtained. Therefore, it is possible to appropriately perform the aperture synthesis process in consideration of the acoustic anisotropy of the inspection target by using the time-series data obtained when ultrasonic waves are transmitted and received from the same position in the inspection target.
（８）幾つかの実施形態では、上記（３）〜（６）の構成において、
前記送信位置と、前記送信位置に対応する前記受信位置とは、異なる位置であり、
前記速度算出部は、前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する入射角、および前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する反射角の両方を算出し、算出された前記入射角を用いて前記伝搬経路における前記送信位置と前記内部位置との間の前記伝搬速度を決定すると共に、算出された前記反射角を用いて前記伝搬経路における前記受信位置と前記内部位置との間の前記伝搬速度を決定する。
(8) In some embodiments, in the configurations of (3) to (6) above,
The transmission position and the reception position corresponding to the transmission position are different positions,
The velocity calculation unit calculates and calculates both an incident angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position and a reflection angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position. The incident angle is used to determine the propagation velocity between the transmission position and the internal position in the propagation path, and the reception position and the internal position in the propagation path are calculated using the calculated reflection angle. To determine the propagation velocity between and.
上記（８）の構成によれば、送信位置および受信位置が異なる位置の場合には、上述した入射角および反射角は異なる場合があり、伝搬経路における送信位置と内部位置との間（往路）における伝搬速度を、入射角を用いて求めると共に、内部位置と受信位置との間（復路）における伝搬速度を、反射角を用いて求める。これによって、より正確な伝搬速度を求めることができる。よって、検査対象における互いに異なる位置で超音波を送受信した場合に得られる時系列データを用いて、検査対象の音響異方性を考慮した開口合成処理を適切に行うことができる。 According to the configuration of (8) above, when the transmission position and the reception position are different, the incident angle and the reflection angle described above may be different, and between the transmission position and the internal position on the propagation path (outward path). The propagation velocity at is calculated using the incident angle, and the propagation velocity between the internal position and the receiving position (return path) is calculated using the reflection angle. This makes it possible to obtain a more accurate propagation velocity. Therefore, it is possible to appropriately perform the aperture synthesis processing in consideration of the acoustic anisotropy of the inspection target by using the time-series data obtained when the ultrasonic waves are transmitted and received at different positions in the inspection target.
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
複数の前記内部位置は、前記検査対象の内部に設定された全ての前記内部位置の一部であり、
前記開口合成部から出力される前記開口合成処理の結果から、前記全ての内部位置を対象に前記開口合成処理を実行する場合にえられる音響画像に対応する復元画像を復元するよう構成された復元部を、さらに備える。
(9) In some embodiments, in the configurations of (1) to (8) above,
The plurality of internal positions are a part of all the internal positions set inside the inspection target,
From the result of the aperture synthesis processing output from the aperture synthesis unit, a restoration configured to restore a restored image corresponding to an acoustic image obtained when the aperture synthesis processing is executed for all the internal positions. Further provided.
上記（９）の構成によれば、復元部は、例えば圧縮センシング技術を用いて、複数の離散的な内部位置およびその合成値から、音響画像に対応する復元画像の生成を行う。このように、復元技術を用いることで、より高速な音響画像の生成を実現することができる。 According to the configuration of (9) above, the decompression unit generates a decompressed image corresponding to the acoustic image from the plurality of discrete internal positions and the combined value thereof by using, for example, the compressed sensing technique. As described above, by using the restoration technique, it is possible to realize higher-speed generation of the acoustic image.
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る開口合成処理方法は、
超音波の送信位置、および前記送信位置に対して定められた受信位置が互いに異なる組合せの各々についての、前記送信位置から検査対象への前記超音波の送信後に前記受信位置で測定される前記超音波の信号値の時系列データを含む測定結果を取得するステップと、
前記検査対象の内部に設定された内部位置の各々について、少なくとも一部の前記組合せ毎に、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置で反射して前記受信位置で受信された場合の伝搬経路における前記超音波の伝搬速度を、前記検査対象の結晶方位に基づいて算出するステップと、
算出された前記伝搬速度、および取得された前記時系列データを用いて開口合成処理を実行するステップと、を備える。
上記（１０）の構成によれば、上記（１）と同様の効果を奏する。
(10) The aperture synthesis processing method according to at least one embodiment of the present invention is
For each of the combinations of the transmission position of the ultrasonic wave and the reception position defined for the transmission position, the ultrasonic wave measured at the reception position after the transmission of the ultrasonic wave from the transmission position to the inspection target. Acquiring a measurement result including time series data of a sound wave signal value,
For each of the internal positions set inside the inspection target, at least for each part of the combinations, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is reflected at the internal position and received at the reception position. A step of calculating the propagation velocity of the ultrasonic wave in the propagation path based on the crystal orientation of the inspection object;
A step of performing aperture synthesis processing using the calculated propagation velocity and the acquired time series data.
According to the configuration of (10) above, the same effect as that of (1) above can be obtained.
（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る開口合成処理プログラムは、
コンピュータに、
超音波の送信位置、および前記送信位置に対して定められた受信位置が互いに異なる組合せの各々についての、前記送信位置から検査対象への前記超音波の送信後に前記受信位置で測定される前記超音波の信号値の時系列データを含む測定結果を取得するよう構成された取得部と、
前記検査対象の内部に設定された内部位置の各々について、少なくとも一部の前記組合せ毎に、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置で反射して前記受信位置で受信された場合の伝搬経路における前記超音波の伝搬速度を、前記検査対象の結晶方位に基づいて算出するよう構成された速度算出部と、
算出された前記伝搬速度、および取得された前記時系列データを用いて開口合成処理を実行するよう構成された開口合成部と、を実現させるためのプログラムである。
上記（１１）の構成によれば、上記（１）と同様の効果を奏する。
(11) The aperture synthesis processing program according to at least one embodiment of the present invention is
On the computer,
For each of the combinations of the transmission position of the ultrasonic wave and the reception position defined for the transmission position, the ultrasonic wave measured at the reception position after the transmission of the ultrasonic wave from the transmission position to the inspection target. An acquisition unit configured to acquire a measurement result including time-series data of a sound wave signal value;
For each of the internal positions set inside the inspection target, at least for each part of the combinations, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is reflected at the internal position and received at the reception position. A propagation velocity of the ultrasonic wave in a propagation path, a velocity calculation unit configured to calculate based on the crystal orientation of the inspection target,
A program for realizing an aperture synthesis unit configured to perform an aperture synthesis process using the calculated propagation velocity and the acquired time-series data.
According to the configuration of (11) above, the same effect as that of (1) above can be obtained.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、検査対象が音響異方性を有する場合であっても精度良く開口合成を行うことが可能な開口合成処理装置が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided an aperture synthesis processing device capable of performing aperture synthesis with high accuracy even when an inspection target has acoustic anisotropy.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, the expressions representing relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric", or "coaxial" are strict. In addition to representing such an arrangement, it also represents a state in which the components are relatively displaced by a tolerance or an angle or a distance at which the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous" that indicate that they are in the same state are not limited to a state in which they are exactly equal to each other. It also represents the existing state.
For example, the representation of a shape such as a quadrangle or a cylinder does not only represent a shape such as a quadrangle or a cylinder in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a chamfer within a range where the same effect can be obtained. The shape including parts and the like is also shown.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one element are not exclusive expressions excluding the existence of other elements.
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷システム８の構成を概略的に示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷システム８で測定された複数の信号データｓｍ（時系列データ）のイメージ図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an ultrasonic flaw detection system 8 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an image diagram of a plurality of signal data s m (time series data) measured by the ultrasonic flaw detection system 8 according to the embodiment of the present invention.
超音波探傷システム８は、開口合成により、検査対象物が有する任意の金属部分といった検査対象９における内部欠陥を探傷（内部欠陥の位置を推定）するためのシステムであり、探傷のための超音波を送信する送信器８１ｓおよび超音波を受信する受信器８１ｒを有する探傷器８１と、測定装置８２と、開口合成処理装置１と、を備える。この超音波探傷システム８において測定装置８２は、探傷器８１に接続されることにより、探傷器８１の受信器８１ｒで受信された超音波の信号レベル（信号値）を測定するように構成される。 The ultrasonic flaw detection system 8 is a system for performing flaw detection (estimating the position of the inner flaw) on an inspection target 9 such as an arbitrary metal part of the inspection target by synthesizing an aperture. The flaw detector 81 having the transmitter 81s for transmitting the ultrasonic wave and the receiver 81r for receiving the ultrasonic wave, the measuring device 82, and the aperture synthesis processing device 1. In the ultrasonic flaw detection system 8, the measuring device 82 is connected to the flaw detector 81 so as to measure the signal level (signal value) of the ultrasonic wave received by the receiver 81r of the flaw detector 81. .
具体的には、測定装置８２は、送信器８１ｓから超音波（超音波パルス）を送信した後に、受信器８１ｒを用いて超音波の信号レベルを測定することにより、送信器８１ｓからの超音波の送信時から所定期間の間の信号レベルの時間推移を含む信号データｓｍ（ｔ）（時系列データ。以下、適宜、ｓｍ）を生成する。また、このような測定を、検査対象９の複数（Ｍ個）の測定位置ｐｍ（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ。以下同様。）の各々への探傷器８１の設置（移動）を通して、これらの測定位置ｐｍ毎に行うことで、図２に示すような、Ｍ個の信号データｓｍを得る。なお、上記のｔは、例えば、超音波の送信時からの経過時間である。 Specifically, the measuring device 82 transmits the ultrasonic wave (ultrasonic pulse) from the transmitter 81s, and then measures the signal level of the ultrasonic wave using the receiver 81r. Signal data s m (t) (time-series data; hereinafter, s m , as appropriate) including the time transition of the signal level during the predetermined period from the time of transmission. Further, such measurement is performed by installing (moving) the flaw detector 81 at each of a plurality (M) of measurement positions p m (m=1, 2,..., M. The same applies hereinafter) of the inspection target 9. ) through, by performing for each of these measurement positions p m, as shown in FIG. 2, to obtain the M signal data s m. The above t is, for example, the elapsed time from the time of transmitting the ultrasonic wave.
図２の例示は、検査対象９に内部欠陥が存在する場合を示しており、送信器８１ｓから送信された超音波がその内部欠陥で反射され、その反射波を受信器８１ｒで受信しているため、信号レベルの変化が大きい箇所（欠陥エコー）が存在している。また、各信号データｓｍは互いに異なる測定位置で測定されているため、各信号データｓｍにおける欠陥エコーの位置にはずれが生じている。 The example of FIG. 2 shows a case where the inspection target 9 has an internal defect. The ultrasonic wave transmitted from the transmitter 81s is reflected by the internal defect, and the reflected wave is received by the receiver 81r. Therefore, there is a portion (defect echo) where the change in signal level is large. Also, since each signal data s m being measured at different measurement positions from each other, out occurs in the position of the defect echo in each signal data s m.
なお、探傷器８１において、送信器８１ｓと受信器８１ｒとは、検査対象９における同じ位置に設置されても良いし（後述する図５参照）、異なる位置に設置されても良い（後述する図６参照）。上記の同じ位置とは、送信器８１ｓと任意の内部位置ｑｌとの間を伝搬する超音波の往路の伝搬経路、および受信器８１ｒとその同じ内部位置ｑｌとの間を伝搬する超音波の復路の伝搬経路が、誤差の範囲にあるなど、同じとみなせる場合を意味する。送信器８１ｓと受信器８１ｒとが同じ位置に設置される場合には、送信器８１ｓの位置（以下、送信位置ｐｓ）と、受信器８１ｒの位置（以下、受信位置ｐｒ）と同じとみなせるので、開口合成処理（後述）における各種の計算において往路又は復路の一方のもの計算すれば、両方の計算結果が実質的に求められる。
他方、異なる位置とは、同じ位置ではない場合である。この場合には、精度良い開口合成を行うためには、往路および復路の両方を別々に計算する必要がある。
In the flaw detector 81, the transmitter 81s and the receiver 81r may be installed at the same position on the inspection target 9 (see FIG. 5 described later) or may be installed at different positions (see FIG. 5 described later). 6). The above-mentioned same position means a forward propagation path of ultrasonic waves propagating between the transmitter 81s and an arbitrary internal position ql, and a returning path of ultrasonic waves propagating between the receiver 81r and the same internal position ql. It means that the propagation paths of are within the error range and can be regarded as the same. When the transmitter 81s and the receiver 81r are installed at the same position, the position of the transmitter 81s (hereinafter, transmission position ps) and the position of the receiver 81r (hereinafter, reception position pr) can be regarded as the same. If one of the forward pass and the return pass is calculated in various calculations in the aperture synthesis processing (described later), both calculation results are substantially obtained.
On the other hand, a different position is a case where the positions are not the same. In this case, in order to perform accurate aperture synthesis, it is necessary to separately calculate both the forward pass and the return pass.
図１の超音波探傷システム８では、検査対象９の表面に接触させて設置した探傷器８１を、その表面に沿って設定されたｘ方向に沿って、予め定めた各測定位置ｐｍに順番に移動させると共に、各測定位置ｐｍにおいて上述した測定を行うようになっている。各測定位置ｐｍにおいて、送信器８１ｓは、検査対象９の深さ方向に沿って設定されたｚ方向に向けて超音波を送信するようになっている（ｘ−ｚ平面は検査対象９の断面）。これによって、超音波は検査対象９の内部をｚ方向に伝搬されるが、内部欠陥などの反射源が有る場合には反射源で反射されて、受信器８１ｒで欠陥エコーとして観測されることになる。 In the ultrasonic flaw detection system 8 of FIG. 1, the order of the flaw detector 81 placed in contact with the surface of the test object 9, along the x direction set along its surface, in each measurement position p m a predetermined And the above-mentioned measurement is performed at each measurement position p m . At each measurement position p m, the transmitter 81s is toward the z direction set along the depth direction of the inspection object 9 is adapted to transmit ultrasound (x-z plane is inspected 9 cross section). As a result, the ultrasonic wave propagates inside the inspection target 9 in the z direction, but if there is a reflection source such as an internal defect, it is reflected by the reflection source and observed as a defect echo by the receiver 81r. Become.
また、図１に示す実施形態では、超音波探傷システム８は、探傷器８１は送信器８１ｓおよび受信器８１ｒを１台ずつ有する１台の探傷器８１を備えており、１台の送信器８１ｓで送信した反射波を１台の受信器８１ｒで受信するように構成されている。この探傷器８１における送信器８１ｓおよび受信器８１ｒの相対的な位置関係は固定されており、探傷器８１を移動させた分だけ、送信器８１ｓおよび受信器８１ｒも一緒に移動するようになっている。つまり、測定位置ｐｍに対して、送信器８１ｓおよび受信器８１ｒの各々の位置は定まるようになっている。 Further, in the embodiment shown in FIG. 1, in the ultrasonic flaw detection system 8, the flaw detector 81 is provided with one flaw detector 81 having one transmitter 81s and one receiver 81r, and one transmitter 81s. The receiver 81r is configured to receive the reflected wave transmitted in 1. The relative positional relationship between the transmitter 81s and the receiver 81r in the flaw detector 81 is fixed, and the transmitter 81s and the receiver 81r move together with the movement of the flaw detector 81. There is. That is, for the measurement position p m, each position of the transmitter 81s and receiver 81r is as defined.
なお、図１に示す実施形態では、探傷器８１をｘ方向などの一方向に移動させているが、ｘ、ｙ方向などの二方向や、ｘ、ｙ、ｚなどの３方向に移動させても良い。また、測定装置８２は、送信器８１ｓおよび受信器８１ｒの移動を制御する機能部を備えていても良く、探傷器８１の測定位置ｐｍへの移動およびその測定位置ｐｍの座標の取得をより正確に行うことが可能となる。 Although the flaw detector 81 is moved in one direction such as the x direction in the embodiment shown in FIG. 1, it may be moved in two directions such as the x and y directions or three directions such as the x, y and z directions. Is also good. Further, the measuring device 82 may include a functional unit that controls the movement of the transmitter 81s and the receiver 81r, and moves the flaw detector 81 to the measurement position p m and obtains the coordinates of the measurement position p m. It becomes possible to perform it more accurately.
ただし、本実施形態に本発明は限定されない。図１に示す実施形態では、探傷器８１の数は１台であり、１台の送信器８１ｓと１台の受信器８１ｒとが組み合わされているが、他の幾つかの実施形態では、探傷器８１の数は例えばＭ以下などの複数であっても良く、複数の測定位置に同時に設置されても良い。また、探傷器８１は、１つの送信器８１ｓと、複数の受信器８１ｒが組み合わされたものであっても良い。 However, the present invention is not limited to this embodiment. In the embodiment shown in FIG. 1, the number of flaw detectors 81 is one, and one transmitter 81s and one receiver 81r are combined, but in some other embodiments, flaw detectors 81 are used. There may be a plurality of devices 81, for example, M or less, and the devices may be installed at a plurality of measurement positions at the same time. The flaw detector 81 may be a combination of one transmitter 81s and a plurality of receivers 81r.
そして、開口合成処理装置１は、上述した複数の測定位置ｐｍの各々での超音波を用いた測定を通して得られた複数の信号データｓｍを取得し、後述するような開口合成処理を実行するよう構成される。また、こうした開口合成処理により得られる結果（以下、処理結果Ｒｐ）を画像（音響画像Ｄ）で表示などすることにより、検査対象９の内部欠陥の位置や大きさなどの推定結果を容易に把握することが可能となる。図１に示す実施形態では、開口合成処理装置１は、ディスプレイなどの表示装置８３に接続されており、処理結果Ｒｐを示す画像（音響画像Ｄ）を生成するなどして、表示装置８３に出力するようになっている。 Then, the aperture synthesis processing device 1 acquires a plurality of signal data s m obtained through the measurement using the ultrasonic waves at each of the plurality of measurement positions p m described above, and executes an aperture synthesis process as described later. Configured to do. Further, by displaying the result (hereinafter referred to as the processing result Rp) obtained by the aperture synthesis processing as an image (acoustic image D), the estimation result of the position and size of the internal defect of the inspection target 9 can be easily grasped. It becomes possible to do. In the embodiment shown in FIG. 1, the aperture synthesis processing device 1 is connected to a display device 83 such as a display, and outputs to the display device 83 by generating an image (acoustic image D) showing the processing result Rp. It is supposed to do.
ここで、開口合成処理について説明する。開口合成では、例えば検査対象９の断面をメッシュ状に仮想的に区切るなどして、内部欠陥の有無を判別すべき複数（Ｌ個）の内部位置ｑｌ（ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）を設定する。そして、複数の内部位置ｑｌの各々について、内部位置ｑｌに反射源が存在し、その反射源で超音波が反射されたと仮定した場合の信号レベル（合成値）を、複数（例えばＭ個）の信号データｓｍの信号レベルを合成することにより求める。具体的には、複数の信号データｓｍの各々について、算出対象の内部位置ｑｌからの反射波が受信される時間τをそれぞれ求めると共に、求めた時間τを信号データｓｍ（ｔ）に代入することにより、算出対象の内部位置ｑｌからの反射波の信号レベルを算出する。こうして求めた内部位置ｑｌ毎の複数の信号レベルを加算することにより、内部位置ｑｌ毎の信号レベルの総和Ｓｌを算出する。この時、複数の内部位置ｑｌのうち、実際に内部欠陥の位置が一致するものは、全ての反射波に含まれる欠陥エコーが重なり合うことで、高いＳＮＲの処理結果が得られるため合成値が大きくなり、合成値が大きい内部位置ｑｌに実際の内部欠陥が存在すると推定されることになる。 Here, the aperture synthesis processing will be described. In the aperture synthesis, for example, the cross section of the inspection target 9 is virtually divided into a mesh shape, and a plurality of (L) internal positions q l (l=1, 2,... , L) are set. Then, for each of the plurality of internal positions q l , there are a plurality of (eg, M) signal levels (combined values) when it is assumed that a reflection source exists at the internal position q l and ultrasonic waves are reflected by the reflection source. determined by combining the signal level of the signal data s m of. Specifically, for each of the plurality of signal data s m , the time τ at which the reflected wave from the internal position q l to be calculated is received is obtained, and the obtained time τ is used as the signal data s m (t). By substituting, the signal level of the reflected wave from the internal position q l of the calculation target is calculated. By adding a plurality of signal levels for each internal position q l thus obtained, to calculate the sum S l of the signal level of each internal position q l. At this time, among the plurality of internal positions q l , the position where the position of the internal defect actually coincides with each other because the defect echoes included in all the reflected waves are overlapped with each other to obtain a high SNR processing result, and thus the combined value is It is estimated that there is an actual internal defect at the internal position q l that becomes large and the combined value is large.
上述の内容を、数式を用いて説明する。
各位置をｘ、ｙ座標を用いて表すことで、複数の内部位置ｑｌ（ｌ＝１、２、・・・、Ｌ）をｑｌ=（Ｘｌ、Ｙｌ)、探傷器８１の測定位置ｐｍ（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）をｐｍ＝（ｘｍ、ｙｍ）とする。この時、送信位置ｐｓと受信位置ｐｒとが同じ位置である場合には、ｍ番目の測定位置ｐｍとｌ番目の内部位置ｑｌとの間の距離ｒｍｌは、幾何学的な関係（ピタゴラスの定理）から、下記の式（１）で算出される。なお、図１に示す実施形態では、ｙｍ＝０である。
ｒｍｌ＝√［（ｘｍ−Ｘｌ）２＋（ｙｍ−Ｙｌ）２］ ・・・（１）
The above contents will be described using mathematical expressions.
By expressing each position using x and y coordinates, a plurality of internal positions q l (l=1, 2,..., L) are q l =(X l , Y l ), and the flaw detector 81 is measured. position p m (m = 1,2, ··· , M) and p m = (x m, y m) and. At this time, when the transmission position ps and the reception position pr are at the same position, the distance r ml between the m-th measurement position p m and the l-th internal position q l is a geometrical relation ( From the Pythagorean theorem), it is calculated by the following equation (1). Note that in the embodiment shown in FIG. 1, y m =0.
r ml = √ [(x m -X l) 2 + (y m -Y l) 2] ··· (1)
また、送信器８１ｓと内部位置ｑｌとの間を超音波が伝搬する往路の伝搬時間τｓｍｌと、受信器８１ｒと内部位置ｑｌとの間を超音波が伝搬する復路の伝搬時間τｒｍｌとの合計をτｍｌとし、超音波の伝搬速度であるｖのうち、往路での伝搬速度をｖｓ、復路での伝搬速度をｖｒとする。この時、往路および復路の伝搬時間の合計時間であるτｍｌは、下記の式（２）で計算できるので、ｌ番目の内部位置ｑｌにおける信号レベルの総和Ｓｌは、下記の式（３）で計算できる。
τｍｌ＝２×ｒｍｌ÷ｖ、ｖは、ｖｓまたはｖｒ・・・（２）
Ｓｌ＝Σｓｍ（τｍｌ） ・・・（３）
Further, the transmitter 81s and the forward propagation times .tau.s ml of ultrasound between the interior position q l is propagated, the receiver 81r and the internal position q l homeward propagation time ultrasound propagates between .tau.r ml and total tau ml with, among v is the propagation velocity of the ultrasonic wave propagation velocity in the forward vs, the propagation velocity of the return path and vr. At this time, τ ml , which is the total time of the forward and backward propagation times, can be calculated by the following equation (2). Therefore, the sum S 1 of the signal levels at the l-th internal position q l can be calculated by the following equation (3). ) Can be calculated.
τ ml =2×r ml ÷v, v is vs or vr (2)
S l =Σs m (τ ml ) (3)
他方、送信位置ｐｓと受信位置ｐｒとが異なる位置である場合には、往路と復路とで距離が異なる。よって、送信位置ｐｓ（ｘｓｍ、ｙｓｍ）と内部位置ｑｌとの間となる往路の距離をｒｓｍｌ、受信位置（ｘｒｍ、ｙｒｍ）と内部位置ｑｌとの間となる復路の距離をｒｒｍｌとすると、同様に幾何学的な関係から、下記の式（４）〜（５）で算出される。
ｒｓｍｌ＝√［（ｘｓｍ−Ｘｌ）２＋（ｙｓｍ−Ｙｌ）２］ ・・・（４）
ｒｒｍｌ＝√［（ｘｒｍ−Ｘｌ）２＋（ｙｒｍ−Ｙｌ）２］ ・・・（５）
On the other hand, when the transmission position ps and the reception position pr are different positions, the distance is different between the forward path and the return path. Therefore, the forward path distance between the transmission position ps (xs m , ys m ) and the internal position q l is rs ml , and the return path between the reception position (xr m , yr m ) and the internal position q l is When the distance is rr ml , it is calculated by the following equations (4) to (5) from the same geometrical relationship.
rs ml =√[(xs m −X 1 ) 2 +(ys m −Y 1 ) 2 ] (4)
rr ml = √ [(xr m -X l) 2 + (yr m -Y l) 2] ··· (5)
この時の往路および復路の伝搬時間の合計時間であるτｍｌは、超音波の往路での伝搬速度をｖｓ、復路での伝搬速度をｖｒとすると、下記の式（６）で算出されるので、ｌ番目の内部位置ｑｌにおける信号レベルの総和Ｓｌは、下記の式（７）で算出される。
τｍｌ＝ｒｓｍｌ÷ｖｓ＋ｒｒｍｌ÷ｖｒ ・・・（６）
Ｓｌ＝Σｓｍ（τｍｌ） ・・・（７）
At this time, τ ml , which is the total time of the forward and backward propagation times, is calculated by the following formula (6), where v is the forward ultrasonic propagation velocity and vr is the backward propagation velocity. the sum S l of the signal level at the l-th internal position q l is calculated by the following equation (7).
τ ml =rs ml ÷vs+rr ml ÷vr (6)
S l =Σs m (τ ml ) (7)
こうして、検査対象９に設定した複数の内部位置ｑｌと、その各々の合成値（信号レベルの総和Ｓｌ）のセットが処理結果Ｒｐとして得られる。そして、例えば、複数の内部位置ｑｌを、その座標に従って２次元的に配置すると共に、各内部位置ｑｌの位置を、算出した合成値の値に応じて定められた色で示すことにより、図１に示すような音響画像Ｄが得られる。 In this way, a set of a plurality of internal positions q 1 set for the inspection target 9 and their respective combined values (sum S 1 of signal levels) is obtained as the processing result Rp. Then, for example, by arranging a plurality of internal positions q l two-dimensionally according to their coordinates and indicating the position of each internal position q l with a color determined according to the value of the calculated combined value, An acoustic image D as shown in 1 is obtained.
以下、本発明の開口合成処理装置１（開口合成処理装置）について、図３〜図１０を用いて詳細に説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る開口合成処理装置１の機能を示すブロック図である。図４は、本発明の一実施形態に係る開口合成処理方法を示すフロー図である。 Hereinafter, the aperture synthesis processing device 1 (aperture synthesis processing device) of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 10. FIG. 3 is a block diagram showing the functions of the aperture synthesis processing device 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart showing the aperture synthesis processing method according to the embodiment of the present invention.
図３に示すように、本発明の開口合成処理装置１は、測定結果取得部２と、速度算出部３と、開口合成部４と、を備える。開口合成処理装置１は、例えばコンピュータで構成されており、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、外部記憶装置などの記憶装置Ｈを備えている。そして、主記憶装置にロードされたプログラム（開口合成処理プログラム）の命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）することで、開口合成処理装置１の各機能部を実現する。
上記の開口合成処理装置１が備える構成についてそれぞれ説明する。
As shown in FIG. 3, the aperture synthesis processing device 1 of the present invention includes a measurement result acquisition unit 2, a velocity calculation unit 3, and an aperture synthesis unit 4. The aperture synthesis processing device 1 is composed of, for example, a computer, and includes a CPU (processor), a memory such as a ROM and a RAM, and a storage device H such as an external storage device, which are not shown. Then, the CPU operates (calculates data, etc.) in accordance with the instructions of the program (aperture synthesis processing program) loaded in the main storage device, thereby realizing each functional unit of the aperture synthesis processing apparatus 1.
The configurations of the above aperture synthesis processing device 1 will be described respectively.
測定結果取得部２は、上述したような、超音波探傷のための超音波の送信位置ｐｓ、および送信位置ｐｓに対して定められた受信位置ｐｒが互いに異なる複数の組合せの各々についての、送信位置ｐｓから検査対象９への超音波の送信後に受信位置ｐｒで測定される超音波の信号値（信号レベル）の時系列データ（上記の信号データｓｍ（ｔ））を含む測定結果を取得するよう構成された機能部である。つまり、測定結果取得部２は、複数の信号データｓｍ、およびその各々の信号データｓｍを測定した際の測定位置ｐｍ（座標）を含む測定結果を取得する。幾つかの実施形態では、測定結果取得部２は、測定装置８２に有線または無線の少なくとも一方を介して接続されることにより、測定装置８２の測定結果を通信により取得しても良く、取得した測定結果は記憶装置Ｈに記憶される。他の幾つかの実施形態では、測定結果取得部２は、測定装置８２の測定結果を記憶したＵＳＢメモリなどの持ち運び可能な記憶媒体から取得しても良い。 The measurement result acquisition unit 2 transmits the transmission position ps of the ultrasonic wave for ultrasonic flaw detection and the plurality of combinations of the reception positions pr defined for the transmission position ps different from each other as described above. acquiring the measurement results including time-series data of the ultrasound signal values from the position ps as measured by the receiving position pr after transmission of ultrasonic waves to the test object 9 (signal level) (the above signal data s m (t)) Is a functional unit configured to do so. That is, the measurement result acquisition unit 2 acquires a measurement result that includes a plurality of signal data s m, and the measurement position p m (coordinates) when measured signal data s m of each. In some embodiments, the measurement result acquisition unit 2 may be connected to the measurement device 82 via at least one of wired and wireless, and may acquire the measurement result of the measurement device 82 by communication. The measurement result is stored in the storage device H. In some other embodiments, the measurement result acquisition unit 2 may acquire the measurement result of the measurement device 82 from a portable storage medium such as a USB memory.
速度算出部３は、検査対象９の内部に設定された上述した複数の内部位置ｑｌの各々について、上述した送信位置ｐｓおよび受信位置ｐｒの複数の組合せのうちの少なくとも一部となる２以上（複数）の組合せの各々毎に、送信位置ｐｓから送信した超音波が内部位置ｑｌで反射して受信位置ｐｒで受信された場合の伝搬経路における超音波の伝搬速度ｖｍｌを、検査対象９の結晶方位θｃに基づいて算出するよう構成された機能部である。一般に、金属のような多結晶体を伝搬する超音波の伝搬速度ｖｍｌは、各結晶の向きがランダムである場合には伝搬方向によらず一定とみなせるが、結晶方位θｃが揃うと伝搬方向によって伝搬速度ｖｍｌが異なってくる。よって、金属の結晶方位θｃなどの検査対象９の有する音響異方性を考慮して、超音波の伝搬速度ｖｍｌをより正確に算出した上で、開口合成を行うことにより、検査対象９の内部の探傷精度を向上させることが可能となる。このため、速度算出部３は、上述した式（２）や式（６）のｖｓおよびｖｒを、結晶方位θｃを用いて算出する。 For each of the above-mentioned plurality of internal positions q l set inside the inspection target 9, the speed calculation unit 3 is at least a part of at least a part of the above-described plurality of combinations of the transmission position ps and the reception position pr. For each of the (plurality) combinations, the propagation velocity v ml of the ultrasonic wave in the propagation path when the ultrasonic wave transmitted from the transmission position ps is reflected at the internal position q l and received at the reception position pr is the inspection target. 9 is a functional unit configured to calculate based on the crystal orientation θc of 9. Generally, the propagation velocity v ml of an ultrasonic wave propagating in a polycrystalline body such as a metal can be regarded as constant regardless of the propagation direction when the orientation of each crystal is random, but when the crystal orientations θc are aligned, the propagation direction The propagation velocity v ml varies depending on the value. Therefore, in consideration of the acoustic anisotropy of the inspection target 9 such as the crystal orientation θc of the metal, the ultrasonic propagation velocity v ml is calculated more accurately, and then the aperture synthesis is performed to perform the aperture synthesis. It is possible to improve the internal flaw detection accuracy. Therefore, the velocity calculation unit 3 calculates the values of vs and vr in the above equations (2) and (6) using the crystal orientation θc.
例えば、超音波の結晶方位θｃに対する入射角θａや反射角θｂなどの伝搬角度θｍｌから伝搬速度ｖｍｌを求めても良い。この場合、速度算出部３は、複数の内部位置ｑｌから順番に１つの内部位置ｑｌを選択し、その選択した内部位置ｑｌと、複数の測定位置ｐｍの各々の情報に基づいて、幾何学的に伝搬角度θｍｌを求める。そして、伝搬角度θｍｌと伝搬速度ｖｍｌとの対応関係（ｖ（θ））に基づいて、複数の測定位置ｐｍ毎に、伝搬角度θｍｌから伝搬速度ｖｍｌを求める。これによって、内部位置ｑｌ、測定位置ｐｍに応じた複数の伝搬速度ｖｍｌが得られる。なお、詳細については後述する。 For example, the propagation velocity v ml may be obtained from the propagation angle θ ml such as the incident angle θa and the reflection angle θb with respect to the crystal orientation θc of the ultrasonic wave. In this case, the speed calculation unit 3 selects one internal position q l in order from a plurality of internal positions q l, an internal position q l was the selection, based on each information of the plurality of measurement positions p m , Geometrically determine the propagation angle θ ml . Then, based on the correspondence between the propagation angle theta ml and the propagation velocity v ml (v (θ)) , for each of a plurality of measurement positions p m, determine the propagation velocity v ml of propagation angle theta ml. Thereby, a plurality of propagation velocities v ml according to the internal position q l and the measurement position p m are obtained. The details will be described later.
開口合成部４は、上述した速度算出部３によって算出された伝搬速度伝搬速度ｖｍｌ、および、測定結果取得部２によって取得された複数の信号データｓｍ（時系列データ）を用いて、上述した開口合成処理を実行するよう構成された機能部である。開口合成処理については、既に説明しているため、ここでは省略する。 Aperture synthesis part 4, the propagation velocity propagation velocity v ml calculated by the velocity calculation unit 3 described above, and by using a plurality of signal data s m obtained by the measurement result acquisition section 2 (time series data), above The functional unit is configured to execute the above-described aperture synthesis processing. The aperture synthesis processing has already been described, and will be omitted here.
図３に示す実施形態では、速度算出部３は、測定結果取得部２に接続されており、測定結果取得部２により取得された測定結果（ｑｌ、ｓｍ（ｔ））、および記憶装置Ｈなどから複数の内部位置ｑｌ、ｖ（θ）、結晶方位θｃ（既知の場合）などを取得し、これらの情報に基づいて、内部位置ｑｌおよび測定位置ｐｍの組合せ毎の伝搬速度ｖｍｌを算出する。また、開口合成部４は、測定結果取得部２および速度算出部３にそれぞれ接続されている。測定結果取得部２により取得された測定結果、複数の内部位置ｑｌ、および、速度算出部３によって算出された複数の伝搬速度ｖｍｌを取得し、上述したように開口合成処理を実行するようになっている。 In the embodiment shown in FIG. 3, the speed calculating section 3, a measurement result acquisition unit 2 is connected to, the measurement obtained by the measurement result acquisition unit 2 Results (q l, s m (t )), and storage devices A plurality of internal positions q l , v(θ), crystal orientation θc (if known), etc. are acquired from H and the like, and based on these information, the propagation velocity for each combination of the internal position q l and the measurement position p m. Calculate v ml . Further, the aperture synthesis unit 4 is connected to the measurement result acquisition unit 2 and the speed calculation unit 3, respectively. The measurement result acquired by the measurement result acquisition unit 2, the plurality of internal positions q l , and the plurality of propagation velocities v ml calculated by the velocity calculation unit 3 are acquired, and the aperture synthesis processing is executed as described above. It has become.
上述した構成を備える開口合成処理装置１の処理フローを、図４を用いて説明する。なお、複数の内部位置ｑｌは、それぞれ、検査対象９の内部がメッシュ状に仮想的に区切られた場合の交点の座標（以下、メッシュ位置）のうちの少なくとも一部であるＬ個に対応しており、相互に異なるメッシュ位置に対して１〜ＬのＬ個の番号が割り当てられているものとする。同様に、探傷器８１が設置される位置であるＭ個の測定位置ｐに対しても、１〜ＭのＭ個の番号が割り当てられているものとする。 A processing flow of the aperture synthesis processing device 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. It should be noted that each of the plurality of internal positions q l corresponds to at least a part of the coordinates (hereinafter, mesh position) of the intersections when the inside of the inspection target 9 is virtually divided into meshes (hereinafter, mesh positions). It is assumed that L numbers 1 to L are assigned to mutually different mesh positions. Similarly, M numbers 1 to M are assigned to M measurement positions p where the flaw detector 81 is installed.
図４のステップＳ１において、測定装置８２による測定結果、および複数の内部位置ｑｌなどを読み込む（取得する）と共に、内部変数としてのｍ、ｌを例えば１などに初期化する。ステップＳ２において、既に選定されている複数の内部位置ｑｌのうちから、着目するメッシュ位置を選定する。つまり、第ｌ番目の内部位置ｑｌを選択する。ステップＳ３において、選定したメッシュ位置（ｑｌ）と、複数の測定位置ｐｍの各々との距離ｒｍｌを、それぞれ計算する。つまり、各メッシュ位置（ｑｌ）に対してＭ個の距離ｒｍｌが得られる。ステップＳ４において、Ｍ個の距離ｒｍｌの各々に対応する伝搬経路に応じた超音波の伝搬速度ｖｍｌを、検査対象９の結晶方位θｃに基づいてそれぞれ算出する。これによって、Ｍ個の伝搬速度ｖｍｌが得られる。なお、本ステップＳ４の詳細（Ｓ４１〜Ｓ４２）については後述する。 In step S1 of FIG. 4, the measurement result by the measuring device 82 and a plurality of internal positions q l and the like are read (acquired), and m and l as internal variables are initialized to 1, for example. In step S2, the mesh position of interest is selected from the plurality of internal positions q l that have already been selected. That is, the l-th internal position q l is selected. In step S3, the distance r ml between the selected mesh position (q l ) and each of the plurality of measurement positions p m is calculated. That is, M distances r ml are obtained for each mesh position (q l ). In step S4, the ultrasonic wave propagation velocity v ml corresponding to the propagation path corresponding to each of the M distances r ml is calculated based on the crystal orientation θc of the inspection target 9. This gives M propagation velocities v ml . The details of this step S4 (S41 to S42) will be described later.
その後、ステップＳ５において、Ｍ個の伝搬経路の距離ｒｍｌ、および、各距離ｒｍｌに対応する伝搬速度ｖｍｌに基づいて、Ｍ個の伝搬経路の各々を超音波が往復するのに要する時間であるτｍｌをそれぞれ計算する。ステップＳ６において、第ｌ番目のメッシュ位置における信号レベルの総和Ｓｌを計算する。そして、ステップＳ７において内部変数のｌをインクリメント（ｌ＝ｌ＋１）し、ステップＳ８においてｌ≦Ｌの場合には、ステップＳ２に戻り、内部変数のｍのみを１などに初期化して、ステップＳ２〜Ｓ７を繰り返す。逆に、ステップＳ８においてｌ＞Ｌの場合には、開口合成処理を終了する。 Then, in step S5, the time required for the ultrasonic wave to reciprocate in each of the M propagation paths based on the distance r ml of the M propagation paths and the propagation velocity v ml corresponding to each distance r ml. Τ ml is calculated respectively. In step S6, the sum S 1 of the signal levels at the l-th mesh position is calculated. Then, in step S7, 1 of the internal variable is incremented (l=l+1), and in the case of 1≦L in step S8, the process returns to step S2, and only the internal variable m is initialized to 1 or the like, and steps S2 to S2. Repeat S7. On the contrary, if 1>L in step S8, the aperture synthesizing process ends.
上記の構成によれば、検査対象９における複数の測定位置ｐｍの各々毎に、各送信位置ｐｓと、検査対象９の内部に設定（仮定）した内部位置ｑｌと、各送信位置ｐｓに対応する受信位置ｐｒとを結ぶ伝搬経路における超音波の伝搬速度ｖｍｌを、結晶方位θｃを考慮して算出すると共に、その算出した伝搬速度ｖｍｌを用いて開口合成処理を実行する。これによって、検査対象９の音響異方性を考慮した開口合成を行うことができ、内部欠陥の位置の推定精度を向上することができる。 According to the above configuration, for each of the plurality of measurement positions p m in the inspection target 9, each transmission position ps, the internal position q l set (supposed) inside the inspection target 9 and each transmission position ps are set. The propagation velocity v ml of the ultrasonic wave in the propagation path connecting the corresponding reception position pr is calculated in consideration of the crystal orientation θc, and the aperture synthesis processing is executed using the calculated propagation velocity v ml . As a result, aperture synthesis can be performed in consideration of the acoustic anisotropy of the inspection target 9, and the accuracy of estimating the position of the internal defect can be improved.
次に、伝搬速度ｖｍｌの算出方法に関する幾つかの実施形態について、図５〜図６を用いて説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る送信位置ｐｓと受信位置ｐｒが同じ場合の入射角θａｍｌまたは反射角θｂｍｌの算出方法を説明するための図である。図６は、本発明の一実施形態に係る送信位置ｐｓと受信位置ｐｒが同じ場合の入射角θａｍｌおよび反射角θｂｍｌの算出方法を説明するための図である。
Next, some embodiments regarding a method of calculating the propagation velocity v ml will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating the incident angle θa ml or the reflection angle θb ml when the transmission position ps and the reception position pr are the same according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calculating the incident angle θa ml and the reflection angle θb ml when the transmission position ps and the reception position pr are the same according to the embodiment of the present invention.
幾つかの実施形態では、上記の伝搬速度ｖｍｌを、超音波が検査対象９の各内部位置ｑｌに入射する入射角θａｍｌまたは反射角θｂｍｌの少なくとも一方に基づいて算出しても良い。これは、物理事象として、伝搬速度（音速）は、内部欠陥に対する入射角θａｍｌや反射角θｂｍｌに依存するためである。つまり、伝搬速度ｖｍｌは、入射角θａｍｌまたはθｂｍｌである伝搬角度θｍｌの関数であり、これをｖ（θｍｌ）と表現する。なお、結晶方位θｃは、検査対象９の金属に固有のパラメータであり、探傷器８１の測定位置ｐｍに依存して変化するものではないものとする。一方、伝搬角度θｍｌは、探傷器８１の測定位置ｐｍ、内部位置ｑｌ、結晶方位θｃに依存して変化するため、これらの位置関係や結晶方位θｃに応じた伝搬角度θｍｌを算出する必要がある。
このため、幾つかの実施形態では、図３に示すように、速度算出部３は、結晶方位取得部３１と、伝搬角算出部３２と、速度決定部３３と、を有する。
In some embodiments, the propagation velocity v ml may be calculated based on at least one of the incident angle θa ml and the reflection angle θb ml at which the ultrasonic wave is incident on each internal position ql of the inspection target 9. This is because, as a physical event, the propagation velocity (sound velocity) depends on the incident angle θa ml and the reflection angle θb ml with respect to the internal defect. That is, the propagation velocity v ml is a function of the propagation angle θ ml that is the incident angle θa ml or θb ml , and this is expressed as v(θ ml ). The crystal orientation θc is the metal to be inspected 9 is a specific parameter, it is assumed not to vary depending on the measurement position p m of the flaw detector 81. On the other hand, since the propagation angle θ ml changes depending on the measurement position p m of the flaw detector 81, the internal position q l , and the crystal orientation θc, the propagation angle θ ml according to the positional relationship and the crystal orientation θc is calculated. There is a need to.
Therefore, in some embodiments, as shown in FIG. 3, the velocity calculation unit 3 includes a crystal orientation acquisition unit 31, a propagation angle calculation unit 32, and a velocity determination unit 33.
結晶方位取得部３１は、検査対象９の内部の結晶方位θｃを取得するよう構成された機能部である。結晶方位取得部３１は、測定などを通して得られた実際の結晶方位θｃを取得しても良いし、結晶方位θｃの推定値や候補値（後述する候補方位θｎ）を取得しても良い。また、結晶方位θｃは外部のデータベースに蓄積されていても良く、結晶方位取得部３１は、このようなデータベースから結晶方位θｃを取得しても良い。 The crystal orientation acquisition unit 31 is a functional unit configured to acquire the crystal orientation θc inside the inspection target 9. The crystal orientation acquisition unit 31 may acquire an actual crystal orientation θc obtained through measurement or the like, or may acquire an estimated value or a candidate value (candidate orientation θ n described later) of the crystal orientation θc. The crystal orientation θc may be stored in an external database, and the crystal orientation acquisition unit 31 may acquire the crystal orientation θc from such a database.
伝搬角算出部３２は、複数の内部位置ｑｌの各々について、少なくとも一部の複数の組合せの各々毎に、内部位置ｑｌ、結晶方位θｃ、および送信位置ｐｓに基づく、送信位置ｐｓから送信した超音波が内部位置ｑｌに入射する際の結晶方位θｃに対する角度（入射角θａｍｌ）の算出、または、内部位置ｑｌ、結晶方位θｃ、および受信位置ｐｒに基づく、内部位置ｑｌから反射される超音波の結晶方位θｃに対する角度（反射角θｂｍｌ）の算出のうちの少なくとも一方を実行するよう構成された機能部である。 For each of the plurality of internal positions q l , the propagation angle calculation unit 32 transmits from the transmission position ps based on the internal position q l , the crystal orientation θc, and the transmission position ps for each of at least some of the plurality of combinations. calculation of the angle (incident angle .theta.a ml) to the crystal orientation .theta.c when ultrasonic wave is incident at an internal position q l, or internal position q l, based on the crystal orientation .theta.c, and receive position pr, the internal position q l The functional unit is configured to perform at least one of the calculation of the angle (reflection angle θb ml ) of the reflected ultrasonic wave with respect to the crystal orientation θc.
ここで、図５〜図６に示すように、上記の結晶方位θｃを、各内部位置ｑｌから検査対象９の表面に下した垂線Ｌｖに対する角度として定義する。また、任意の測定位置ｐｍから任意の内部位置ｑｌに入射する超音波の結晶方位θｃに対する伝搬角度θｍｌを、測定位置ｐｍと内部位置ｑｌとを通る直線Ｌｍｌと上記の垂線Ｌｖとのなす角（角度φｍｌ）と、上記の結晶方位θｃとを加算した角度と定義すると、下記の式（８）で表現できる。
θｍｌ＝θｃ＋φｍｌ ・・・（８）
Here, as shown in FIGS. 5 to 6, the crystal orientation θc is defined as an angle with respect to a perpendicular line Lv drawn from each internal position q l to the surface of the inspection target 9. Also, the propagation angle θ ml with respect to the crystal orientation θ c of the ultrasonic wave incident from the arbitrary measurement position p m to the arbitrary internal position q l is calculated by the straight line L ml passing through the measurement position p m and the internal position q l and the perpendicular line. If defined as an angle obtained by adding the angle formed by Lv (angle φ ml ) and the above crystal orientation θc, it can be expressed by the following formula (8).
θml=θc+φ ml (8)
なお、より具体的には、入射角θａｍｌは、測定位置ｐｍにおける送信位置ｐｓと内部位置ｑｌとを通る直線Ｌｍｌと上記の垂線Ｌｖとのなす角（角度φｍｌ）と、結晶方位θｃとを加算した角度となる。反射角θｂｍｌは、測定位置ｐｍにおける受信位置ｐｒと内部位置ｑｌとを通る直線Ｌｍｌと上記の垂線Ｌｖとのなす角（角度φｍｌ）と、結晶方位θｃとを加算した角度となる。送信位置ｐｓと受信位置ｐｒとが同じ位置の場合には、θａｍｌ＝θｂｍｌとなり、異なる場合には、θａｍｌ≠θｂｍｌとなる。 More specifically, the incident angle θa ml is the angle between the straight line L ml passing through the transmission position ps and the internal position q l at the measurement position p m and the perpendicular line Lv (angle φ ml ) and the crystal. The angle is the sum of the azimuth θc. The reflection angle θb ml is the sum of the angle (angle φ ml ) formed by the straight line L ml passing through the reception position pr and the internal position q l at the measurement position p m and the perpendicular line Lv, and the crystal orientation θc. Become. When the transmission position ps and the reception position pr are the same position, θa ml =θb ml , and when they are different, θa ml ≠θb ml .
この時、式（８）における角度φｍｌは、幾何学的に求めることで、下記の式（９）で表現できる。よって、検査対象９の表面と伝搬距離ｒｍｌとがなす角をψｍｌとすると、伝搬角度θｍｌは、式（８）および式（９）により、結晶方位θｃを用いて、下記の式（１０）で求めることができる（ａｔａｎは、逆正接関数）。
φｍｌ＝π／２−ψｍｌ
＝π／２−ａｔａｎ［（Ｙｌ−ｙｍ）／（Ｘｌ−ｘｍ）］ ・・・（９）
θｍｌ＝π／２−ａｔａｎ［（Ｙｌ−ｙｍ）／（Ｘｌ−ｘｍ）］＋θｃ・・・（１０）
At this time, the angle φ ml in the equation (8) can be expressed by the following equation (9) by geometrically obtaining. Therefore, assuming that the angle formed by the surface of the inspection object 9 and the propagation distance r ml is ψ ml , the propagation angle θ ml is calculated by the following formula (8) using the crystal orientation θc according to the formulas (8) and (9). 10) (atan is an arctangent function).
φ ml = π/2-φ ml
=π/2-atan [(Y 1 −y m )/(X 1 −x m )]... (9)
θ ml = π / 2-atan [(Y l -y m) / (X l -x m)] + θc ··· (10)
なお、図６には、送信位置ｐｓと受信位置ｐｒとが異なる場合を示している。具体的には、図６は、上述した測定位置ｐｍ＝（ｘｍ、ｙｍ）から、ｘ方向でΔｘずつ反対方向に離れた位置に送信位置ｐｓと受信位置ｐｒがある場合を示している。つまり、送信位置ｐｓ（ｘｓｍ、ｙｓｍ）＝（ｘｍ−Δｘ、ｙｍ）、受信位置ｐｒ（ｘｒｍ、ｙｒｍ）＝（ｘｍ＋Δｘ、ｙｍ）となっている。よって、この場合の入射角θａｍｌは下記の式（１１）となり、反射角θｂｍｌは下記の（１２）となる。
θａｍｌ＝π／２−ａｔａｎ［（Ｙｌ−ｙｍ）／（Ｘｌ−（ｘｍ−Δｘ）］＋θｃ
・・・（１１）
θｂｍｌ＝π／２−ａｔａｎ［（Ｙｌ−ｙｍ）／（Ｘｌ−（ｘｍ＋Δｘ））＋θｃ
・・・（１２）
Note that FIG. 6 shows a case where the transmission position ps and the reception position pr are different. Specifically, FIG. 6, measuring position described above p m = (x m, y m) from, shows a case in which there is received position pr and the transmission position ps at a position apart in opposite directions in the x direction by Δx There is. That is, the transmission position ps (xs m, ys m) = (x m -Δx, y m), the receiving position pr (xr m, yr m) = (x m + Δx, y m) has become. Therefore, the incident angle θa ml in this case is given by the following equation (11), and the reflection angle θb ml is given by the following (12).
θa ml = π / 2-atan [(Y l -y m) / (X l - (x m -Δ x)] + θc
...(11)
θb ml = π / 2-atan [(Y l -y m) / (X l - (x m + Δ x)) + θc
...(12)
速度決定部３３は、予め定められた角度θ（入射角θａｍｌまたは反射角θｂｍｌ）と伝搬速度との対応関係（ｖ（θ））に基づいて、取得した結晶方位θｃ、および入射角θａｍｌまたは反射角θｂｍｌの少なくとも一方から伝搬速度を決定するよう構成された機能部である。つまり、入射角θａｍｌや反射角θｂｍｌなどの角度θと超音波の伝搬速度との関係は実験などを通して得られるので、そのような角度θと超音波の伝搬速度とを対応付けるテーブルなどを予め作成して、記憶装置Ｈなどに記憶しておく。そして、このようなテーブルなどを用いて、上述したように求めた角度θ（入射角θａｍｌ、反射角θｂｍｌ）から伝搬速度ｖｍｌを決定する。 The velocity determination unit 33 determines the crystal orientation θc and the incident angle θa based on the correspondence (v(θ)) between the predetermined angle θ (incident angle θa ml or reflection angle θb ml ) and the propagation velocity. ml is a functional unit configured to determine a propagation velocity from at least one of the reflection angle θb ml and the reflection angle θb ml . That is, since the relationship between the angle θ such as the incident angle θa ml and the reflection angle θb ml and the propagation velocity of the ultrasonic wave can be obtained through an experiment or the like, a table or the like that associates the angle θ with the propagation velocity of the ultrasonic wave is prepared beforehand. It is created and stored in the storage device H or the like. Then, using such a table, the propagation velocity v ml is determined from the angle θ (incident angle θa ml , reflection angle θb ml ) obtained as described above.
上述した速度決定部３３を開口合成処理装置１が備える場合には、図４のステップＳ４は、次のようになる。送信位置ｐｓと受信位置ｐｒとが同じ位置の場合を例に説明すると、ステップＳ４１において、ｌ番目のメッシュ位置（ｑｌ）に対する１〜Ｍ番目までの各測定位置ｐｍからの入射角θａｍｌをそれぞれ求める。つまり、ステップＳ４１によって、Ｍ個の入射角θａｍｌが算出される。そして、次のステップＳ４２において、Ｍ個の伝搬経路における超音波の伝搬速度ｖｍｌを、上記のテーブルなどを用いて、各測定位置ｐｍに対応する入射角θａｍｌから計算する。その後、図４のステップＳ５以降を実行していく。なお、送信位置ｐｓと受信位置ｐｒとが異なる位置の場合に、反射角θｂｍｌを求める場合には、上記の図４のフロー中のθａｍｌをθｂｍｌに置き換えたものを、別途実行する。 When the aperture synthesizing processing device 1 includes the speed determining unit 33 described above, step S4 of FIG. 4 is as follows. When the transmission position ps and receiving position pr will be described as an example the case of the same position, in step S41, the incident angle .theta.a ml from each measurement position p m to 1~M th for l-th mesh position (q l) Respectively. That is, M incident angles θa ml are calculated in step S41. Then, in the next step S42, the propagation velocity v ml of the ultrasonic wave in the M propagation paths is calculated from the incident angle θa ml corresponding to each measurement position p m using the above table and the like. Then, step S5 and subsequent steps in FIG. 4 are executed. In the case where the transmission position ps and the reception position pr are different from each other, when the reflection angle θb ml is obtained, the operation in which θa ml in the flow of FIG. 4 is replaced with θb ml is separately executed.
上記の構成によれば、結晶方位θｃが揃うなどにより音響異方性をもつ検査対象９の複数の内部位置ｑｌの各々について、複数の測定位置ｐｍの各々毎にその内部位置ｑｌへの入射角または反射角の少なくとも一方の角度（伝搬角度θｍｌ）を求めると共に、予め定められた伝搬角度θｍｌと伝搬速度との対応関係（ｖ（θｍｌ））を用いて、求めた伝搬角度から伝搬速度を求める。このように、検査対象９の音響異方性を結晶方位θｃに対する伝搬角度θｍｌに対応付けると共に、伝搬角度θｍｌから伝搬速度ｖｍｌを求めることにより、上述した超音波の伝搬速度ｖｍｌを求めることができる。 According to the above configuration, for each of the plurality of internal positions q l of the inspection target 9 having acoustic anisotropy due to the uniform crystal orientation θc, etc., to each of the plurality of measurement positions p m to the internal position q l . Of at least one of the incident angle and the reflection angle (propagation angle θ ml ) and also the propagation angle θ ml and the propagation velocity determined using the predetermined correspondence (v(θ ml )). Obtain the propagation velocity from the angle. Thus, the associated acoustic anisotropy inspected 9 in propagation angle theta ml with respect to the crystal orientation .theta.c, by determining the propagation velocity v ml of propagation angle theta ml, determine the propagation velocity v ml of the ultrasonic wave described above be able to.
次に、上述した結晶方位θｃが既知でない場合に関する幾つかの実施形態ついて、図７〜図１０を用いて説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係る（ａ）音響画像Ｄおよび（ｂ）二値化画像Ｄｂを示す図であり、欠陥位置の拡がりが相対的に小さい場合を示す。図８は、本発明の一実施形態に係る（ａ）音響画像Ｄおよび（ｂ）二値化画像Ｄｂを示す図であり、欠陥位置の拡がりが相対的に大きい場合を示す。図９は、本発明の一実施形態に係る結晶方位θｃの推定に基づく開口合成処理の処理結果Ｒｐの生成方法を示すフロー図であり、処理結果Ｒｐを２値化する場合を示す。図１０は、本発明の一実施形態に係る結晶方位θｃの推定に基づく開口合成処理の処理結果Ｒｐの生成方法を示すフロー図であり、処理結果Ｒｐの最大値を求める場合を示す。
Next, some embodiments regarding the case where the above-mentioned crystal orientation θc is not known will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
FIG. 7 is a diagram showing (a) an acoustic image D and (b) a binarized image Db according to an embodiment of the present invention, showing a case where the defect position spread is relatively small. FIG. 8 is a diagram showing (a) an acoustic image D and (b) a binarized image Db according to an embodiment of the present invention, and shows a case where the defect position spread is relatively large. FIG. 9 is a flowchart showing a method of generating the processing result Rp of the aperture synthesis processing based on the estimation of the crystal orientation θc according to the embodiment of the present invention, and shows the case where the processing result Rp is binarized. FIG. 10 is a flow chart showing a method of generating the processing result Rp of the aperture synthesis processing based on the estimation of the crystal orientation θc according to the embodiment of the present invention, and shows the case of obtaining the maximum value of the processing result Rp.
幾つかの実施形態では、開口合成処理装置１は、結晶方位θｃが既知でない場合においては、結晶方位θｃの推定を通して伝搬速度ｖｍを算出しても良い。結晶方位θｃは角度であるため、上記の結晶方位θｃの定義によると、その真値は必ず−π／２〜π／２の範囲に存在する。そこで、まずは、これらの範囲で結晶方位θｃの候補となる角度である候補方位θｎを複数個（Ｎ個。ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）用意する。例えば、−π／２からπ／２までを１度間隔で区切ると合計で１８１個の角度があるが、上記の候補方位θｎの総数（Ｎ）は、その１８１であっても良い。あるいは、上記の候補方位θｎの総数（Ｎ）は、上記角度範囲を２度などの１度以上の角度で区切ることにより得られる数であっても良いし、０．５度などの１度以下の角度で区切ることにより得られる数であっても良い。候補方位θｎの総数（Ｎ）が多いほど処理時間はかかるが、より高い精度が望める。 In some embodiments, the aperture synthesis processing device 1 may calculate the propagation velocity v m through estimation of the crystal orientation θc when the crystal orientation θc is not known. Since the crystal orientation θc is an angle, according to the above definition of the crystal orientation θc, its true value always exists in the range of −π/2 to π/2. Therefore, first, a plurality of (N, n=1, 2,..., N) candidate orientations θ n which are angles that are candidates for the crystal orientation θc in these ranges are prepared. For example, when −π/2 to π/2 are divided at intervals of 1 degree, there are a total of 181 angles, but the total number (N) of the above-mentioned candidate orientations θ n may be 181. Alternatively, the total number (N) of the above-mentioned candidate azimuths θ n may be a number obtained by dividing the above angle range at an angle of 1 degree or more such as 2 degrees, or 1 degree such as 0.5 degree. It may be a number obtained by dividing at the following angles. The larger the total number (N) of candidate directions θ n, the longer the processing time, but higher accuracy can be expected.
続いて、この複数（Ｎ個）の候補方位θｎの各々に基づいて、それぞれ、上述したように伝搬角度θｍｌの算出、この算出した伝搬角度θｍｌに基づく伝搬速度ｖｍｌの算出、および、算出した伝搬速度ｖｍｌに基づく開口合成処理を実行する。その開口合成処理の結果として、Ｎ個の処理結果Ｒｐが得られるので、これらの複数（Ｎ個）の処理結果Ｒｐのうちから、尤もらしい結晶方位θｃに基づいて得られた特定の処理結果Ｒｐを選択しても良い。 Subsequently, based on each of the plurality (N) of candidate orientations θ n , the propagation angle θ ml is calculated as described above, the propagation velocity v ml is calculated based on the calculated propagation angle θ ml , and , And performs aperture synthesis processing based on the calculated propagation velocity v ml . Since N processing results Rp are obtained as a result of the aperture synthesis processing, a specific processing result Rp obtained based on the likely crystal orientation θc from among the plurality (N pieces) of processing results Rp. May be selected.
すなわち、幾つかの実施形態では、速度算出部３は、結晶方位θｃの候補である複数の候補方位θｎを取得し、その複数の候補方位θｎの各々毎に伝搬速度ｖｍｌを算出する。また、開口合成部４は、速度算出部３によって算出された複数の伝搬速度ｖｍｌの各々毎に、上述した開口合成処理を実行することにより、複数の処理結果Ｒｐを出力する。そして、開口合成処理装置１は、所定の選択処理により、複数の処理結果Ｒｐのうちから１つの処理結果Ｒｐを選択するよう構成された選択部５を、さらに備える。なお、速度算出部３は、結晶方位θｃの真値がどこかに含まれることになる−π／２からπ／２までの範囲を例えば１度などの所定の間隔で区切ることにより、複数の候補方位θｎを生成しても良い。あるいは、記憶装置Ｈなどに予め定められた複数の候補方位θｎのリストが記憶されており、そのリストを読み込むことで、複数の候補方位θｎを取得しても良い。 That is, in some embodiments, the velocity calculator 3 acquires a plurality of candidate orientations θn that are candidates for the crystal orientation θc, and calculates the propagation velocity v ml for each of the plurality of candidate orientations θ n . Further, the aperture synthesizing unit 4 outputs the plurality of processing results Rp by executing the above-described aperture synthesizing process for each of the plurality of propagation velocities v ml calculated by the velocity calculating unit 3. The aperture synthesis processing device 1 further includes a selection unit 5 configured to select one processing result Rp from the plurality of processing results Rp by a predetermined selection processing. Note that the velocity calculation unit 3 divides the range from -π/2 to π/2 in which the true value of the crystal orientation θc is included somewhere at a predetermined interval, such as 1 degree, to thereby obtain a plurality of values. The candidate orientation θ n may be generated. Alternatively, a list of predetermined candidate orientations θ n may be stored in the storage device H or the like, and the plurality of candidate orientations θ n may be acquired by reading the list.
具体的には、上記の所定の選択処理は、幾つかの実施形態では、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、複数の処理結果Ｒｐ（図７〜図８では、処理結果Ｒｐの音響画像Ｄ）の各々を２値化し、２値化した一方の値の数に基づいて、複数の処理結果Ｒｐのうちから特定の処理結果Ｒｐを選択しても良い。すなわち、上記の所定の選択処理は、上述したように複数の候補位置θｎに基づいて得られた複数の処理結果Ｒｐの各々毎に、処理結果Ｒｐに含まれる複数の内部位置ｑｌの各々の信号値の合成値（信号レベルの総和Ｓｌ）を、規定の閾値Ｇに基づいて、第１値Ｖ１と、第１値Ｖ１よりも小さい第２値Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）にそれぞれ変換すると共に、複数の処理結果Ｒｐのうちの、第１値Ｖ１の数が最も少ない、あるいは、第２値Ｖ２が最も多い処理結果Ｒｐを選択する処理であっても良い。 Specifically, in some embodiments, the above-described predetermined selection process is performed by a plurality of process results Rp (processes in FIG. 7 to FIG. 8) as shown in FIG. 7B and FIG. 8B. Each of the acoustic images D) of the result Rp may be binarized, and a specific processing result Rp may be selected from the plurality of processing results Rp based on the number of one of the binarized values. That is, the above-described predetermined selection process is performed by, as described above, for each of the plurality of processing results Rp obtained based on the plurality of candidate positions θ n , for each of the plurality of internal positions q l included in the processing result Rp. The combined value of the signal values (total sum S 1 of the signal levels) is converted into the first value V1 and the second value V2 (V1>V2) smaller than the first value V1 based on the prescribed threshold G. At the same time, the processing result Rp having the smallest number of the first values V1 or the largest number of the second values V2 may be selected from the plurality of processing results Rp.
本発明者らは、処理結果Ｒｐを画像で示した音響画像Ｄにおける欠陥位置の拡がりを評価指標とすることで、複数の処理結果Ｒｐのうちから、実際の結晶方位θｃに対応した特定の処理結果Ｒｐを選択することが可能と考えた。すなわち、図７に示すように、音響画像Ｄにおける欠陥位置の拡がりは、候補方位θｎが結晶方位θｃの真値に近いほど小さく、理想的には欠陥位置近傍にのみピーク値が形成される。一方、音響画像Ｄは、候補方位θｎが結晶方位θｃの真値から乖離しているほど欠陥位置があいまいな画像となり、図８に示すように、音響画像Ｄ中の欠陥位置の拡がりは大きくなる。 The present inventors use the spread of the defect position in the acoustic image D, which shows the processing result Rp as an image, as an evaluation index, so that the specific processing corresponding to the actual crystal orientation θc is selected from the plurality of processing results Rp. It was considered possible to select the result Rp. That is, as shown in FIG. 7, the spread of the defect position in the acoustic image D is smaller as the candidate orientation θ n is closer to the true value of the crystal orientation θc, and ideally a peak value is formed only near the defect position. .. On the other hand, in the acoustic image D, the defect position becomes more ambiguous as the candidate orientation θ n deviates from the true value of the crystal orientation θ c, and as shown in FIG. 8, the spread of the defect position in the acoustic image D is large. Become.
そこで、本実施形態では、欠陥位置の拡がり度合を求めるために、開口合成処理の処理結果Ｒｐの２値化を行う。例えば、上記の第１値Ｖ１が１で、第２値Ｖ２が０であっても良い。そして、各処理結果Ｒｐに含まれる複数の内部位置ｑｌのうち、内部位置ｑｌの合成値が上記の規定の閾値Ｇを上回るものの合成値を１に変更し、内部位置ｑｌの合成値が上記の規定の閾値Ｇ以下のものの合成値を０に変更する。このようにすれば、各処理結果Ｒｐについて、第１値Ｖ１または第２値Ｖ２の数をカウントすることにより、欠陥位置の拡がりを数値として表現できる。つまり、第１値Ｖ１（例えば１）の数が最も小さい処理結果Ｒｐの算出に用いた候補方位θｐが、尤もらしい(結晶方位θｃの真値に最も近い)と判断ができ、そのような処理結果Ｒｐから正確な欠陥位置の推定が可能となる。なお、図７（ｂ）〜図８（ｂ）のように、音響画像Ｄを２値化した二値化画像Ｄｂを生成しても良いし、その生成をしなくても良い。 Therefore, in this embodiment, the processing result Rp of the aperture synthesis processing is binarized in order to obtain the extent of the defect position. For example, the first value V1 may be 1 and the second value V2 may be 0. Then, of the plurality of internal positions q l included in each processing result Rp, the combined value of the internal position ql whose combined value exceeds the specified threshold value G is changed to 1, and the combined value of the internal position ql is changed to the above. The combined value of those equal to or less than the prescribed threshold value G is changed to 0. With this configuration, the number of the first value V1 or the second value V2 is counted for each processing result Rp, so that the spread of the defect position can be expressed as a numerical value. That is, it is possible to determine that the candidate orientation θp used for calculating the processing result Rp having the smallest number of the first values V1 (for example, 1) is likely (closest to the true value of the crystal orientation θc), and such processing is performed. It is possible to accurately estimate the defect position from the result Rp. As shown in FIGS. 7B to 8B, the binarized image Db obtained by binarizing the acoustic image D may be generated or may not be generated.
他の幾つかの実施形態では、上記の所定の選択処理は、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、複数の処理結果Ｒｐの各々の合成値の最大値（ピーク値Ｖｍａｘ）を求め、それらの最大値に基づいて、複数の処理結果Ｒｐのうちから特定の処理結果Ｒｐを選択しても良い。すなわち、上記の所定の選択処理は、複数の処理結果Ｒｐの各々毎に、処理結果Ｒｐに含まれる複数の内部位置ｑｌの各々の信号値の合成値の最大値を求めると共に、複数の処理結果のうちの、上記の最大値が最も大きい処理結果Ｒｐを選択する処理である。 In some other embodiments, the above-described predetermined selection processing is performed by the maximum value (peak value Vmax) of the combined values of the plurality of processing results Rp, as shown in FIG. 7A and FIG. 8A. ) Is obtained, and a specific processing result Rp may be selected from a plurality of processing results Rp based on the maximum values thereof. That is, the above-described predetermined selection processing is performed for each of the plurality of processing results Rp to obtain the maximum value of the combined value of the signal values of the plurality of internal positions q l included in the processing result Rp, and to perform the plurality of processings. It is a process of selecting the process result Rp having the largest maximum value among the results.
本発明者らは、内部欠陥が存在する場合には、受信位置ｐｒで受信される信号値のレベルは大きくなり、理想的には欠陥位置近傍にのみピーク値Ｖｍａｘが形成されることから、合成値の最大値を評価指標とすることで、複数の処理結果Ｒｐのうちから、実際の結晶方位θｃに対応した１つの処理結果Ｒｐを選択することが可能と考えた。例えば、図７（ａ）、図８（ａ）における２つの線の交差した位置が、音響画像Ｄにおける合成値が最大となった内部位置ｑｌの位置を示している。 When the internal defect exists, the present inventors increase the level of the signal value received at the reception position pr, and ideally, the peak value Vmax is formed only near the defect position. By using the maximum value as the evaluation index, it was considered possible to select one processing result Rp corresponding to the actual crystal orientation θc from the plurality of processing results Rp. For example, the position where the two lines intersect in FIG. 7A and FIG. 8A indicates the position of the internal position q l at which the combined value in the acoustic image D becomes maximum.
これによって、尤もらしい(結晶方位θｃの真値に最も近い)候補方位θｎに基づいて得られた処理結果Ｒｐを選択することが可能となる。上述した２値化を行う選択処理では、上記の閾値Ｇが不適切だと、欠陥位置の拡がりの度合いを適切に推定できない場合が想定されるが、この方法によれば、事前に調整が必要となる、上記の閾値Ｇのようなパラメータがなく、実装が容易となる。 This makes it possible to select a processing result Rp obtained on the basis of the (closest to the true value of the crystal orientation .theta.c) candidate orientation theta n plausible. In the selection process for performing the binarization described above, if the threshold G is inappropriate, it may be impossible to appropriately estimate the extent of the defect position expansion. However, according to this method, adjustment is required in advance. Therefore, there is no parameter such as the above threshold value G, which facilitates mounting.
本実施形態に対応する開口合成処理装置１の処理フローを、図９〜図１０を用いて説明する。
図９〜図１０のステップＳ０１において、複数の候補方位θｎや上記の閾値Ｇ（図９のみ）など、必要な情報を記憶装置Ｈから読み込むと共に、内部変数としてのｎを例えば１などに初期化する。なお、複数の候補方位θｎは、記憶装置Ｈから取得するのではなく、生成しても良い。ステップＳ０２において、複数の候補方位θｎのうちから使用する候補方位θｎを選定する。具体的には、第ｎ番目の候補方位θｎを選択する。そして、Ｓ０３において、求めた候補方位θｎに基づいて、開口合成処理（図４参照）を実行する。
A processing flow of the aperture synthesis processing device 1 corresponding to this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 10.
In step S01 of FIGS. 9 to 10, necessary information such as the plurality of candidate orientations θ n and the threshold value G (only in FIG. 9) is read from the storage device H, and n as an internal variable is initialized to 1, for example. Turn into. The plurality of candidate azimuths θn may be generated instead of being acquired from the storage device H. In step S02, it selects a candidate orientation theta n to be used from among a plurality of candidate orientation theta n. Specifically, the nth candidate azimuth θ n is selected. Then, in S03, the aperture synthesis processing (see FIG. 4) is executed based on the obtained candidate orientation θ n .
次のステップＳ０４において、ステップＳ０３の実行により得られる開口合成処理の処理結果Ｒｐの評価指標を算出する。具体的には、図９に示す実施形態では、ステップＳ０４ａにおいて、第ｎ番目の処理結果Ｒｐに含まれる各内部位置ｑｌの合成値の２値化を行った後、ステップＳ０４ｂにおいて、２値化処理を経た処理結果Ｒｐにおける第１値Ｖ１または第２値Ｖ２（本実施形態では、第１値Ｖ１）の一方をカウントし、記憶する。他方、図１０に示す実施形態では、ステップＳ０４において第ｎ番目の処理結果Ｒｐに含まれる各内部位置ｑｌの合成値の最大値を求める。 In the next step S04, the evaluation index of the processing result Rp of the aperture synthesis processing obtained by the execution of step S03 is calculated. Specifically, in the embodiment shown in FIG. 9, in step S04a, after binarizing the composite value of each internal position q l included in the n-th processing result Rp, in step S04b, the binary value is binarized. One of the first value V1 and the second value V2 (the first value V1 in this embodiment) in the processing result Rp that has been subjected to the conversion processing is counted and stored. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 10, in step S04, the maximum value of the combined values of the internal positions q l included in the n-th processing result Rp is obtained.
その後、ステップＳ０５において、内部変数のｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）し、Ｓ０６においてｎ≦Ｎの場合には、Ｓ０２に戻り、Ｓ０２〜Ｓ０５を繰り返す。逆に、Ｓ０６においてｎ＞Ｎの場合には、ステップＳ０７において、複数の処理結果Ｒｐから特定の処理結果Ｒｐを選択する。図９に示す実施形態では、ステップＳ０４を複数回実行することで得られた処理結果Ｒｐ毎のカウント値同士を比較し、その比較結果に基づいて特定の処理結果Ｒｐを選択する。具体的には、ステップＳ０４では各処理結果Ｒｐの第１値Ｖ１の数をカウントしているので、本ステップＳ０７では、複数の処理結果Ｒｐのうちから、そのカウント値が最小である処理結果Ｒｐを選択するようになっている。図１０に示す実施形態では、ステップＳ０４を複数回実行することで得られた処理結果Ｒｐ毎の最大値同士を比較し、その最大値が最大である特定の処理結果Ｒｐを選択する。そして、ステップＳ０７の実行後、フローを終了する。 After that, in step S05, n of the internal variable is incremented (n=n+1), and if n≦N in S06, the process returns to S02, and S02 to S05 are repeated. On the contrary, if n>N in S06, a specific processing result Rp is selected from a plurality of processing results Rp in step S07. In the embodiment shown in FIG. 9, the count values for each processing result Rp obtained by executing step S04 a plurality of times are compared, and a specific processing result Rp is selected based on the comparison result. Specifically, since the number of the first value V1 of each processing result Rp is counted in step S04, the processing result Rp having the smallest count value is selected from the plurality of processing results Rp in this step S07. Is to be selected. In the embodiment shown in FIG. 10, the maximum values of the processing results Rp obtained by executing step S04 a plurality of times are compared with each other, and the specific processing result Rp having the largest maximum value is selected. Then, after executing step S07, the flow ends.
上記の構成によれば、検査対象９の結晶方位θｃが不明である場合であっても、検査対象９の内部欠陥の位置の推定を精度良く行うことができる。すなわち、検査対象９の結晶方位θｃが不明である場合には、上述した超音波の伝搬速度ｖｍｌを算出することができないことになる。しかし、上記のように、実際の結晶方位θｃが含まれるような複数の結晶方位θｃの候補（候補方位θｎ）を準備し、その各々毎に、超音波の伝搬速度ｖｍｌを求めて開口合成処理を実行することで、複数の開口合成処理の結果（処理結果Ｒｐ）を得ると共に、その中から現実の結晶方位θｃに基づいた結果と判断されるような適切な処理結果Ｒｐを選択するようにすれば、選択した開口合成処理の結果に基づいて、検査対象９の内部欠陥の位置の推定を行うことが可能となる。 According to the above configuration, even if the crystal orientation θc of the inspection target 9 is unknown, it is possible to accurately estimate the position of the internal defect of the inspection target 9. That is, when the crystal orientation θc of the inspection object 9 is unknown, the above-described ultrasonic wave propagation velocity v ml cannot be calculated. However, as described above, a plurality of crystal orientation θc candidates (candidate orientations θ n ) that include the actual crystal orientation θc are prepared, and the ultrasonic wave propagation velocity v ml is calculated for each of the candidates. By executing the synthesizing process, a plurality of aperture synthesizing process results (process results Rp) are obtained, and an appropriate process result Rp that is judged to be a result based on the actual crystal orientation θc is selected from the results. By doing so, it is possible to estimate the position of the internal defect of the inspection target 9 based on the result of the selected aperture synthesis processing.
次に、処理の高速化に関する幾つかの実施形態について、図１１〜図１２を用いて説明する。
図１１は、本発明の一実施形態に係る復元部６による（ａ）復元前と（ｂ）復元後の音響画像Ｄを示す図である。図１２は、本発明の一実施形態に係る開口合成処理方法を示すフロー図であり、音響画像Ｄを復元する場合を示す。
Next, some embodiments regarding speeding up of processing will be described with reference to FIGS. 11 to 12.
FIG. 11 is a diagram showing the acoustic image D before (a) restoration and after (b) restoration by the restoration unit 6 according to the embodiment of the present invention. FIG. 12 is a flowchart showing the aperture synthesis processing method according to the embodiment of the present invention, and shows a case where the acoustic image D is restored.
幾つかの実施形態では、音響画像Ｄの生成に、圧縮センシング技術などの復元技術を用いても良い。すなわち、幾つかの実施形態では、図３に示すように、開口合成処理装置１は、複数の内部位置ｑｌは、検査対象９の内部に例えばメッシュ状などに設定された全て（複数）の内部位置ｑｌの一部であり、開口合成部４から出力される開口合成処理の処理結果Ｒｐから、全ての内部位置ｑｌを対象に開口合成処理を実行する場合にえられる音響画像Ｄに対応する復元画像Ｄｒを復元するよう構成された復元部６を、さらに備えても良い。図３に示す実施形態では、復元部６は、開口合成部４に接続されており、その処理結果Ｒｐに基づいて、復元を行う。なお、図３に示す実施形態では、上述した選択部５が復元部６の後段となるように接続されているが、これらは必須ではなく、また、開口合成処理装置１は、復元部６または選択部５の少なくとも一方を備えれば良い。 In some embodiments, a decompression technique such as a compressed sensing technique may be used to generate the acoustic image D. That is, in some embodiments, as shown in FIG. 3, in the aperture synthesis processing device 1, the plurality of internal positions q l are set to all (plural) inside the inspection target 9 in a mesh shape, for example. From the processing result Rp of the aperture synthesis processing which is a part of the internal position q l and is output from the aperture synthesis unit 4, to the acoustic image D obtained when the aperture synthesis processing is executed for all the internal positions q l. A restoration unit 6 configured to restore the corresponding restored image Dr may be further provided. In the embodiment shown in FIG. 3, the restoration unit 6 is connected to the aperture synthesis unit 4 and performs restoration based on the processing result Rp. Note that in the embodiment shown in FIG. 3, the selection unit 5 is connected so as to be the latter stage of the restoration unit 6, but these are not essential, and the aperture synthesis processing device 1 does not include the restoration unit 6 or It suffices if at least one of the selection units 5 is provided.
検査対象９の内部を区切るメッシュが細かくなるなど、内部位置ｑｌの数が多くなるにつれて開口合成処理に要する時間が増大する。そこで、例えば、検査対象９の内部を区切ったメッシュの全てのメッシュ位置（座標）に対して合成値を計算するのではなく、全てのメッシュ位置からランダムに少数だけ選定し、選定した複数のメッシュ位置に対してのみ合成値を計算する。これによって、計算時間が短縮されるが、合成値が計算された内部位置ｑｌは全ての内部位置ｑｌのうちの一部なので、これらから得られる音響画像Ｄはまばらであり（図１１（ａ）参照）、このままでは、内部欠陥の位置を正しく推定することができない。そこで、少数のデータからスパースベクトル（要素の大半が０となるベクトル）を推定する技術である圧縮センシング技術などを適用して、例えば全てのメッシュ位置に対して合成値を計算することで得られる音響画像Ｄなどとなる原画像（図１参照）を復元する。これによって、処理時間を大幅に短縮し、高速に原画像と同等と言えるような、復元画像Ｄｒを生成することが可能となる。例えば全てのメッシュ位置のうち規定割合（例えば１０％）に相当する数だけランダムに内部位置ｑｌ選定して合成値を計算すると、開口合成処理の計算時間を約１／１０に削減することが可能となる。 As the number of internal positions q l increases, such as the mesh dividing the inside of the inspection target 9 becoming finer, the time required for the aperture synthesis processing increases. Therefore, for example, instead of calculating a composite value for all mesh positions (coordinates) of the mesh that divides the inside of the inspection target 9, a small number is randomly selected from all the mesh positions, and a plurality of selected meshes are selected. Calculate the composite value only for position. Thus, the calculation time is shortened, the internal position q l of synthesized value is calculated is part of all the internal position q l, acoustic image D obtained from these are sparse (Fig. 11 ( See a)), however, it is not possible to correctly estimate the position of the internal defect. Therefore, it can be obtained, for example, by applying a compressed sensing technique, which is a technique for estimating a sparse vector (a vector in which most of the elements are 0) from a small number of data, and calculating a combined value for all mesh positions The original image (see FIG. 1) that becomes the acoustic image D or the like is restored. This makes it possible to significantly reduce the processing time and quickly generate a restored image Dr that is equivalent to the original image. For example, if the internal position q l is randomly selected by a number corresponding to a specified ratio (for example, 10%) of all mesh positions and the combined value is calculated, the calculation time of the opening combining process can be reduced to about 1/10. It will be possible.
具体的には、まずは、合成値を計算する内部位置ｑｌを、検査対象９の内部に設定された全ての内部位置ｑｌからランダムに複数選定する。例えば、ランダムサンプリングでも良いし、音響画像Ｄの中心から放射状にサンプリングしても良い。このような、原画像から一部の内部位置ｑｌのデータだけ抜き取る行列をＳ∈ＲＫ×Ｌとおく。ここで、Ｋはサンプリングする内部位置ｑｌの数を表し、Ｋ≪Ｌである。例えば、原画像のメッシュ数がＬであり、１０%ランダムサンプリングを行った場合は、Ｋ＝０．１×Ｌとなる。 Specifically, first, a plurality of internal positions q l for calculating the combined value are randomly selected from all the internal positions q l set inside the inspection target 9. For example, random sampling may be performed, or sampling may be performed radially from the center of the acoustic image D. A matrix for extracting only some data at the internal position q l from the original image is set as SεR K×L . Here, K represents the number of internal positions q l to be sampled, and K<< L . For example, when the number of meshes in the original image is L and 10% random sampling is performed, K=0.1×L.
続いて、上述したようにまばらにサンプリングすることにより得た複数の内部位置ｑｌの各々の合成値（Ｓｌ）を有する画像（図１１（ａ））に対応するベクトルをｗ∈ＲＫ×１とおく。よって、ｗの要素は、全ての内部位置ｑｌの一部である。これを周波数領域の画像に対応するベクトルであるとみなし、実空間での未知画像（復元画像Ｄｒ）をベクトル化したものｕ∈ＲＬ×１はスパースであると仮定する。そして、２次元ＤＦＴ(離散フーリエ変換)によりベクトルｕとｗを、下記の式（１３）のように関連付ける。
ｗ＝ＳＤｃＤＲｕ ・・・（１３）
Then, a vector corresponding to the image (FIG. 11A) having the combined value (S l ) of each of the plurality of internal positions q l obtained by sparsely sampling as described above is expressed as wεR K× Set to 1 . Thus, the elements of w are part of all internal positions q l . This is regarded as a vector corresponding to the image in the frequency domain, and it is assumed that the unknown image (restored image Dr) in real space vectorized uεR L×1 is sparse. Then, the vectors u and w are associated with each other by a two-dimensional DFT (discrete Fourier transform) as in the following Expression (13).
w=SD c D R u (13)
ここで、Ｄｃ、ＤＲはＤＦＴ行列ある。Ｄｃ∈ＣＬ×ＬとＤＲ∈ＣＬ×Ｌは、それぞれ列方向と行方向のＤＦＴ行列をベクトルに適用できるよう変換したものである。なお、Ｃは複素数を表しており、例えばＤｃ∈ＣＬ×Ｌは、Ｄｃのサイズが縦横ともにＬの複素行列であることを意味している。この式（１３）に示す連立方程式に対して圧縮センシングの復元技術（例えば、ＯＭＰアルゴリズム：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｐｕｒｓｕｉｔなど）を適用し、スパースベクトルｕを推定する。 Here, D c and D R are DFT matrices. D c εC L×L and D R εC L×L are transformed so that the column-direction and row-direction DFT matrices can be applied to the vector, respectively. In addition, C represents a complex number, and for example, D c εC L×L means that the size of D c is a complex matrix of L in both vertical and horizontal directions. A compression sensing restoration technique (for example, OMP algorithm: Orthogonal Matching Pursuit) is applied to the simultaneous equations shown in the equation (13) to estimate the sparse vector u.
本実施形態に対応する例の適用結果例を図１１に示す。図１１（ａ）は、メッシュ座標のうち１０％だけランダムに選定して合成値を計算し、合成値が計算されたメッシュ位置に対して、合成値に応じて色付けした図である。また、図１に示した音響画像Ｄが、図１１（ａ）に対応する原画像であり、全メッシュ位置の合成値を計算したものである。図１１（ａ）は、原画像の一部（１０％）をランダムサンプリングし、そうして得た複数の内部位置ｑｌの合成値のみ計算したものなので、計算時間は原画像に対して約１／１０と高速になっている。ただし、サンプリングした位置のみしか合成値を算出していないため、図１１（ａ）を見ても欠陥位置は判別できない。そして、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）を圧縮センシングにより復元した復元画像Ｄｒである。図１の音響画像Ｄと図１１（ｂ）の復元画像Ｄｒとはよく一致しており、全メッシュ位置に対して合成値を計算せずとも、図１１（ａ）から原画像を復元できることが分かる。 FIG. 11 shows an application result example of the example corresponding to the present embodiment. FIG. 11A is a diagram in which only 10% of the mesh coordinates are randomly selected to calculate a composite value, and the mesh position where the composite value is calculated is colored according to the composite value. Further, the acoustic image D shown in FIG. 1 is the original image corresponding to FIG. 11A, and the combined value of all mesh positions is calculated. In FIG. 11A, a part (10%) of the original image is randomly sampled, and only the composite value of the plurality of internal positions q l obtained in this way is calculated. It is as high as 1/10. However, since the composite value is calculated only for the sampled position, the defect position cannot be determined even by looking at FIG. Then, FIG. 11B is a restored image Dr obtained by restoring FIG. 11A by compressed sensing. The acoustic image D of FIG. 1 and the restored image Dr of FIG. 11(b) are in good agreement, and the original image can be restored from FIG. 11(a) without calculating the combined value for all mesh positions. I understand.
本実施形態に対応するフローを、図１２を用いて説明する。図１２のステップ１２１において、内部変数の初期化や必要なデータの読込を行う。次のステップ１２２において、全ての内部位置ｑｌの内の一部であるＫ個の内部位置ｑｌをランダムにサンプリングし、サンプリングしたＫ個の内部位置ｑｌを対象に図４に示す処理を実行する。ステップ１２３において、ステップ１２２で得られた結果に対して、上述した圧縮センシング技術などの復元技術を適用して、復元画像Ｄｒを得る。 The flow corresponding to this embodiment will be described with reference to FIG. In step 121 of FIG. 12, initialization of internal variables and reading of necessary data are performed. In the next step 122, the internal position q l of K which is a part of all the internal position q l random sampling, the processing shown in FIG. 4 targeting the K internal position q l sampled Run. In step 123, the restoration image Dr is obtained by applying the restoration technique such as the above-described compression sensing technique to the result obtained in step 122.
上記の構成によれば、復元部６は、例えば圧縮センシング技術を用いて、複数の離散的な内部位置ｑｌおよびその合成値から、音響画像Ｄに対応する復元画像Ｄｒの生成を行う。このように、復元技術を用いることで、より高速な音響画像Ｄの生成を実現することができる。 According to the above configuration, the restoration unit 6 generates the restored image Dr corresponding to the acoustic image D from the plurality of discrete internal positions q l and the combined value thereof by using, for example, the compressed sensing technique. As described above, by using the restoration technique, it is possible to realize faster generation of the acoustic image D.
以下、上述した構成を有する開口合成処理装置１が実行する処理に対応した開口合成処理方法を説明する。既に説明した図４に示すように、本発明の開口合成処理方法は、測定結果取得ステップと、速度算出ステップと、開口合成ステップと、を備える。これらのステップについてそれぞれ説明する。なお、本発明の開口合成処理方法は、開口合成処理装置１や開口合成処理プログラムが実行しても良いし、上述した測定装置８２を用いて測定した測定結果およびコンピュータなどを用いて、人手で行っても良い。 Hereinafter, an aperture synthesis processing method corresponding to the processing executed by the aperture synthesis processing device 1 having the above-described configuration will be described. As described above with reference to FIG. 4, the aperture synthesis processing method of the present invention includes a measurement result acquisition step, a velocity calculation step, and an aperture synthesis step. Each of these steps will be described. In addition, the aperture synthesis processing method of the present invention may be executed by the aperture synthesis processing device 1 or the aperture synthesis processing program, or manually by using the measurement result measured by the above-described measurement device 82 and a computer. You can go.
測定結果取得ステップは、上述した送信位置ｐｓおよび受信位置ｐｒが互いに異なる複数の組合せの各々についての上述した信号データｓｍ（ｔ）（時系列データ）を含む測定結果を取得するステップである。測定結果取得ステップは、既に説明した測定結果取得部２が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略する。なお、本ステップは、図４に示すステップＳ１に相当する。 The measurement result acquisition step is a step of acquiring a measurement result including the above-described signal data s m (t) (time-series data) for each of a plurality of combinations in which the transmission position ps and the reception position pr are different from each other. Since the measurement result acquisition step is the same as the processing content executed by the measurement result acquisition unit 2 which has already been described, details thereof will be omitted. Note that this step corresponds to step S1 shown in FIG.
速度算出ステップは、検査対象９の内部に設定された複数の内部位置ｑｌの各々について、少なくとも一部の複数の組合せの各々毎に、その伝搬経路における超音波の伝搬速度ｖｍｌを、検査対象９の結晶方位θｃに基づいて算出するステップである。速度算出ステップは、既に説明した速度算出部３が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略する。なお、本ステップは、図４に示すステップＳ４に相当する。 In the velocity calculation step, for each of the plurality of internal positions q l set inside the inspection target 9, the ultrasonic wave propagation velocity v ml in the propagation path is inspected for each of at least some of the plurality of combinations. This is a step of calculating based on the crystal orientation θc of the target 9. The speed calculation step is the same as the processing content executed by the speed calculation unit 3 described above, and thus details thereof will be omitted. This step corresponds to step S4 shown in FIG.
この速度算出ステップは、幾つかの実施形態では、検査対象９の内部の結晶方位θｃを取得する結晶方位取得ステップと、複数の内部位置ｑｌの各々について、少なくとも一部の複数の組合せの各々毎に、上述した入射角θａｍｌの算出、または、反射角θｂｍｌの算出のうちの少なくとも一方を実行する伝搬角度算出ステップと、予め定められた角度θ（入射角θａｍｌまたは反射角θｂｍｌ）と伝搬速度ｖｍｌとの対応関係（ｖ（θ））に基づいて、取得した結晶方位θｃ、および入射角θａｍｌまたは反射角θｂｍｌの少なくとも一方から伝搬速度ｖｍｌを決定する速度決定ステップと、を有していても良い。これらの結晶方位取得ステップ、伝搬角度算出ステップ、および速度決定ステップは、それぞれ、既に説明した結晶方位取得部３１、伝搬角算出部３２、および速度決定部３３が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略する。なお、結晶方位取得ステップおよび伝搬角度算出ステップは、図４に示すステップＳ４１に相当し、速度決定ステップは、図４に示すステップＳ４２に相当する。 In some embodiments, this speed calculation step includes a crystal orientation acquisition step of acquiring a crystal orientation θc inside the inspection target 9 and at least a part of a plurality of combinations for each of the plurality of internal positions q l. For each time, at least one of the above-described calculation of the incident angle θa ml and the calculation of the reflection angle θb ml , and a predetermined angle θ (incident angle θa ml or reflection angle θb ml ) And the propagation velocity v ml (v(θ)), the velocity determining step of determining the propagation velocity v ml from the acquired crystal orientation θc and at least one of the incident angle θa ml and the reflection angle θb ml. And may have. The crystal orientation acquisition step, the propagation angle calculation step, and the velocity determination step are the same as the processing contents executed by the crystal orientation acquisition unit 31, the propagation angle calculation unit 32, and the velocity determination unit 33, respectively, which have already been described. , Details are omitted. The crystal orientation acquisition step and the propagation angle calculation step correspond to step S41 shown in FIG. 4, and the velocity determination step corresponds to step S42 shown in FIG.
開口合成ステップは、算出された伝搬速度ｖｍｌ、および取得された複数の信号データｓｍ（ｔ）（時系列データ）を用いて開口合成処理を実行するステップである。開口合成ステップは、既に説明した開口合成部４が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略する。なお、本ステップは、図４に示すステップＳ２〜Ｓ８に相当するが、伝搬速度ｖｍｌについては、速度算出ステップ（ステップＳ４）で算出されたものを取得する。 Aperture synthesis step is a step of performing aperture synthesis processing using the calculated propagation velocity v ml, and the obtained plurality of signal data s m (t) (time series data). Since the aperture synthesis step is the same as the processing content executed by the aperture synthesis unit 4 already described, the details are omitted. It should be noted that this step corresponds to steps S2 to S8 shown in FIG. 4, but the propagation velocity v ml is obtained by the velocity calculation step (step S4).
幾つかの実施形態では、開口合成処理方法は、上述した選択部５に対応する選択ステップを、さらに備えても良い。この選択ステップは、図９〜図１０のステップＳ０７に相当する。 In some embodiments, the aperture synthesis processing method may further include a selection step corresponding to the selection unit 5 described above. This selection step corresponds to step S07 in FIGS. 9 to 10.
また、幾つかの実施形態では、開口合成処理方法は、上述した復元部６に対応する復元ステップを、さらに備えても良い。この復元ステップは、図１２のステップ１２３に相当する。 Further, in some embodiments, the aperture synthesis processing method may further include a restoration step corresponding to the restoration unit 6 described above. This restoration step corresponds to step 123 in FIG.
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
なお、上記の測定結果取得部２は第１取得部の一例であり、上記の結晶方位取得部３１は第２取得部の一例である。
また、上記の開口合成処理プログラムは、コンピュータに後述する各機能部を実現させるためのソフトウェアであり、コンピュータによる読み込みが可能な記憶媒体に記憶されても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these forms as appropriate.
The measurement result acquisition unit 2 is an example of a first acquisition unit, and the crystal orientation acquisition unit 31 is an example of a second acquisition unit.
Further, the above aperture synthesis processing program is software for causing a computer to realize each functional unit described later, and may be stored in a computer-readable storage medium.
１ 開口合成処理装置
２ 測定結果取得部（第１取得部）
３ 速度算出部
３１ 結晶方位取得部（第２取得部）
３２ 伝搬角算出部
３３ 速度決定部
４ 開口合成部
５ 選択部
６ 復元部
８ 超音波探傷システム
８１ 探傷器
８１ｒ 受信器
８１ｓ 送信器
８２ 測定装置
８３ 表示装置
９ 検査対象
ｐｍ 測定位置
ｐｒ 受信位置
ｐｓ 送信位置
ｑｌ 内部位置
ｓｍ 信号データ
θｃ 結晶方位
θｎ 候補方位
θａｍｌ 入射角
θｂｍｌ 反射角
θｍｌ 伝搬角度(入射角または反射角)
Ｌｖ 垂線（各内部位置から検査対象の表面に下した垂線）
Ｌｍｌ 直線（ｍ番目の測定位置とｌ番目の内部位置とを通る直線）
ｖｍｌ 伝搬速度（ｍ番目の測定位置とｌ番目の内部位置間の速度）
ｒｍｌ 伝搬距離（ｍ番目の測定位置とｌ番目の内部位置間の距離）
ｒｓｍｌ 往路の距離（送信位置と内部位置との間の距離）
ｒｒｍｌ 復路の距離（受信位置と内部位置との間の距離）
Δｘ 測定位置と、送信位置または受信位置との間の距離
τｍｌ 伝搬時間（ｍ番目の測定位置とｌ番目の内部位置間の往復時間）
ｖ（θ） 伝搬角度と伝搬速度との対応関係
Ｓｌ 合成値（ｌ番目の内部位置の合成値）
Ｄ 音響画像
Ｄｂ 二値化画像
Ｄｒ 復元画像
Ｇ 閾値
Ｌｖ 垂線
Ｒｐ 開口合成処理の処理結果
Ｓｌ 総和（合成値）
Ｖ１ 第１値（２値化の一方の値）
Ｖ２ 第２値（２値化の他方の値）
Ｖｍａｘ ピーク値
Ｈ 記憶装置
Ｌ 内部位置の最大数
Ｍ 測定位置の最大数
Ｎ 候補位置の最大数
Ｋ 内部位置のサンプリング数の最大数
1 Aperture synthesis processing device 2 Measurement result acquisition unit (first acquisition unit)
3 Velocity calculation unit 31 Crystal orientation acquisition unit (second acquisition unit)
32 propagation angle calculation unit 33 velocity determination unit 4 aperture synthesis unit 5 selection unit 6 restoration unit 8 ultrasonic flaw detection system 81 flaw detector 81r receiver 81s transmitter 82 measurement device 83 display device 9 inspection target p m measurement position pr reception position ps transmission position q l internal position s m signal data θc crystal orientation theta n candidate orientation .theta.a ml incident angle .theta.b ml reflection angle theta ml propagation angle (incident angle or reflection angle)
Lv perpendicular (perpendicular from each internal position to the surface to be inspected)
L ml straight line (a straight line passing through the m-th measurement position and the l-th internal position)
v ml propagation velocity (velocity between the m-th measurement position and the l-th internal position)
r ml Propagation distance (distance between m-th measurement position and l-th internal position)
rs ml Forward distance (distance between transmission position and internal position)
rr ml Return distance (distance between receiving position and internal position)
Δx Distance between measurement position and transmission position or reception position τ ml Propagation time (round-trip time between m-th measurement position and l-th internal position)
v(θ) Correspondence between propagation angle and propagation velocity S l Composite value (composite value of l-th internal position)
D acoustic image Db binarized image Dr restored image G threshold value Lv perpendicular line Rp processing result of aperture synthesis processing S 1 sum total (synthesis value)
V1 first value (one value of binarization)
V2 second value (other value of binarization)
Vmax Peak value H Storage device L Maximum number of internal positions M Maximum number of measurement positions N Maximum number of candidate positions K Maximum number of sampling positions of internal positions
Claims (11)
前記検査対象の内部に設定された内部位置の各々について、少なくとも一部の前記組合せ毎に、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置で反射して前記受信位置で受信された場合の伝搬経路における前記超音波の伝搬速度を、前記検査対象の結晶方位に基づいて算出するよう構成された速度算出部と、
算出された前記伝搬速度、および取得された前記時系列データを用いて開口合成処理を実行するよう構成された開口合成部と、を備えることを特徴とする開口合成処理装置。 For each of the combinations of the transmission position of the ultrasonic wave and the reception position defined for the transmission position, the ultrasonic wave measured at the reception position after the transmission of the ultrasonic wave from the transmission position to the inspection target. An acquisition unit configured to acquire a measurement result including time-series data of a sound wave signal value;
For each of the internal positions set inside the inspection target, at least for each part of the combinations, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is reflected at the internal position and received at the reception position. A propagation velocity of the ultrasonic wave in a propagation path, a velocity calculation unit configured to calculate based on the crystal orientation of the inspection target,
An aperture synthesis processing device, comprising: an aperture synthesis unit configured to perform an aperture synthesis process using the calculated propagation velocity and the acquired time-series data.
前記検査対象の内部の前記結晶方位を取得し、
前記内部位置、前記結晶方位、および前記送信位置に基づく、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置に入射する、前記結晶方位に対する入射角を算出し、
予め定められた前記入射角と前記伝搬速度との対応関係に基づいて、取得した前記結晶方位、および前記入射角から前記伝搬速度を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の開口合成処理装置。 The speed calculation unit,
Obtaining the crystal orientation inside the inspection target,
Based on the internal position, the crystal orientation, and the transmission position, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is incident on the internal position, calculating an incident angle with respect to the crystal orientation,
The propagation speed is determined from the acquired crystal orientation and the incident angle based on a predetermined correspondence relationship between the incident angle and the propagation speed. The aperture synthesis processing device described.
前記検査対象の内部の前記結晶方位を取得し、
前記内部位置、前記結晶方位、および前記受信位置に基づく、前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する反射角を算出し、
予め定められた前記反射角と前記伝搬速度との対応関係に基づいて、取得した前記結晶方位、および前記反射角から前記伝搬速度を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の開口合成処理装置。 The speed calculation unit,
Obtaining the crystal orientation inside the inspection target,
Based on the internal position, the crystal orientation, and the reception position, calculate a reflection angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position,
The propagation speed is determined from the acquired crystal orientation and the acquired reflection angle based on a predetermined correspondence relationship between the reflection angle and the propagation speed. 2. The aperture synthesis processing device according to 2.
前記開口合成部は、複数の前記伝搬速度の各々毎に前記開口合成処理を実行することにより、複数の開口合成処理結果を出力し、
所定の選択処理により、前記複数の開口合成処理結果のうちから１つの前記開口合成処理結果を選択するよう構成された選択部を、さらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の開口合成処理装置。 The velocity calculation unit acquires a plurality of candidate orientations of the crystal orientation, calculates the propagation velocity for each of the plurality of candidate orientations,
The aperture synthesizing unit outputs a plurality of aperture synthesizing process results by executing the aperture synthesizing process for each of the plurality of propagation velocities,
The opening according to claim 2 or 3, further comprising a selection unit configured to select one of the aperture synthesis processing results from the plurality of aperture synthesis processing results by a predetermined selection processing. Synthesis processor.
前記複数の開口合成処理結果の各々について、前記開口合成処理結果に含まれる複数の前記内部位置の各々の前記信号値の合成値を、規定の閾値に基づいて、第１値と、前記第１値よりも小さい第２値にそれぞれ変換すると共に、
前記複数の開口合成処理結果のうちの、前記第１値の数が最も少ない、あるいは、前記第２値が最も多い前記開口合成処理結果を選択する処理であることを特徴とする請求項４に記載の開口合成処理装置。 The predetermined selection process is
For each of the plurality of aperture synthesis processing results, a synthesized value of the signal values of each of the plurality of internal positions included in the aperture synthesis processing result is set to a first value and a first value based on a predetermined threshold value. Converted to a second value smaller than the value,
5. The process of selecting the aperture synthesis processing result having the smallest number of the first values or the largest number of the second values among the plurality of aperture synthesis processing results. The aperture synthesis processing device described.
前記複数の開口合成処理結果の各々について、前記開口合成処理結果に含まれる複数の前記内部位置の各々の前記信号値の合成値の最大値を求めると共に、
前記複数の開口合成処理結果のうちの、前記最大値が最も大きい前記開口合成処理結果を選択する処理であることを特徴とする請求項４に記載の開口合成処理装置。 The predetermined selection process is
For each of the plurality of aperture synthesis processing results, while obtaining the maximum value of the synthesis value of the signal values of each of the plurality of internal positions included in the aperture synthesis processing result,
The aperture synthesis processing apparatus according to claim 4, wherein the aperture synthesis processing result is a process of selecting the aperture synthesis processing result having the largest maximum value among the plurality of aperture synthesis processing results.
前記速度算出部は、前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する入射角、または前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する反射角のいずれか一方の角度を算出し、算出された前記角度から前記伝搬速度を決定することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の開口合成処理装置。 The transmission position and the reception position in the combination are the same position,
The velocity calculation unit calculates an angle of either an incident angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position or a reflection angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position. The aperture synthesis processing apparatus according to claim 3, wherein the propagation velocity is determined from the calculated angle.
前記速度算出部は、前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する入射角、および前記内部位置から反射される前記超音波の前記結晶方位に対する反射角の両方を算出し、算出された前記入射角を用いて前記伝搬経路における前記送信位置と前記内部位置との間の前記伝搬速度を決定すると共に、算出された前記反射角を用いて前記伝搬経路における前記受信位置と前記内部位置との間の前記伝搬速度を決定することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の開口合成処理装置。 The transmission position and the reception position corresponding to the transmission position are different positions,
The velocity calculation unit calculates and calculates both an incident angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position and a reflection angle with respect to the crystal orientation of the ultrasonic waves reflected from the internal position. The incident angle is used to determine the propagation velocity between the transmission position and the internal position in the propagation path, and the reception position and the internal position in the propagation path are calculated using the calculated reflection angle. 7. The aperture synthesis processing apparatus according to claim 3, wherein the propagation velocity between and is determined.
前記開口合成部から出力される前記開口合成処理の結果から、前記全ての内部位置を対象に前記開口合成処理を実行する場合にえられる音響画像に対応する復元画像を復元するよう構成された復元部を、さらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の開口合成処理装置。 The plurality of internal positions are a part of all the internal positions set inside the inspection target,
From the result of the aperture synthesis processing output from the aperture synthesis unit, a restoration configured to restore a restored image corresponding to an acoustic image obtained when the aperture synthesis processing is executed for all the internal positions. The aperture synthesis processing apparatus according to claim 1, further comprising a unit.
前記検査対象の内部に設定された内部位置の各々について、少なくとも一部の前記組合せ毎に、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置で反射して前記受信位置で受信された場合の伝搬経路における前記超音波の伝搬速度を、前記検査対象の結晶方位に基づいて算出するステップと、
算出された前記伝搬速度、および取得された前記時系列データを用いて開口合成処理を実行するステップと、を備えることを特徴とする開口合成処理方法。 For each of the combinations of the transmission position of the ultrasonic wave and the reception position defined for the transmission position, the ultrasonic wave measured at the reception position after the transmission of the ultrasonic wave from the transmission position to the inspection target. Acquiring a measurement result including time series data of a sound wave signal value,
For each of the internal positions set inside the inspection target, at least for each part of the combinations, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is reflected at the internal position and received at the reception position. A step of calculating the propagation velocity of the ultrasonic wave in the propagation path based on the crystal orientation of the inspection object;
A step of performing aperture synthesis processing using the calculated propagation velocity and the acquired time series data, the aperture synthesis processing method.
超音波の送信位置、および前記送信位置に対して定められた受信位置が互いに異なる組合せの各々についての、前記送信位置から検査対象への前記超音波の送信後に前記受信位置で測定される前記超音波の信号値の時系列データを含む測定結果を取得するよう構成された取得部と、
前記検査対象の内部に設定された内部位置の各々について、少なくとも一部の前記組合せ毎に、前記送信位置から送信した前記超音波が前記内部位置で反射して前記受信位置で受信された場合の伝搬経路における前記超音波の伝搬速度を、前記検査対象の結晶方位に基づいて算出するよう構成された速度算出部と、
算出された前記伝搬速度、および取得された前記時系列データを用いて開口合成処理を実行するよう構成された開口合成部と、を実現させるための開口合成処理プログラム。 On the computer,
For each of the combinations of the transmission position of the ultrasonic wave and the reception position defined for the transmission position, the ultrasonic wave measured at the reception position after the transmission of the ultrasonic wave from the transmission position to the inspection target. An acquisition unit configured to acquire a measurement result including time-series data of a sound wave signal value;
For each of the internal positions set inside the inspection target, at least for each part of the combinations, the ultrasonic wave transmitted from the transmission position is reflected at the internal position and received at the reception position. A propagation velocity of the ultrasonic wave in a propagation path, a velocity calculation unit configured to calculate based on the crystal orientation of the inspection target,
An aperture synthesizing processing program for realizing an aperture synthesizing unit configured to perform an aperture synthesizing process using the calculated propagation velocity and the acquired time series data.
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