JP2722087B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波探傷装置に係り、特に、複雑な表面
形状の自動超音波探傷に好適な超音波探傷装置に関する
ものである。
形状の自動超音波探傷に好適な超音波探傷装置に関する
ものである。
精密な探傷を目的とする超音波探傷の一方法として、
水中に被検体を沈め、その水中で超音波探触子により被
検体の表面を走査して探傷する水浸自動探傷法がある。
水中に被検体を沈め、その水中で超音波探触子により被
検体の表面を走査して探傷する水浸自動探傷法がある。
水浸自動探傷法では、傷の大きさを正確に知るため
に、超音波探触子と被検体との距離を一定に保ち、しか
も超音波ビームの中心軸の方向を被検体の表面の法線方
向に一致させておく必要がある。
に、超音波探触子と被検体との距離を一定に保ち、しか
も超音波ビームの中心軸の方向を被検体の表面の法線方
向に一致させておく必要がある。
なお、この種の装置として関連するものには、日本機
械学会誌Vol.90,No826 p5〜９や特開昭61−240158号等
に示されたものが挙げられる。
械学会誌Vol.90,No826 p5〜９や特開昭61−240158号等
に示されたものが挙げられる。
上記従来技術のうち、前者は、表面が平面の被検体の
探傷は可能であるが、第３図に示すような表面が曲面の
被検体に対しては、超音波ビームの中心軸の方向を被検
体の表面の法線方向に一致させることが困難なため、探
傷が不可能であつた。
探傷は可能であるが、第３図に示すような表面が曲面の
被検体に対しては、超音波ビームの中心軸の方向を被検
体の表面の法線方向に一致させることが困難なため、探
傷が不可能であつた。
一方、後者は、法線方向の制御のために少なくとも２
個以上の超音波受信子を必要とし、コストアツプは避け
られなかつた。
個以上の超音波受信子を必要とし、コストアツプは避け
られなかつた。
また、第８図に示すように、被検体表面に傷等があつ
た場合、超音波ビームの乱反射により、反射波を受信で
きず、距離一定制御や法線方向制御が不可能であつた。
た場合、超音波ビームの乱反射により、反射波を受信で
きず、距離一定制御や法線方向制御が不可能であつた。
本発明の目的は、安価な装置構成で、曲面を有する被
検体を探傷が可能であり、超音波ビームが乱反射した場
合でも被検体の探傷が可能な超音波探傷装置を提供する
ことである。
検体を探傷が可能であり、超音波ビームが乱反射した場
合でも被検体の探傷が可能な超音波探傷装置を提供する
ことである。
本発明は、上記目的を達成するために、表面が必ずし
も平面でない被検体に超音波を送信し反射波を受信する
超音波探触子と、超音波探触子と被検体との距離を検出
する距離検出手段と、距離検出手段からの信号により超
音波探触子と被検体との距離を一定に保つ距離一定制御
手段と、超音波探触子から送信する超音波ビームの中心
軸の方向を被検体の表面の各位置における法線の方向に
一致させる法線方向制御手段と、前記距離一定制御およ
び法線方向制御状態で各位置からの反射波による当該位
置を探傷する探傷手段とを有する超音波探傷装置におい
て、前記被検体の表面に存在する傷等の影響により超音
波ビームが乱反射し反射波を受信できないときに、当該
傷等の位置を挟む前後少なくとも２点で実行した距離一
定制御および法線方向制御の結果により前記傷等の位置
における距離と法線方向とを補間演算し、当該傷等の位
置における距離一定制御および法線方向制御を行う手段
を備えたことを特徴とする。
も平面でない被検体に超音波を送信し反射波を受信する
超音波探触子と、超音波探触子と被検体との距離を検出
する距離検出手段と、距離検出手段からの信号により超
音波探触子と被検体との距離を一定に保つ距離一定制御
手段と、超音波探触子から送信する超音波ビームの中心
軸の方向を被検体の表面の各位置における法線の方向に
一致させる法線方向制御手段と、前記距離一定制御およ
び法線方向制御状態で各位置からの反射波による当該位
置を探傷する探傷手段とを有する超音波探傷装置におい
て、前記被検体の表面に存在する傷等の影響により超音
波ビームが乱反射し反射波を受信できないときに、当該
傷等の位置を挟む前後少なくとも２点で実行した距離一
定制御および法線方向制御の結果により前記傷等の位置
における距離と法線方向とを補間演算し、当該傷等の位
置における距離一定制御および法線方向制御を行う手段
を備えたことを特徴とする。
距離検出手段は、送信波と被検体表面からの反射波と
の時間差により探触子と被検体表面との距離を演算し、
制御手段に出力する。制御手段は、まず、入力手段から
の信号により、探触子を走査初期位置に移動させる。次
に、その初期位置において、探触子と被検体表面との距
離を一定にする距離一定制御を実行する。この距離を一
定に保ちつつ、１個の探触子を用いて法線方向制御を行
い、超音波ビームの中心軸と被検体表面の法線方向とを
一致させる。その後は、距離一定制御および法線方向制
御を行いながら被検体表面を走査し、超音波探傷を実行
する。
の時間差により探触子と被検体表面との距離を演算し、
制御手段に出力する。制御手段は、まず、入力手段から
の信号により、探触子を走査初期位置に移動させる。次
に、その初期位置において、探触子と被検体表面との距
離を一定にする距離一定制御を実行する。この距離を一
定に保ちつつ、１個の探触子を用いて法線方向制御を行
い、超音波ビームの中心軸と被検体表面の法線方向とを
一致させる。その後は、距離一定制御および法線方向制
御を行いながら被検体表面を走査し、超音波探傷を実行
する。
その途中において、表面の傷等により超音波ビームが
乱反射し、反射波を受信できない場合は、そこから微少
距離移動し、移動した位置で距離一定制御および法線方
向制御を行い、次に、反対側に同じ距離だけ移動し、そ
の位置で距離一定制御および法線方向制御を行う。そし
て、それぞれの位置での探触子と被検体表面との距離お
よび超音波ビームの中心軸を向ける方向すなわち被検体
表面の法線方向により、被検体表面からの反射波を受信
できなかつた位置の探触子と被検体表面との距離および
超音波ビームの中心軸を向けるべき方向すなわち被検体
表面の法線方向を補間演算する。そこで、受信できなか
つた位置に戻り、前記演算結果に基づき走査条件を設定
する乱反射補償制御を行い、走査軸を駆動し、超音波探
傷を再開する。
乱反射し、反射波を受信できない場合は、そこから微少
距離移動し、移動した位置で距離一定制御および法線方
向制御を行い、次に、反対側に同じ距離だけ移動し、そ
の位置で距離一定制御および法線方向制御を行う。そし
て、それぞれの位置での探触子と被検体表面との距離お
よび超音波ビームの中心軸を向ける方向すなわち被検体
表面の法線方向により、被検体表面からの反射波を受信
できなかつた位置の探触子と被検体表面との距離および
超音波ビームの中心軸を向けるべき方向すなわち被検体
表面の法線方向を補間演算する。そこで、受信できなか
つた位置に戻り、前記演算結果に基づき走査条件を設定
する乱反射補償制御を行い、走査軸を駆動し、超音波探
傷を再開する。
これら一連の動作を繰り返すと、曲面を有する被検体
の探傷が可能であり、超音波ビームが乱反射する位置で
も被検体の探傷が可能となる。
の探傷が可能であり、超音波ビームが乱反射する位置で
も被検体の探傷が可能となる。
第１図は本発明による超音波探傷装置の一実施例の構
成を示すブロツク図である。図において、１は超音波探
触子、２は探触子ホルダ、３はθ軸用モータ、４はＺ
軸、５はＺ軸用モータ、６は図示しない駆動系によりＸ
軸およびＹ軸方向に駆動される部材、７は入力手段、８
は記録手段、９は距離検出手段、10は演算制御手段、11
〜14は位置決め手段、15は被検体である。
成を示すブロツク図である。図において、１は超音波探
触子、２は探触子ホルダ、３はθ軸用モータ、４はＺ
軸、５はＺ軸用モータ、６は図示しない駆動系によりＸ
軸およびＹ軸方向に駆動される部材、７は入力手段、８
は記録手段、９は距離検出手段、10は演算制御手段、11
〜14は位置決め手段、15は被検体である。
モータ３を回転させると、探触子１はθ軸の回りに回
転する。モータ５を回転させると、探触子１はＺ軸すな
わち上下方向に移動する。位置決め手段11〜14は、演算
制御手段10からの位置指令信号と各モータに内蔵された
位置検出器たとえばポテンシヨメータの信号とにより、
各軸方向の位置を決める。
転する。モータ５を回転させると、探触子１はＺ軸すな
わち上下方向に移動する。位置決め手段11〜14は、演算
制御手段10からの位置指令信号と各モータに内蔵された
位置検出器たとえばポテンシヨメータの信号とにより、
各軸方向の位置を決める。
第２図は距離検出手段９の構成の一例を示すブロツク
図である。距離検出手段９は、超音波探触子１に超音波
信号を送る送信器16と、被検体15から反射してくる超音
波信号を受ける受信器17と、計時回路18とからなる。計
時回路18は、送信器16からの送信信号と被検体15の表面
からの超音波反射信号との時間間隔を測定し、演算制御
手段10に出力する。この時間間隔をｔとし、水中の音速
をＶとすると、探触子１と被検体15の表面との距離ｍ
は、 ｍ＝Vt/2 …（１） で求められる。また、受信器17の信号は法線方向制御の
ために、演算制御手段10に出力される。
図である。距離検出手段９は、超音波探触子１に超音波
信号を送る送信器16と、被検体15から反射してくる超音
波信号を受ける受信器17と、計時回路18とからなる。計
時回路18は、送信器16からの送信信号と被検体15の表面
からの超音波反射信号との時間間隔を測定し、演算制御
手段10に出力する。この時間間隔をｔとし、水中の音速
をＶとすると、探触子１と被検体15の表面との距離ｍ
は、 ｍ＝Vt/2 …（１） で求められる。また、受信器17の信号は法線方向制御の
ために、演算制御手段10に出力される。
次に、第３図に示す被検体15を例として、制御手段10
の制御内容を説明する。なお、距離一定制御と法線方向
制御は第３図のa,b,…,e,f,…の位置で行うものであ
る。
の制御内容を説明する。なお、距離一定制御と法線方向
制御は第３図のa,b,…,e,f,…の位置で行うものであ
る。
第３図の被検体15は、表面の法線方向が走査開始点
（ＡまたはＢ）と１回の走査終了点（Ａ′またはＢ′）
で変化しない部材である。この被検体15を、図に示す走
査順序で、Ａ点からＢ′点まで走査する場合について説
明する。
（ＡまたはＢ）と１回の走査終了点（Ａ′またはＢ′）
で変化しない部材である。この被検体15を、図に示す走
査順序で、Ａ点からＢ′点まで走査する場合について説
明する。
第４図は演算制御手段10の制御内容を示すフローチヤ
ート、第５図は距離一定制御および法線方向制御が完了
した状態を示す図、第６図は法線方向制御のフローチヤ
ート、第７図は乱反射補償制御時の探触子の探索位置を
示す図、第８図は超音波ビームの乱反射を示す図、第９
図は乱反射補償制御時の探触子の探索動作を示す図、第
10図は乱反射補償制御のフローチヤートである。
ート、第５図は距離一定制御および法線方向制御が完了
した状態を示す図、第６図は法線方向制御のフローチヤ
ート、第７図は乱反射補償制御時の探触子の探索位置を
示す図、第８図は超音波ビームの乱反射を示す図、第９
図は乱反射補償制御時の探触子の探索動作を示す図、第
10図は乱反射補償制御のフローチヤートである。
第４図のステツプ19では、第５図に破線で示すよう
に、走査開始点Ａの真上に探触子１を位置決めする。
に、走査開始点Ａの真上に探触子１を位置決めする。
第５図の例では、被検体15の点Ａの法線方向と探触子
１の超音波ビームの方向が大きくずれているが、実際は
点Ａの法線方向と探触子１の超音波ビームの方向がほぼ
合うように探触子１を位置決めするものであり、必ず被
検体15の表面からの反射波を受信することが可能な位置
に被検体15の形状データからオフラインテイーチングに
より教示し、探触子１を位置決めするものである。
１の超音波ビームの方向が大きくずれているが、実際は
点Ａの法線方向と探触子１の超音波ビームの方向がほぼ
合うように探触子１を位置決めするものであり、必ず被
検体15の表面からの反射波を受信することが可能な位置
に被検体15の形状データからオフラインテイーチングに
より教示し、探触子１を位置決めするものである。
ステツプ20では、この位置で被検体15の表面からの反
射波の波高値を検出できるかどうかを判定する。第８図
に示すように被検体15の表面に傷があり超音波ビームが
乱反射するようなことがない限り、被検体15の表面から
の反射波を受信可能である。
射波の波高値を検出できるかどうかを判定する。第８図
に示すように被検体15の表面に傷があり超音波ビームが
乱反射するようなことがない限り、被検体15の表面から
の反射波を受信可能である。
ステツプ21では、距離検出手段９からの信号に基づ
き、探触子１と被検体15の表面との距離ｍが所定値moと
なるように、Ｚ軸モータ５を駆動する。このときの状態
が、第５図のＩである。なお、所定値moは探触子１の特
性の違い等に応じて入力手段７から設定される。
き、探触子１と被検体15の表面との距離ｍが所定値moと
なるように、Ｚ軸モータ５を駆動する。このときの状態
が、第５図のＩである。なお、所定値moは探触子１の特
性の違い等に応じて入力手段７から設定される。
ステツプ22では、θ軸のみ変化させると、超音波ビー
ムがＡ点から外れてしまう。したがつて、超音波ビーム
をＡ点に当て、しかも探触子１と被検体15の表面との距
離を一定に制御しながら、法線方向を探索する必要があ
る。そのためには、第５図の探触子１の回転中心Ｈが点
Ａを中心とした円周上を移動するように制御すれば良
い。
ムがＡ点から外れてしまう。したがつて、超音波ビーム
をＡ点に当て、しかも探触子１と被検体15の表面との距
離を一定に制御しながら、法線方向を探索する必要があ
る。そのためには、第５図の探触子１の回転中心Ｈが点
Ａを中心とした円周上を移動するように制御すれば良
い。
第５図において、Ｈの位置を（Y,Z）、点Ａの位置を
（YA，ZA）、Ｈから点Ａまでの距離をlo、探触子１の回
転角をθとすると、 YA＝Ｙ＋locosθ …（２） ZA＝Ｚ＋losinθ …（３） となり、書き直すと、 Ｙ＝YA−locosθ …（４） Ｚ＝ZA−losinθ …（５） となる。ここで、YA，ZAは、距離一定制御が完了したＩ
の状態で、式（２）および（３）から演算し、位置決め
手段12,13に与える。法線方向制御時は、θを変化させ
ると同時にY,Z軸の位置指令値を式（４）および（５）
から演算し、位置決め手段12,13に与える。
（YA，ZA）、Ｈから点Ａまでの距離をlo、探触子１の回
転角をθとすると、 YA＝Ｙ＋locosθ …（２） ZA＝Ｚ＋losinθ …（３） となり、書き直すと、 Ｙ＝YA−locosθ …（４） Ｚ＝ZA−losinθ …（５） となる。ここで、YA，ZAは、距離一定制御が完了したＩ
の状態で、式（２）および（３）から演算し、位置決め
手段12,13に与える。法線方向制御時は、θを変化させ
ると同時にY,Z軸の位置指令値を式（４）および（５）
から演算し、位置決め手段12,13に与える。
次に、法線方向の探索動作を第６図により説明する。
ステツプ27では、フラグを０にする。
ステツプ28では、第５図のＩの状態からθが増加する
正方向にΔθだけ回転させる。このとき、Y,Z軸も、
（４）および（５）式に基づいて、微少位置移動する。
正方向にΔθだけ回転させる。このとき、Y,Z軸も、
（４）および（５）式に基づいて、微少位置移動する。
ステツプ29では、表面反射波の波高値（受信器17の電
圧レベル）を測定し、前回の波高値と比較する。反射波
の波高値は、法線方向に超音波信号を入射させたとき最
も高くなり、法線方向から外れるほど低くなる。
圧レベル）を測定し、前回の波高値と比較する。反射波
の波高値は、法線方向に超音波信号を入射させたとき最
も高くなり、法線方向から外れるほど低くなる。
ステツプ29で比較した結果、前回の波高値よりも今回
の波高値の方が高い場合すなわち法線方向が近付いたな
ら、ステツプ30では、フラグを１にして、再び探触子１
をΔθだけ同方向に回転させる。このステツプを繰り返
し、前回の波高値より今回の波高値が小さくなつた場合
すなわち法線方向を通り過ぎたなら、ステツプ31でフラ
グが１かどうかを判定する。
の波高値の方が高い場合すなわち法線方向が近付いたな
ら、ステツプ30では、フラグを１にして、再び探触子１
をΔθだけ同方向に回転させる。このステツプを繰り返
し、前回の波高値より今回の波高値が小さくなつた場合
すなわち法線方向を通り過ぎたなら、ステツプ31でフラ
グが１かどうかを判定する。
もし１ならば、法線方向の探索が完了しているので、
ステツプ32に移り、Δθだけ負方向に回転させる。ステ
ツプ32に移つた状態では、探触子１は法線方向をΔθだ
け通り過ぎているから、その分を補正するためである。
ステツプ32に移り、Δθだけ負方向に回転させる。ステ
ツプ32に移つた状態では、探触子１は法線方向をΔθだ
け通り過ぎているから、その分を補正するためである。
法線方向がΔθを負の方向に回転させたときの制御の
流れを説明する。負の場合は、ステツプ29で比較する
と、前回の波高値より今回の波高値が低い結果となり、
制御はステツプ31に移る。
流れを説明する。負の場合は、ステツプ29で比較する
と、前回の波高値より今回の波高値が低い結果となり、
制御はステツプ31に移る。
ステツプ31では、フラグが１かどうか判定するが、ス
テツプ30を通つていないので、フラグは０である。
テツプ30を通つていないので、フラグは０である。
そこで、ステツプ33に移り、ステツプ33と34とを繰り
返した後、ステツプ32と同様のステツプ35を通り、第４
図のステツプ22の法線方向制御が完了する。
返した後、ステツプ32と同様のステツプ35を通り、第４
図のステツプ22の法線方向制御が完了する。
次に、制御は第４図のステツプ24に移り、点Ａから点
Ａ′方向へ移動する。ここで、ステツプ25に移り、探傷
が完了したかどうかを判定するが、最初は当然完了して
いないので、ステツプ26に戻り、決められた距離移動す
る。たとえば第５図のＩの状態からＹ方向にΔＹ移動し
たIIIの状態に位置決めする。
Ａ′方向へ移動する。ここで、ステツプ25に移り、探傷
が完了したかどうかを判定するが、最初は当然完了して
いないので、ステツプ26に戻り、決められた距離移動す
る。たとえば第５図のＩの状態からＹ方向にΔＹ移動し
たIIIの状態に位置決めする。
ステツプ20に戻り、この位置で、被検体15の表面から
の反射波の波高値を検出できるかどうかを判定する。こ
こでは、第５図のIIIの状態であり、探触子１と被検体1
5の表面との距離および超音波ビームの中心軸と被検体1
5の表面の法線方向とがずれているが、この位置までの
移動距離が微少なため、極端なずれではなく、被検体15
の表面からの反射波の波高値を検出可能であり、ステツ
プ21に移る。
の反射波の波高値を検出できるかどうかを判定する。こ
こでは、第５図のIIIの状態であり、探触子１と被検体1
5の表面との距離および超音波ビームの中心軸と被検体1
5の表面の法線方向とがずれているが、この位置までの
移動距離が微少なため、極端なずれではなく、被検体15
の表面からの反射波の波高値を検出可能であり、ステツ
プ21に移る。
ところが、被検体15の表面に傷等があると、第８図に
示すように、探触子１と被検体15の表面との距離および
超音波ビームの中心軸と被検体15の表面の法線方向とが
一致していても、被検体15の表面からの反射波を受信で
きない。したがつて、このような位置では、距離一定制
御および法線方向制御が不可能となる。これを解決する
ために、ステツプ23の乱反射補償制御を実行する。
示すように、探触子１と被検体15の表面との距離および
超音波ビームの中心軸と被検体15の表面の法線方向とが
一致していても、被検体15の表面からの反射波を受信で
きない。したがつて、このような位置では、距離一定制
御および法線方向制御が不可能となる。これを解決する
ために、ステツプ23の乱反射補償制御を実行する。
第９図および第10図により、乱反射補償制御を説明す
る。
る。
ステツプ36では、正方向移動カウンタと負方向移動カ
ウンタとをクリアする。
ウンタとをクリアする。
ステツプ37では、たとえば第９図のIVの破線の位置か
らＹ軸正方向に微少距離移動する。
らＹ軸正方向に微少距離移動する。
ステツプ38では、ステツプ37に合わせて、正方向移動
カウンタを１だけ増加させる。
カウンタを１だけ増加させる。
ステツプ39では、被検体15の表面からの表面反射波の
波高値を検出できるかどうかを判定し、検出できなけれ
ば、ステツプ37に戻り、これを繰り返す。
波高値を検出できるかどうかを判定し、検出できなけれ
ば、ステツプ37に戻り、これを繰り返す。
検出できれば、ステツプ40で、距離一定制御および法
線方向制御を実行する。この位置が第９図のＶの位置で
ある。そのX,Y,Z軸の位置と探触子１の回転角θのデー
タを保管し、ステツプ41で、最初の位置すなわち制御開
始位置IVに戻る。
線方向制御を実行する。この位置が第９図のＶの位置で
ある。そのX,Y,Z軸の位置と探触子１の回転角θのデー
タを保管し、ステツプ41で、最初の位置すなわち制御開
始位置IVに戻る。
ステツプ42では、前回と反対方向に微少距離移動す
る。この微少距離は、正方向の微少距離と同じ距離であ
る。
る。この微少距離は、正方向の微少距離と同じ距離であ
る。
ステツプ43では、ステツプ42に合わせて、負方向移動
カウンタを１だけ増加させる。
カウンタを１だけ増加させる。
ステツプ44では、被検体15の表面からの表面反射波の
波高値を検出できるかどうかを判定し、検出できなけれ
ば、ステツプ42に戻る。
波高値を検出できるかどうかを判定し、検出できなけれ
ば、ステツプ42に戻る。
検出できれば、ステツプ45で、距離一定制御および法
線方向制御を実行する。この位置は第９図のVIの位置で
ある。そのX,Y,Z軸の位置と探触子１の回転角θのデー
タを保管する。
線方向制御を実行する。この位置は第９図のVIの位置で
ある。そのX,Y,Z軸の位置と探触子１の回転角θのデー
タを保管する。
さて、第９図において、VIの実線が被検体15の表面の
法線方向と超音波ビームの中心軸とが一致し、しかも距
離が所定値になつている状態とすると、Ｌの位置（X,Y,
Z）と回転角とは、次のようにして計算できる。
法線方向と超音波ビームの中心軸とが一致し、しかも距
離が所定値になつている状態とすると、Ｌの位置（X,Y,
Z）と回転角とは、次のようにして計算できる。
Ｊの位置を（XJ，YJ，ZJ）、Ｋの位置を（XK，YK，
ZK）、探触子１の回転角をそれぞれθJ，θKとし、第３
図のように被検体１の表面が曲面であつても、乱反射補
償制御の移動距離が微少のためにその距離間はほぼ直線
とみることができるとすると、 Ｘ＝（Ｎ・XJ＋Ｍ・XK）／（Ｍ＋Ｎ） …（６） Ｙ＝（Ｎ・YJ＋Ｍ・YK）／（Ｍ＋Ｎ） …（７） Ｚ＝（Ｎ・ZJ＋Ｍ・ZK）／（Ｍ＋Ｎ） …（８） θ＝（Ｎ・θJ＋Ｍ・θK）／（Ｍ＋Ｎ） …（９） となる。ここで、Ｍは正方向移動カウンタ値、Ｎは負方
向移動カウンタ値である。
ZK）、探触子１の回転角をそれぞれθJ，θKとし、第３
図のように被検体１の表面が曲面であつても、乱反射補
償制御の移動距離が微少のためにその距離間はほぼ直線
とみることができるとすると、 Ｘ＝（Ｎ・XJ＋Ｍ・XK）／（Ｍ＋Ｎ） …（６） Ｙ＝（Ｎ・YJ＋Ｍ・YK）／（Ｍ＋Ｎ） …（７） Ｚ＝（Ｎ・ZJ＋Ｍ・ZK）／（Ｍ＋Ｎ） …（８） θ＝（Ｎ・θJ＋Ｍ・θK）／（Ｍ＋Ｎ） …（９） となる。ここで、Ｍは正方向移動カウンタ値、Ｎは負方
向移動カウンタ値である。
式（６）〜（９）を用いて、第９図のIVのX,Y,Z軸の
位置と探触子１の回転角θとを演算し、位置決め装置11
〜14に与える。なお、乱反射補償制御の移動距離は、入
力装置７から設定できる。また、１対（ＢとC,DとE,Fと
Ｇ）の情報があれば、どのような方向に探触子１を移動
させても、式（６）〜（９）の計算が可能である。
位置と探触子１の回転角θとを演算し、位置決め装置11
〜14に与える。なお、乱反射補償制御の移動距離は、入
力装置７から設定できる。また、１対（ＢとC,DとE,Fと
Ｇ）の情報があれば、どのような方向に探触子１を移動
させても、式（６）〜（９）の計算が可能である。
乱反射補償制御後に、ステツプ24に移り、上記ステツ
プ20〜25を繰り返し、探触子１がＢ′点に達したら、探
傷を完了する。
プ20〜25を繰り返し、探触子１がＢ′点に達したら、探
傷を完了する。
なお、第８図に示すように被検体15の傷が大きく、被
検体15の表面からの反射波を全く受信できない場合は、
第４図ステツプ20の波高値検出により、手順がステツプ
23の乱反射補償制御に移る。ところが、被検体15の表面
に傷があつてもその傷が小さい時には、波高値が検出で
きる場合がある。この様な表面状態に対し法線方向制御
を行うと、探触子１の超音波ビームを正確な法線方向へ
位置決めできない可能性がある。
検体15の表面からの反射波を全く受信できない場合は、
第４図ステツプ20の波高値検出により、手順がステツプ
23の乱反射補償制御に移る。ところが、被検体15の表面
に傷があつてもその傷が小さい時には、波高値が検出で
きる場合がある。この様な表面状態に対し法線方向制御
を行うと、探触子１の超音波ビームを正確な法線方向へ
位置決めできない可能性がある。
次に、その様な場合でも、探触子１の超音波ビームを
正確な法線方向へ位置決めできる実施例について説明す
る。
正確な法線方向へ位置決めできる実施例について説明す
る。
第11図は演算制御手段10の第２の制御内容を示すフロ
ーチヤートである。ステツプ50〜52以外で第４図と同符
号のものは第４図と同じものである。ステツプ50では被
検体15の表面からの反射波の波高値が規定値以上かどう
か判定する。被検体15は連続体であるから探触子１の超
音波ビームの方向と被検体15の表面の法線方向の差は小
さい。たとえば、第３図のｇとｈの位置では法線方向の
変化があまり無いことがわかる。このため、被検体15の
表面に傷がなければ波高値はある値以上となる。したが
つて、ステツプ50で波高値が規定値以上の時は被検体15
の表面に小さい傷がある場合なのでステツプ23の乱反射
補償制御に手順が移る。
ーチヤートである。ステツプ50〜52以外で第４図と同符
号のものは第４図と同じものである。ステツプ50では被
検体15の表面からの反射波の波高値が規定値以上かどう
か判定する。被検体15は連続体であるから探触子１の超
音波ビームの方向と被検体15の表面の法線方向の差は小
さい。たとえば、第３図のｇとｈの位置では法線方向の
変化があまり無いことがわかる。このため、被検体15の
表面に傷がなければ波高値はある値以上となる。したが
つて、ステツプ50で波高値が規定値以上の時は被検体15
の表面に小さい傷がある場合なのでステツプ23の乱反射
補償制御に手順が移る。
ステツプ51はステツプ22で法線方向制御を行つた結果
の探触子１の超音波ビームの方向と、前回の法線方向制
御の結果のそれとがほぼ同じかどうか判定する。被検体
15は連続体であるから先に説明した理由で、前回の超音
波ビームの方向と今回の超音波ビームの方向はほぼ合つ
ているはずである。このため、方向が大きく異なる場合
はステツプ50のチエツクで見逃した傷によるものであ
る。したがつて、その場合はステツプ23の乱反射補償制
御に手順が移る。
の探触子１の超音波ビームの方向と、前回の法線方向制
御の結果のそれとがほぼ同じかどうか判定する。被検体
15は連続体であるから先に説明した理由で、前回の超音
波ビームの方向と今回の超音波ビームの方向はほぼ合つ
ているはずである。このため、方向が大きく異なる場合
はステツプ50のチエツクで見逃した傷によるものであ
る。したがつて、その場合はステツプ23の乱反射補償制
御に手順が移る。
ステツプ52は次回のステツプ51の為に今回の超音波ビ
ームの方向を記憶しておくものである。
ームの方向を記憶しておくものである。
なお、説明図は省略するが乱反射補償制御においても
ステツプ39とステツプ44の後にステツプ50を、ステツプ
40とステツプ45の後にステツプ51,52を挿入することに
より、被検体15の表面の小さい傷にも対処することがで
きる。
ステツプ39とステツプ44の後にステツプ50を、ステツプ
40とステツプ45の後にステツプ51,52を挿入することに
より、被検体15の表面の小さい傷にも対処することがで
きる。
記録装置８は、受信器17の各動作軸の位置信号を用い
て、被検体15の欠陥分布を記録する。
て、被検体15の欠陥分布を記録する。
本実施例の装置においては、曲面を有する被検体の探
傷の際に、超音波ビームの乱反射によつて被検体表面か
らの反射波を受信できないときにも、被検体の探傷が可
能であり、しかも法線方向制御の特別な探触子を必要と
しないので、安価な超音波探傷装置が得られる。
傷の際に、超音波ビームの乱反射によつて被検体表面か
らの反射波を受信できないときにも、被検体の探傷が可
能であり、しかも法線方向制御の特別な探触子を必要と
しないので、安価な超音波探傷装置が得られる。
また、超音波ビームが被検体の表面を一定間隔で走査
するから、欠陥の分布図を描くのが容易となる。
するから、欠陥の分布図を描くのが容易となる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、曲面を有する被検体の探傷が可能で
あり、超音波ビームの乱反射により被検体の表面からの
反射波を受信できないときにも被検体を探傷できる安価
な超音波探傷装置が得られる。
あり、超音波ビームの乱反射により被検体の表面からの
反射波を受信できないときにも被検体を探傷できる安価
な超音波探傷装置が得られる。
第１図は本発明による超音波探傷装置の一実施例の構成
を示すブロツク図、第２図は距離検出手段の構成の一例
を示すブロツク図、第３図は表面が曲面の被検体の一例
を示す斜視図、第４図は演算制御手段の制御内容を示す
フローチヤート図、第５図は距離一定制御および法線方
向制御が完了した状態を示す図、第６図は法線方向制御
のフローチヤート図、第７図は乱反射補償制御時の探触
子の探索位置を示す図、第８図は超音波ビームの乱反射
を示す図、第９図は乱反射補償制御時の探触子の探索位
置を示す図、第10図は乱反射補償制御のフローチヤート
図、第11図は演算制御手段の第２の制御内容を示すフロ
ーチヤート図である。 １…超音波探触子、２…探触子ホルダ、３…θ軸用モー
タ、４…Ｚ軸、５…Ｚ軸用モータ、６…X,Y軸方向移動
部材、７…入力手段、８…記録手段、９…距離検出手
段、10…演算制御手段、11〜14…位置決め手段、15…被
検体、16…送信器、17…受信器、18…計時回路。
を示すブロツク図、第２図は距離検出手段の構成の一例
を示すブロツク図、第３図は表面が曲面の被検体の一例
を示す斜視図、第４図は演算制御手段の制御内容を示す
フローチヤート図、第５図は距離一定制御および法線方
向制御が完了した状態を示す図、第６図は法線方向制御
のフローチヤート図、第７図は乱反射補償制御時の探触
子の探索位置を示す図、第８図は超音波ビームの乱反射
を示す図、第９図は乱反射補償制御時の探触子の探索位
置を示す図、第10図は乱反射補償制御のフローチヤート
図、第11図は演算制御手段の第２の制御内容を示すフロ
ーチヤート図である。 １…超音波探触子、２…探触子ホルダ、３…θ軸用モー
タ、４…Ｚ軸、５…Ｚ軸用モータ、６…X,Y軸方向移動
部材、７…入力手段、８…記録手段、９…距離検出手
段、10…演算制御手段、11〜14…位置決め手段、15…被
検体、16…送信器、17…受信器、18…計時回路。
フロントページの続き (72)発明者 南山 英司 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 池田 利道 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭61−240158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−195566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134951（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】表面が必ずしも平面でない被検体に超音波
を送信し反射波を受信する超音波探触子と、超音波探触
子と被検体との距離を検出する距離検出手段と被検体と
の距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段からの
信号により超音波探触子と被検体との距離を一定に保つ
距離一定制御手段と、超音波探触子から送信する超音波
ビームの中心軸の方向を被検体の表面の各位置における
法線の方向に一致させる法線方向制御手段と、前記距離
一定制御および法線方向制御状態で各位置からの反射波
により当該位置を探傷する探傷手段とを有する超音波探
傷装置において、前記被検体の表面に存在する傷等の影
響により超音波ビームが乱反射し反射波を受信できない
ときに、当該傷等の位置を挟む前後少なくとも２点で実
行した距離一定制御および法線方向制御の結果により前
記傷等の位置における距離と法線方向とを補間演算し、
当該傷等の位置における距離一定制御および法線方向制
御を行う手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63287711A JP2722087B2 (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63287711A JP2722087B2 (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02134560A JPH02134560A (ja) | 1990-05-23 |
| JP2722087B2 true JP2722087B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=17720749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63287711A Expired - Lifetime JP2722087B2 (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722087B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007509332A (ja) * | 2003-10-24 | 2007-04-12 | ゲーイー・インスペクチオン・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | 複雑な表面輪郭を有する部材の超音波検査のための方法及び装置 |
| WO2010113509A1 (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | 株式会社 東芝 | 超音波検査装置及び超音波検査方法 |
| CN104597125A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-06 | 奥瑞视（北京）科技有限公司 | 一种用于3d打印件的超声检测控制方法及装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5186917B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2013-04-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 超音波探傷における測定ギャップ調整方法および装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61240158A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-25 | Kawasaki Steel Corp | 超音波探傷方法及び装置 |
| JPS63134951A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 軸対称物の超音波探傷方法 |
| JPS63195566A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-12 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 超音波検査装置 |
-
1988
- 1988-11-16 JP JP63287711A patent/JP2722087B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007509332A (ja) * | 2003-10-24 | 2007-04-12 | ゲーイー・インスペクチオン・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | 複雑な表面輪郭を有する部材の超音波検査のための方法及び装置 |
| WO2010113509A1 (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | 株式会社 東芝 | 超音波検査装置及び超音波検査方法 |
| JP2010243227A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Toshiba Corp | 超音波検査装置及び超音波検査方法 |
| US8429973B2 (en) | 2009-04-02 | 2013-04-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method |
| CN104597125A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-06 | 奥瑞视（北京）科技有限公司 | 一种用于3d打印件的超声检测控制方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02134560A (ja) | 1990-05-23 |
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