JP5908549B2 - 超音波検査用装置 - Google Patents
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Description
この検査対象に照射された超音波の反射波であるエコー波形は、検査対象の表面、欠陥、裏面の三つに由来している。そして、欠陥を検出するためにはこの欠陥に由来するエコー波形に着目し抽出する処理が必要になる。このエコー波形を抽出するために、表面由来のエコー波形の通過後を始点とし、裏面由来のエコー波形の通過前を終点とするゲートを設け、このゲートを通過するエコー波形を欠陥由来のものとして取り扱う。そして、この欠陥由来のエコー波形の強度およびタイミングを検出することにより、検査対象における欠陥の位置、大きさ等の情報を可視化している(例えば、特許文献1)。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように超音波検査用装置は、カップラント27及びシュー25を介して検査対象3に当接させる超音波トランスデューサ2と、この超音波トランスデューサ2にケーブルで接続される装置本体1とから構成されている。
装置本体1は、信号発生部10と、駆動素子選択部11と、信号検出部12と、増幅部13と、A/D変換部14と、信号処理部15と、領域定義部16と、注目領域データ記憶部17と、二次元化情報記憶部18と、判定閾値データ記憶部19と、検査データ生成部20と、二次元画像化部21と、欠陥判別部22と、表示装置23と、制御部24と、基準面検出部28と、修正情報記憶部30と、修正処理部31とから構成されている。
このように超音波トランスデューサ2は、検査対象3に向けて超音波を出力し、内部欠陥4、さらに表面3a、裏面3bから反射される超音波エコーを受信する。
信号検出部12は、圧電変換部26で発生するアナログの微弱な電気信号を検出するもので、このアナログ信号のうち検査に適用されるものが増幅部13に導かれる。
この信号処理部15は内部に並列プロセッサを備えており、A/D変換部14から導かれたデジタル信号を処理し開口合成処理により検査対象3の内部の状態を可視化する三次元画像情報Qを生成する。
二次元画像化部21は、二次元化情報記憶部18に保存された座標情報Tを用い、設定軸と直交する検査用三次元画像Sの任意断面を検査用二次元画像Fとして変換する。
以上の動作は制御部24によって統括的に制御され、超音波トランスデューサ2の駆動から超音波の発信、受信、画像情報生成、注目領域抽出、判定、表示等の一連動作が実行される。
検査対象3は、図2(A)に示されるように、裏面3bが波打った裏面形状を持つ複雑形状であり、平坦な表面3aに超音波トランスデューサ2を接触させてX方向に動かして検査を行う。図示していないが、適切なシュー、カップラントが用いられているものとする。
図3(A)は信号処理部15で生成される三次元画像情報Qの側面図である。図面において平面表示されているが、実際には図の奥行き方向にも画像情報が生成されている。超音波トランスデューサ2としてリニアアレイプローブ、マトリクスアレイプローブの両方が使用可能であるが、リニアアレイプローブの場合には1回の画像化で超音波トランスデューサ2の直下の断面像(プローブの開口方向をY軸とし、検査対象の深さ方向をZ軸とするとY−Z面の二次元画像)が生成される。超音波トランスデューサ2をX方向に移動(スキャン)させることにより、複数の断面像を順次生成し、これらを結合させることにより図3(A)に示す三次元画像情報Qを生成する。マトリクスアレイプローブを用いた場合には、1回でXYZの三次元構造の単位画像が生成され、この単位画像を結合することにより、同様の三次元画像情報Qを生成する。
超音波検査の際、超音波トランスデューサ2と検査対象3の間の距離が変化することがある。このようなことが起こると、検査対象3に正しく注目領域Rを設定することが困難となるが、基準面検出部28はこのような問題に対処するためのものである。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る超音波検査用装置の説明図である。第2の実施形態では円柱ないし円筒状の検査対象3を載置した状態で回転する回転機構(ターンテーブル33a)を具備している。そして、検査対象3の上面あるいは側面に超音波トランスデューサ2を固定して水等のカップラントを介して音響結合できるようにし、回転する検査対象3の内部を検査するようにしている。図示していないが、超音波トランスデューサ2と検査対象3の間には水等のカップラントが介在するよう、全体を水槽に入れる等して構成される。
このターンテーブル33bは、回転駆動機構32によって駆動され、その下面に超音波トランスデューサ2が取り付けられている。
第2の実施形態において、超音波トランスデューサ2は検査対象3の上面に平行に配置しても良いし、ある傾きを持って配置しても良い。図7(A)は傾きがある例であり、超音波は、その入射経路34に示すように検査対象3の上面で屈折して検査対象3の内部に入射する。尚、超音波トランスデューサ2と検査対象3の間には水が介在しているものとする。超音波トランスデューサ2により検査対象3内部の画像化される領域は、破線で示した画像化領域35であり、検査対象3のZ軸周りの回転に伴って、予め決められた角度の変位毎に、図7(B)に示されるようなY−Z平面の画像化がなされる。検査対象3の全体を検査する場合は、Z軸周りに1回転させて生成した画像を評価することになり、得られる検査画像は、図7(C)に示されるようにY−Z平面の矩形断面の束となる。
ここで、図8(B)に示される円形表示変換後のA座標(xcA、ycA)と、これに対応する図8(A)に示される変換前の矩形表示のA座標(xA、yA)とは図9に示される演算式により関係付けられている。但し、円形表示変換後の画像の12時の方向が変換の基点であり、これを基点に矩形画像を時計方向に円形表示変換するものとする。また矩形画像の長さxeは、1回転分に相当するものとする。
本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、共通する技術思想の範囲内において、適宜変形して実施することができる。
Claims (4)
- 検査対象である構造物又は物品に超音波を照射してエコー信号を得る超音波トランスデューサと、
前記エコー信号を処理し前記検査対象の内部を可視化した三次元画像情報を生成する信号処理部と、
前記検査対象の内部において前記超音波が反射する前記調査対象の裏面の上部に注目領域を定義し、さらに座標変換に関する座標情報を定義する領域定義部と、
前記三次元画像情報における前記注目領域以外の画像情報を除去した検査用三次元画像を生成する検査データ生成部と、
前記検査対象及び前記超音波トランスデューサのうちいずれか一方を回転させる回転機構と、
前記注目領域からの前記エコー信号により認定される欠陥像について前記座標情報で規定される設定軸と直交する前記検査用三次元画像の任意断面のうち欠陥像面積が最大になる断面を画像化する二次元画像化部と、を備えることを特徴とする超音波検査用装置。 - 前記検査対象、前記超音波トランスデューサ及びこれらの間に介在させるカップラントを入れた水槽を、さらに備える請求項1に記載の超音波検査用装置。
- 前記回転機構は、−180度から+180度の範囲の往復動作を行う請求項1又は請求項2に記載の超音波検査用装置。
- 前記回転機構の予め決められた変位毎に前記画像化して得られた複数の二次元画像を座標変換して一つの座標に表示させる表示部を、さらに備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波検査用装置。
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