JP6296173B2 - 検査プローブ - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態に係る超音波探触子2を備える検査システムは、例えば、被検体の一例である配管Pの検査に用いられ、配管Pの溶接線に発生する亀裂等を検出する。この検査システムは、図1に示すように、シート材1、超音波探触子2、リーダー3、超音波探傷器4及び演算処理装置5から構成されている。
なお、超音波探触子2としては、単一の振動子を用いたものでも、振動子をアレイ状に配列したものであっても良い。
なお、本実施形態において、リーダー3は、後述する共通の筐体10に固定されることによって、超音波探触子2と一体化されている。
なお、図1における矢印の向きは、信号の進む方向を表示しており、上述の電力供給の向きとは関係がない。
また、超音波探触子2には超音波探傷器4から電力が供給され、リーダー3には通信I/F部13から電力が供給されても良い。
なお、超音波探触子2及びリーダー3の接続は、有線接続に限らず、無線接続であっても良い。
また、超音波探触子2が複数設けられていても良い。
操作部12は、マウス等のポインティングデバイス及びキーボードから構成され、ユーザから受け付けた操作指示を演算制御部14に出力する。
通信I/F部13は、演算制御部14の制御の下、通信ケーブルを介して超音波探傷器4との間で各種信号の送受信を行う。
通信I/F部13は、さらに、信号ケーブルを介して、リーダー3に接続され、リーダー3が読み取ったQRコード1aの画像信号を受信する。通信I/F部13は、受信した画像信号をA/D変換する。
演算制御部14は、ROMまたはHDDに検査プログラム14aを記憶し、検査プログラム14aに基づいて動作することで、リーダー3によって読み取られたQRコード1aを解析して配管P上の位置データ(絶対座標)を取得し、取得した配管P上の位置データと、超音波探触子2による検出結果から得られる探傷結果とを関連付ける。
本実施形態における超音波探触子2の筐体10への固定方法はネジ止めであるが、超音波探触子2を筐体10に接着剤を使用して固定しても良い。また、超音波探触子2と筐体10は一体構造の筐体となっていてもよい。ここで、筐体10の材料はアクリルに限定されず、透明性と音波透過性を有する素材であれば使用可能である。また、筐体10は検査に使用する超音波の屈折角度によって形状が変更されても良い。
なお、本実施形態におけるリーダー3と照明6の筐体10への固定方法もネジ止めであるが、接着剤を使用して固定しても良い。
超音波探触子2は、超音波探触子2から発信した超音波が被検体の対向面SPに入射する入射点L2がリーダー3の画角γ内に入るように(筐体10内を超音波と光が一部重なって伝達されるように)筐体10に固定されている。即ち、超音波探触子2は、被検体の対向面SPの垂線に対して鋭角α傾斜して筐体10に固定されている。
超音波探触子2から発信した超音波は、被検体の対向面SPに対して図3に示す入射角αで入射する。
また、照明6の配置位置や個数は、筐体10の形状に合わせて適宜変更しても良い。
なお、本願では、説明のために図4の紙面の左方向を検査プローブの走査方向に対する前方と定義しているが、これは一例であり、図4におけるあらゆる方向にプローブを走査しても良い。
筐体10に透明性と音波透過性を有するアクリル樹脂を用いているため、筐体10に固定された超音波探触子2に入出力される超音波とリーダー3に入力される光(映像)とを共に筐体10を通過させることができる。そのため、筐体10の小型化が実現できる。
筐体10の小型化が実現されることで、超音波探触子2を含む検査プローブ100の小型化が実現できる。そのため、検査プローブ100の操作性が向上し、障害物により走査できない範囲が減少する。
また、筐体10の小型化により、リーダー3と超音波探触子2との距離が減少する。そのため、リーダー3の画角中心位置L1と超音波の入射点L2の距離が減少し、位置補正をする量が減少する。ここで、位置補正とは、リーダー3が読むQRコード1aより取得した絶対座標の位置と、超音波探触子2が検出した被検体の検出結果が得られた位置とが本来一致していることが望ましいため、これらの位置が異なっている場合、これらの位置を一致させる補正を行うことをいう。
また、上記実施形態によれば、超音波探触子2から発信した超音波が被検体の対向面SPに入射する入射点L2がリーダー3の画角γ内に入っているため、超音波が被検体に入射する位置をリーダー3の撮像画像で直接確認できる。そのため、超音波透過の障害となる気泡の混入の有無を、超音波探触子2の検出結果を示す超音波波形と同時に演算処理装置5の表示部11で確認でき、検査員は探傷作業に集中できる。
この気泡混入の有無の読み取り例を図8Aと図8Bに示す。図8A、図8Bは、共に本発明の第1実施形態の検査プローブによる被検体の対向面SPの読み取り例を示す図である。
図8Aでは、気泡がシート材1の下に塗布された接触媒質に混入した状態を示す。このような状態では、超音波が被検体である金属中に伝播しないため、正確な検出結果を得ることができない。一方、図8Bでは、接触媒質への気泡の混入がなく、正確な検出結果が得られる状態を示す。
従って、本実施形態によれば、検査員が気泡の混入の有無を容易に確認することができ、気泡の混入に気付かないまま検査を続けた結果、正確な検査結果が得られないという可能性を排除できる。
また、照明6がリーダー3の下に固定され、かつ、被検体の対向面SPの垂直よりも被検体の対向面SPに僅かに傾斜して筐体10に固定されている。即ち、照明光が入射角βで被検体に入射するように照明6が筐体10に固定されている。そのため、リーダー3によるQRコード1aの読み取りが被検体の対向面SPに反射する照明光により妨げられることがなく、正確に被検体の対向面SPの位置データを読み取ることが可能となる。これは、筐体10に対する照明6の上記のような取付け角度により、照明光が被検体の対向面SPに対して大きな入射角βで入射するため、照明6から発射されて被検体に入射せずに被検体の対向面SPで反射した照明光と、被検体に入射した照明光の反射光がリーダー3に入射しないためであると考えられる。
上記の照明6の傾斜角を上記の照明光の入射角βを使用して表現すると、照明6は、被検体の対向面SPの垂線に対して、(90―β)°傾斜して設けられていると言える。従って、上記の入射角βの範囲を考慮すると、照明6は、被検体の対向面SPの垂線に対して、例えば0°より大きく30°の範囲で傾斜しているのが好ましく、5°から20°の範囲で傾斜しているのがより好ましい。
ここで、図5に示される4ヵ所の孔部は、超音波探触子2とリーダー3を筐体10に固定する際にネジが挿入されるネジ孔hである。
また、被検体が配管である場合、被検体(配管)の対向面SPに対向する筐体10の一面10Cを配管の曲面に合わせて凹状に加工しても良い。
以下の説明では、第1実施形態との相違点のみを説明し、第1実施形態と同様の構成要素については同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
図6Aは、本発明の第1実施形態の第1の変形例の検査プローブ200の平面図である。
本発明の第1実施形態の第1の変形例では、図6Aに示すように、第1実施形態の超音波探触子2が、送信超音波探触子2Aと受信超音波探触子2Bより構成されている。ここで、送信超音波探触子2Aと受信超音波探触子2Bは、音響隔離面110によって音響的に隔離されている。また、リーダー3は筐体10を図6Aの紙面で上下半分に分けた略中心に固定されている。
ここで、音響隔離面110は、図6Aに示すように、リーダー3よりも検査プローブ200の走査方向の進行方向側のみに存在していても、図示されていないが照明6の近傍まで延びていても良い。音響隔離面110が照明6の近傍まで延びている場合には、リーダー3は音響隔離面110に干渉しないように配置され固定される。
このように構成された発信超音波探触子2Aと受信超音波探触子2Bとを備える検査プローブ200によっても、第1実施形態の超音波探触子2を備える検査プローブ100と同様の技術的効果が得られる。
なお、音響の干渉が検査に影響しない場合には、音響隔離面110を設けなくても良い。例えば、音響隔離面110を設けない構成の一例として、図6Bに示すような第1実施形態の第2の変形例がある。図6Bは、本発明の第1実施形態の第2の変形例の検査プローブ212の平面図である。以下の図6Bの説明では、図6Aに示す本発明の第1実施形態の第1の変形例と同様の構成については同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
図6Bに示す本発明の第1実施形態の第2の変形例では、送信超音波探触子212Aと受信超音波探触子212Bとの間にリーダー312が設けられている。このように構成された検査プローブ212によっても、第1実施形態の超音波探触子2を備える検査プローブ100と同様の技術的効果が得られる。
図7は、本発明の第1実施形態の第3の変形例の検査プローブ300の側面図である。
図7に示す第1実施形態の第3の変形例では、リーダー30が、筐体20の端面10Aに固定されている。図7に示すように、端面10Aは被検体の対向面SPに対して略垂直に形成され、リーダー30は端面10Aに略垂直に固定されている。
ここで、略垂直とは、垂直を含み、垂直と見なされる垂直の前後10°程度を含む範囲とする。
また、リーダー30が固定されているのと反対側の筐体20の端面10Bにはミラー120が固定されており、リーダー30はミラー120に映るQRコード1aを読み取る。そのため、リーダー30からミラー120を見た場合、QRコード1aがミラー120に映るように、ミラー120は被検体の対向面SPに対して傾斜した端面10Bに沿って固定されている。
また、照明60は、検査プローブ300の走査方向に対して垂直に交わる筐体20の両面に固定されている。
このように構成された検査プローブ300によっても、第1実施形態の超音波探触子2を備える検査プローブ100と同様の技術的効果が得られる。また、このような第1実施形態の第3の変形例によれば、ミラー120が固定される端面10Bが被検体の対向面SPに対して鋭角に傾斜している。そのため、第1実施形態に示す検査プローブ100を使用できないような障害物がある被検体に対して、第1実施形態の第3の変形例による検査プローブ300を使用しても良い。
また、照明は、筐体の一面の全面に固定されいなくとも良く、筐体10の形状に合わせて適宜配置されても良い。照明は複数設けられていても良い。
また、被検体として配管を一例として挙げたが、被検体は配管に限定されない。
なお、上記記載において、超音波に代えて音波と記載されている場合があるが、これは、超音波に限らず音波が超音波探触子から発射されても良いためである。
さらに、上記記載において、超音波探触子2から発信した超音波が被検体の対向面SPに入射する入射点をL2とし、図3にL2を図示している。また、超音波探触子2から発信した超音波は、被検体の対向面SPに対して図3に示す入射角αで入射し、照明6から発せられた照明光は、被検体の対向面SPに対して、図3に示す入射角βで入射すると記載されている。しかしながら、図3では、L2が被検体の対向面SPへの入射点ではなく、シート材1への入射点であるかのように見え、α、βが、被検体の対向面SPへの入射角ではなく、シート材1への入射角であるかのように見えるが、これは簡略して図示しているためである。従って、上記の記載の通り、超音波探触子2から発信した超音波が被検体の対向面SPに入射する点を入射点L2とし、超音波探触子2から発信した超音波が被検体の対向面SPに対して図3に示す入射角αで入射し、照明6から発せられた照明光は、被検体の対向面SPに対して、図3に示す入射角βで入射する。
2 超音波探触子
3、30 リーダー
4 超音波探傷器
5 演算処理装置
1a QRコード
11 表示部
12 操作部
13 通信I/F部
14 演算制御部
14a 検査プログラム
100、200、300 検査プローブ
120 ミラー
110 音響隔離面
Claims (5)
- 被検体上を移動自在であり、前記被検体に超音波を照射して、反射波を検出する超音波探触子と、前記超音波探触子による検出結果に基づいて演算処理を実行し、前記被検体の探傷結果を取得する演算処理装置とを有する検査システムの検査プローブであって、前記検査プローブは、
前記被検体上に配列され前記被検体上の位置を示す2次元模様が描かれているシート材上を移動自在とされ、透明性と音波透過性とを備える筐体と、
前記筐体に固定された前記超音波探触子と、
前記筐体に固定され前記2次元模様を読み取る所定の画角を有するリーダーと、
前記筐体に固定された照明と、を備え、
前記超音波探触子から前記被検体の対向面に入射する超音波の入射点が、前記リーダーの前記画角内に入るように前記筐体に前記超音波探触子が固定されている検査プローブ。 - 前記照明から前記被検体に入射する照明光の入射角が、前記超音波探触子から前記被検体に入射する超音波の入射角よりも大きくなるように前記照明が前記筐体に固定されている請求項1に記載の検査プローブ。
- 前記照明から発射されて前記被検体に入射せずに前記被検体の対向面で反射した照明光と、前記被検体に入射した前記照明光の反射光が前記リーダーに入射しないように前記照明が前記筐体に固定されている請求項1に記載の検査プローブ。
- 前記照明が前記リーダーの下方に固定されている請求項1に記載の検査プローブ。
- 前記筐体は中実の単一のアクリル樹脂である請求項1に記載の検査プローブ。
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