JP7427745B1 - Ultrasonic testing device and method - Google Patents
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Abstract
【課題】溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる超音波検査技術を提供する。【解決手段】超音波検査装置１は、少なくとも２個の母材３が溶接で互いに接合され、溶接が施された接合施工部４を有する測定対象２に照射して超音波を発生させるための送信用レーザ光Ｌｔを発振する送信用光源１０と、測定対象２に照射して超音波で計測を行うための受信用レーザ光Ｌｒを発振する受信用光源１１と、受信用レーザ光Ｌｒを測定対象２に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する干渉計測部１２と、超音波信号に基づいて、接合施工部４の少なくとも大きさを評価する評価部２９と、を備え、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、母材３と接合施工部４の境界５を含むように拡張されている。【選択図】図１The present invention provides an ultrasonic inspection technique that can improve the measurement accuracy and measurement speed of ultrasonic inspection for quality assurance of welded parts. [Solution] An ultrasonic inspection device 1 is configured to generate ultrasonic waves by irradiating a measurement object 2 having at least two base materials 3 joined to each other by welding and a welded joint construction part 4. A transmitting light source 10 that oscillates a transmitting laser beam Lt, a receiving light source 11 that oscillates a receiving laser beam Lr for irradiating the measurement object 2 to perform measurement with ultrasonic waves, and measuring the receiving laser beam Lr. an interference measuring section 12 that interferometrically measures the return light reflected when the object 2 is irradiated and extracts an ultrasonic signal; and an evaluation section 29 that evaluates at least the size of the joining construction section 4 based on the ultrasonic signal. , and at least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr is expanded to include the boundary 5 between the base material 3 and the joining part 4. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明の実施形態は、超音波検査技術に関する。 Embodiments of the present invention relate to ultrasonic inspection techniques.
レーザ光を用いた超音波計測法、いわゆるレーザ超音波法は、非接触・非破壊で超音波検査ができることから、狭隘部または高温部などの検査に有用である。他方、レーザ溶接またはスポット溶接といった局所的な接合技術は、製造技術の中でも重要な役割を担っている。しかし、その品質保証、特に、接合部の健全性を正確にかつ工程に影響を与えずに高速度で計測する技術が求められている。レーザ超音波法は、非接触検査という特徴から、高速な接合部計測に効果を発揮すると考えられる。 BACKGROUND ART Ultrasonic measurement methods using laser light, so-called laser ultrasound methods, are useful for inspecting narrow areas or high-temperature areas because they enable non-contact and non-destructive ultrasonic inspection. On the other hand, local joining techniques such as laser welding or spot welding play an important role among manufacturing techniques. However, there is a need for quality assurance, especially technology for accurately measuring the health of joints at high speed without affecting the process. The laser ultrasound method is considered to be effective for high-speed joint measurement because of its non-contact inspection feature.
自動車業界では、接合技術が幅広く活用されており、その品質保証に関する技術も種々報告されている。例えば、非接触計測が可能な空中超音波を用いたスポット溶接部測定が行われている。この空中超音波は、レーザ超音波と同様に、非接触計測が可能であり、対象表面に光を照射する必要もないため、高速かつ安定した計測結果が期待される。しかし、周波数が上がるほど空中での減衰率が高いため、高い周波数が使えない。このため、溶接量がΦ数ｍｍになるような小さな対象の測定には使用できないなどの問題がある。 In the automobile industry, bonding technology is widely used, and various techniques related to quality assurance have been reported. For example, spot welds are measured using airborne ultrasound, which allows non-contact measurement. Similar to laser ultrasound, this aerial ultrasound enables non-contact measurement and does not require irradiation of light onto the target surface, so high-speed and stable measurement results are expected. However, as the frequency increases, the attenuation rate in the air increases, so high frequencies cannot be used. For this reason, there is a problem that it cannot be used to measure a small object with a welding amount of several mm in diameter.
このレーザ超音波法を利用した同様の計測手法として、超音波を送信するためのレーザ光と受信するためのレーザ光を、溶接部を挟んで対向配置して超音波を送受信する技術が知られている。例えば、受信用レーザ光の照射位置を溶接部縁部分に固定し、溶接部上を横断するように送信用レーザ光で走査を行い、それぞれの送信位置で得られる超音波の変化傾向をみることで、溶接幅を測定する。このレーザ超音波では、前述の空気超音波に起因する問題は発生しないが、受信用レーザ光の照射位置が溶接部縁部分に限定されており、溶接部が毎回微小に変化する対象においては、安定した測定が難しい。また、安定した計測のために高精度な計測および位置合わせのための機構が必要となる。さらに、送信用レーザ光を走査するために１つの溶接部の測定に時間を要するなどの問題がある。 As a similar measurement method using this laser ultrasound method, there is a known technology in which a laser beam for transmitting ultrasonic waves and a laser beam for receiving ultrasonic waves are placed opposite each other across the welded part to transmit and receive ultrasonic waves. ing. For example, fix the irradiation position of the receiving laser beam on the edge of the weld, scan the transmitting laser beam across the weld, and observe the change trend of the ultrasonic waves obtained at each transmitting position. Measure the weld width. This laser ultrasound does not cause the problems caused by the air ultrasound described above, but the irradiation position of the receiving laser beam is limited to the edge of the weld, and in cases where the weld changes slightly every time, Difficult to make stable measurements. Furthermore, a mechanism for highly accurate measurement and positioning is required for stable measurement. Furthermore, there is a problem that it takes time to measure one welded part because the transmitting laser beam is scanned.
本発明が解決しようとする課題は、溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる超音波検査技術を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic inspection technique that can improve the measurement accuracy and measurement speed of ultrasonic inspection for quality assurance of welded parts.
本発明の実施形態に係る超音波検査装置は、少なくとも２個の母材が溶接で互いに接合され、前記溶接が施された接合施工部を有する測定対象に照射して超音波を発生させるための送信用レーザ光を発振する送信用光源と、前記測定対象に照射して前記超音波で計測を行うための受信用レーザ光を発振する受信用光源と、前記受信用レーザ光を前記測定対象に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する干渉計測部と、前記超音波信号に基づいて、前記接合施工部の形状および大きさを評価する評価部と、を備え、前記送信用レーザ光と前記受信用レーザ光が照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、前記母材と前記接合施工部の境界を含むように拡張されており、前記評価部は、前記受信用光源と前記干渉計測部とを用いて透過超音波または反射超音波を測定し、その強度を解析することで、前記接合施工部の大きさである実接合面積を推定し、前記接合施工部の形状を推定し、前記接合施工部が健全であるか否かを評価する。 An ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment of the present invention includes at least two base materials joined to each other by welding, and for generating ultrasonic waves by irradiating a measurement object having a welded joint construction part. a transmitting light source that oscillates a transmitting laser beam; a receiving light source that oscillates a receiving laser beam that irradiates the measuring object to perform measurement with the ultrasonic wave; and a receiving laser beam that radiates the receiving laser beam to the measuring object. An interference measurement unit that extracts an ultrasonic signal by interferometrically measuring the return light reflected when irradiated, and an evaluation unit that evaluates the shape and size of the bonded portion based on the ultrasonic signal. , at least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light is expanded to include the boundary between the base material and the joining construction part, and the evaluation unit is configured to By measuring transmitted ultrasonic waves or reflected ultrasonic waves using a receiving light source and the interference measurement unit and analyzing the intensity, the actual bonding area, which is the size of the bonding area, is estimated, and the bonding area is estimated. The shape of the part is estimated, and it is evaluated whether the joined part is sound or not.
本発明の実施形態により、溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる超音波検査技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide an ultrasonic inspection technique that can improve measurement accuracy and measurement speed of ultrasonic inspection for quality assurance of welded parts.
（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、超音波検査装置および超音波検査方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態について図１から図５を用いて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of an ultrasonic inspection apparatus and an ultrasonic inspection method will be described in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described using FIGS. 1 to 5.
図１の符号１は、第１実施形態の超音波検査装置である。この超音波検査装置１は、レーザ超音波法を用いて溶接部の検査を行うものである。検査の対象となる溶接の一例として、スポット溶接を挙げる。なお、この超音波検査装置１は、スポット溶接のみならず、ガス溶接、アーク溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、摩擦攪拌溶接などのその他の溶接の検査にも用いることができる。
超音波検査の測定対象２としては、２枚の板状を成す母材３がスポット溶接で互いに接合され、この溶接が施された接合施工部４を有する金属材料を例示する。接合施工部４は、母材３が溶接されるときに、母材３の一部が一度溶融され、溶接後に再び硬化した部分のことである。この接合施工部４は、母材３の一部であるが、以下の説明では理解を助けるために、母材３の一度溶融された部分を接合施工部４と称し、母材３の溶融されていない部分と区別して説明する。なお、この接合施工部４（溶融された部分）と母材３（溶融されていない部分）の接する部分を境界５と呼ぶこととする。
An example of the
また、それぞれの母材３の表面には、スポット溶接により生じた凹みである打痕６が形成されている。
In addition,
超音波検査装置１は、送信用光源１０と受信用光源１１と干渉計測部１２と送信入射部１３と受信入射部１４と送信出射部１５と受信出射部１６と送信伝送部１７と受信伝送部１８と戻り光伝送部１９と制御用コンピュータ２０とを備える。
The
送信用光源１０は、測定対象２に照射して超音波Ｕｉを発生させるための送信用レーザ光Ｌｔを発振する機器である。
The
受信用光源１１は、測定対象２に照射して超音波Ｕｒ（図４）で計測を行うための受信用レーザ光Ｌｒを発振する機器である。
The
送信用光源１０および受信用光源１１で用いるレーザの種類は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ、チタンサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、ルビーレーザ、色素（ダイ）レーザ、エキシマレーザなどが挙げられる。もちろん、これ以外のレーザも考えられる。
The types of lasers used in the transmitting
また、送信用光源１０および受信用光源１１で用いるレーザは、連続波またはパルス波のいずれかである。送信用光源１０および受信用光源１１のそれぞれを１台のみならず、２台以上で構成することもできる。例えば、送信用光源１０および受信用光源１１のそれぞれを複数台で構成する場合には、超音波Ｕｉ，Ｕｒを計測するために必要な他の機能も、必要に応じて、複数になる。
Furthermore, the lasers used in the transmitting
干渉計測部１２は、受信用レーザ光Ｌｒを測定対象２に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する機器である。
The
干渉計測部１２としては、例えば、マイケルソン干渉計、ホモダイン干渉計、ヘテロダイン干渉計、フィゾー干渉計、マッハツェンダー干渉計、ファブリー=ペロー干渉計、フォトリフラクティブ干渉計などが挙げられる。もちろん、これ以外のレーザ干渉計も考えられる。また、干渉計測以外の方法として、ナイフエッジ法も考えられる。いずれの干渉計も２台以上の複数台で使用する場合がある。
Examples of the
送信用光源１０から出射された送信用レーザ光Ｌｔは、送信入射部１３に入射され、送信伝送部１７により送信出射部１５まで伝送される。送信用レーザ光Ｌｔは、この送信出射部１５から出射され、測定対象２に照射される。
The transmission laser beam Lt emitted from the
受信用光源１１から出射された受信用レーザ光Ｌｒは、受信入射部１４に入射され、受信伝送部１８により受信出射部１６まで伝送される。受信用レーザ光Ｌｒは、この受信出射部１６から出射され、測定対象２に照射される。
The reception laser beam Lr emitted from the
また、測定対象２から反射する戻り光は、受信出射部１６で受光され、戻り光伝送部１９により干渉計測部１２まで伝送される。
Further, the return light reflected from the
送信伝送部１７と受信伝送部１８と戻り光伝送部１９は、光ファイバ、レンズ、ミラー、プリズムなどの光を伝送する所定の光学機器で構成されている。
The
なお、送信入射部１３と送信出射部１５には、必要に応じて、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒのビームプロファイルを均一化することができる均一化部（図示略）が搭載されてもよい。さらに、送信入射部１３と送信出射部１５には、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒのスポット径Ｄｔ，Ｄｒ（図３）を制御するスポット径調整部（図示略）が搭載されてもよい。
Note that the
なお、均一化部（図示略）とスポット径調整部（図示略）は、光ファイバ、レンズ、ミラー、プリズムなどの光を伝送する所定の光学機器で構成されている。なお、スポット径調整部は、これらに加えて、レンズ間、または、測定対象２と光学系の距離を変化させるマイクロステージなどの微調整機構を組み合わせているものでもよい。
Note that the uniformizing section (not shown) and the spot diameter adjusting section (not shown) are composed of predetermined optical devices such as optical fibers, lenses, mirrors, and prisms that transmit light. In addition to these, the spot diameter adjustment section may be a combination of a fine adjustment mechanism such as a microstage that changes the distance between the lenses or between the
また、スポット径調整部で調整されるレーザ光Ｌｔ，Ｌｒのスポット径Ｄｔ，Ｄｒ（図３）は、円形、楕円形状、四角形のいずれでもよい。シリンドリカルレンズ、非球面レンズなどの所定のスポット形状を得るための光学機器が、対物レンズとして使用されてもよい。 Further, the spot diameters Dt, Dr (FIG. 3) of the laser beams Lt, Lr adjusted by the spot diameter adjustment section may be circular, elliptical, or quadrangular. An optical device for obtaining a predetermined spot shape, such as a cylindrical lens or an aspherical lens, may be used as the objective lens.
このスポット径調整部が、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒを拡大するための拡大用光学機器となっている。このようにすれば、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒを走査することなく、レンズまたはミラーなどの拡大用光学機器で、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒを拡大してその照射領域を拡張することができる。この拡大用光学機器は、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒの少なくともスポット径Ｄｔ，Ｄｒ（図３）を調整する機構である。なお、拡大用光学機器は、平面視で、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒの照射領域の形状を変える機構でもよい。 This spot diameter adjustment section serves as an enlarging optical device for enlarging the laser beams Lt and Lr. In this way, without scanning the laser beams Lt and Lr, it is possible to enlarge the laser beams Lt and Lr using an optical magnifying device such as a lens or mirror to extend the irradiation area. This enlarging optical device is a mechanism for adjusting at least the spot diameters Dt, Dr (FIG. 3) of the laser beams Lt, Lr. Note that the enlarging optical device may be a mechanism that changes the shape of the irradiation area of the laser beams Lt and Lr in plan view.
また、均一化部は、マルチモードファイバを通すことで、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒのプロファイルが結果的に均一になることが期待できる。また、必要に応じて、ホモジナイザが用いられてもよい。さらに、均一化部は、非球面レンズ、アレイレンズなどで構成してもよい。 Furthermore, by passing the multimode fiber through the uniformizing section, it can be expected that the profiles of the laser beams Lt and Lr will become uniform as a result. Further, a homogenizer may be used as necessary. Further, the uniformizing section may be composed of an aspherical lens, an array lens, or the like.
制御用コンピュータ２０は、送信用光源１０と受信用光源１１と干渉計測部１２と送信入射部１３と受信入射部１４と送信出射部１５と受信出射部１６とに接続されている。制御用コンピュータ２０は、これらの機器を制御する。
The
次に、制御用コンピュータ２０のシステム構成を図２に示すブロック図を参照して説明する。なお、図２に示す制御用コンピュータ２０の構成は一例であり、各々の機能を別個の機器に分割してもよいし、統合してもよい。超音波検査装置１の操作は、基本的に制御用コンピュータ２０を用いて行うが、超音波検査装置１の各々の機器に個別に操作部を設けるようにし、個別に操作してもよい。
Next, the system configuration of the
制御用コンピュータ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の超音波検査方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
The
なお、制御用コンピュータ２０の各構成は、必ずしも１つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、１つの制御用コンピュータ２０の構成が、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータで実現されてもよい。
Note that each component of the
制御用コンピュータ２０は、入力部２１と出力部２２と通信部２３と記憶部２４と機器接続部２５と処理回路２６とを備える。
The
入力部２１は、所定の情報の入力を行う。この入力部２１には、制御用コンピュータ２０を使用するユーザの操作に応じて所定の情報が入力される。この入力部２１には、マウスまたはキーボードなどの入力装置が含まれる。つまり、これら入力装置の操作に応じて所定の情報が入力部２１に入力される。
The
出力部２２は、所定の情報の出力を行う。例えば、出力部２２は、ディスプレイである。つまり、制御用コンピュータ２０には、解析結果および評価結果の出力を行うディスプレイなどの画像の表示を行う装置が含まれる。なお、ディスプレイはコンピュータ本体と別体でもよいし、一体でもよい。
The
なお、本実施形態では、画像の表示を行う装置としてディスプレイが例示されているが、その他の態様でもよい。例えば、紙媒体に情報を印字するプリンタがディスプレイの替りとして用いられてもよい。 Note that in this embodiment, a display is exemplified as a device for displaying images, but other modes may be used. For example, a printer that prints information on a paper medium may be used in place of the display.
通信部２３は、インターネットなどの通信回線を介して他のコンピュータと通信を行う。なお、本実施形態では、制御用コンピュータ２０と他のコンピュータがインターネットを介して互いに接続されているが、その他の態様でもよい。例えば、制御用コンピュータ２０と他のコンピュータがＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ（Wide Area Network）または携帯通信網を介して互いに接続されてもよい。
The
記憶部２４は、超音波検査を行うときに必要な各種情報を記憶する。例えば、記憶部２４は、超音波検査時に処理回路２６が実行する各種プログラム、判定に必要な閾値、超音波検査で得られた評価結果などを記憶する。
The
機器接続部２５は、超音波検査装置１が備える各種機器が接続される。例えば、この機器接続部２５には、送信用光源１０と受信用光源１１と干渉計測部１２と送信入射部１３と受信入射部１４と送信出射部１５と受信出射部１６とが接続される。制御用コンピュータ２０は、機器接続部２５を介して各種機器の制御および情報の送受信を行う。つまり、制御用コンピュータ２０は、超音波検査装置１の全体を制御する。なお、この機器接続部２５と各種機器との接続は、有線接続でもよいし、無線接続でもよい。
Various devices included in the
本実施形態の処理回路２６は、例えば、ＣＰＵ、専用または汎用のプロセッサを備える回路である。このプロセッサは、記憶部２４に記憶した各種のプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。また、処理回路２６は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても各種の機能を実現することができる。また、処理回路２６は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。
The
また、処理回路２６は、照射領域制御部２７と解析部２８と評価部２９と警告制御部３０とを含む。これらは、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。
Further, the
照射領域制御部２７は、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、平面視で、母材３と接合施工部４の境界５を含むように拡張する制御を行う。
The irradiation
解析部２８は、干渉計測部１２で得られた超音波信号から超音波Ｕｒの強度および周波数を解析する。なお、この解析部２８の解析結果の一部または全部が出力部２２で出力されてもよい。
The
この解析部２８は、干渉計測部１２で得られた超音波信号、戻り光の強度、測定対象２とレーザ光Ｌｔ，Ｌｒの照射位置との位置関係などの記録機能を有する。さらに、解析部２８は、超音波信号の強度抽出、周波数解析、フィルタリング、加算平均などの信号処理機能を有する。
The
評価部２９は、解析部２８の解析結果から接合施工部４の形状および大きさを評価する。なお、この評価部２９の評価結果の一部または全部が出力部２２で出力されてもよい。
The
評価部２９は、解析部２８で得られた解析結果から、所定の基準に達したものを合格、達しないものを不合格として出力する機能を有する。なお、所定の基準は、超音波信号の強度をベースとし、その強度は、生信号だけでなく、フィルタリング、周波数解析といった信号処理で加工されたものも含まれる。
The
警告制御部３０は、解析部２８の解析結果または評価部２９の評価結果に基づいて、接合施工部４に異常があると判定された場合に、所定の警告を出力部２２で出力する制御を行う。
The
出力部２２は、解析部２８および評価部２９で処理された結果の一部または全部を表示する機能を有する。この出力部２２を構成するものは、一般的なＰＣ用のディスプレイ、テレビの画面などでもよいが、必要に応じて、タッチパネルなどの入力機能を有するものでもよい。さらに、これらを複数台、または何種類かを組み合わせて出力部２２が構成されてもよい。また、必要に応じて、警告が可能であるアラーム機構を付加してもよい。この警告は、ディスプレイに画像として表示されるものでも良いし、ランプによる発光でも良いし、スピーカによる警告音の出力でもよい。例えば、出力部２２は、パトライト（登録商標）、サイレンなどのいずれか、または、これらを組み合わせたものでもよい。
The
図３に示すように、第１実施形態では、送信用レーザ光Ｌｔの照射領域であるスポット径Ｄｔと、受信用レーザ光Ｌｒの照射領域であるスポット径Ｄｒの両方が、平面視で、母材３と接合施工部４との境界５を含むように拡張されている。すなわち、溶接により測定対象２の表面に生じた凹凸を成す部分（施工表面部）のサイズＣｆ以上になるように、スポット径Ｄｔ，Ｄｒが拡張される。
As shown in FIG. 3, in the first embodiment, both the spot diameter Dt, which is the irradiation area of the transmission laser beam Lt, and the spot diameter Dr, which is the irradiation area of the reception laser beam Lr, are It is expanded to include the
ここで、スポット溶接の場合、凹凸を成す部分のサイズＣｆは、スポット溶接時の打痕６（打点）の径である。突き合わせ溶接または裏波溶接の場合、凹凸を成す部分のサイズＣｆは、ビードの幅である。 Here, in the case of spot welding, the size Cf of the uneven portion is the diameter of the dent 6 (dot point) at the time of spot welding. In the case of butt welding or uranami welding, the size Cf of the uneven portion is the width of the bead.
ここで、接合施工部４の径、幅などのサイズＣｗは、打痕６のサイズＣｆよりも小さい場合が殆どである。このため、打痕６のサイズＣｆ以上になるように、スポット径Ｄｔ，Ｄｒが拡張されていれば、母材３と接合施工部４との境界５が、スポット径Ｄｔ，Ｄｒの範囲に含まれるようになる。
Here, the size Cw such as the diameter and width of the joining
なお、送信用レーザ光Ｌｔのスポット径Ｄｔと受信用レーザ光Ｌｒのスポット径Ｄｒのいずれか一方が、凹凸を成す部分のサイズＣｆよりも小さくてもよい。 Note that either the spot diameter Dt of the transmitting laser beam Lt or the spot diameter Dr of the receiving laser beam Lr may be smaller than the size Cf of the uneven portion.
また、送信用レーザ光Ｌｔのスポット径Ｄｔと受信用レーザ光Ｌｒのスポット径Ｄｒのいずれか一方が拡張されるものでもよい。 Further, either the spot diameter Dt of the transmitting laser beam Lt or the spot diameter Dr of the receiving laser beam Lr may be expanded.
送信出射部１５から出射した送信用レーザ光Ｌｔは、測定対象２の表面に照射される。ここで、熱ひずみ、または、表層がアブレーションされることで生じる反力により、入射超音波Ｕｉが発生する。このとき、送信用レーザ光Ｌｔのスポット径Ｄｔは、送信入射部１３または送信出射部１５に搭載されたスポット径調整部（図示略）により、φ０．１ｍｍ程度から打痕６のサイズＣｆ以上までの範囲で調整される。
The transmission laser beam Lt emitted from the
このスポット径調整部は、レンズ、ミラーなどのいくつかの光学機器から成る。これら部品の間の距離、測定対象２との距離を変化させることで、スポット径Ｄｔが調整可能となる。また、シリンドリカルレンズ、非球面レンズを組み合わせることで、円形以外のスポットが形成できるため、必要に応じて、発生する入射超音波Ｕｉに任意の指向性を持たせることもできる。
This spot diameter adjustment section consists of several optical devices such as lenses and mirrors. By changing the distance between these parts and the distance to the
なお、送信入射部１３または送信出射部１５に均一化部（図示略）が搭載されている場合には、送信用レーザ光Ｌｔのスポット径Ｄｔ全体でのエネルギー分布が均一となり、安定した入射超音波Ｕｉの送信が可能となる。
Note that if the
ここで、入射超音波Ｕｉは、縦波、横波、表面波などの様々なモードが励起されるが、いずれのモードの波も入射超音波Ｕｉと総称する。この入射超音波Ｕｉは、送信用レーザ光Ｌｔが照射された一方の母材３の中を伝播し、接合施工部４に到達する。ここで、母材３同士が接合されている部分を通って、送信用レーザ光Ｌｔが照射されていない他方の母材３に超音波が透過していく。この透過していく超音波を透過超音波Ｕｔとする。この透過超音波Ｕｔも、様々なモードが想定されるが、いずれのモードの波も透過超音波Ｕｔと総称する。
Here, various modes such as longitudinal waves, transverse waves, and surface waves are excited in the incident ultrasonic wave Ui, but waves of any mode are collectively referred to as the incident ultrasonic wave Ui. This incident ultrasonic wave Ui propagates through one of the
図４に示すように、透過超音波Ｕｔは、接合施工部４を通過し、他方の母材３の端から超音波の反射が発生する。発生した反射波を反射超音波Ｕｒとする。この反射超音波Ｕｒも、様々なモードが想定されるが、いずれのモードの波も反射超音波Ｕｒと総称する。
As shown in FIG. 4, the transmitted ultrasonic wave Ut passes through the joining
入射超音波Ｕｉ、透過超音波Ｕｔ、反射超音波Ｕｒは、伝播してきた経路を逆にたどり、最終的には、最初に送信用レーザ光Ｌｔが照射された一方の母材３の表面に到達する。ここで、透過超音波Ｕｔおよび反射超音波Ｕｒのエネルギー総量は、透過した接合施工部４の面積である実接合面積Ｊａ（図示略）に依存して変化する。すなわち、透過超音波Ｕｔおよび反射超音波Ｕｒは、実接合面積Ｊａが大きければ十分な強度となるが、小さければ強度が低下する。また、それぞれ透過する周波数成分も変化することが想定される。よって、透過超音波Ｕｔまたは反射超音波Ｕｒを測定し、その強度を解析することで実接合面積Ｊａが推定できる。さらに、接合施工部４の形状を推定することができる。
The incident ultrasonic wave Ui, the transmitted ultrasonic wave Ut, and the reflected ultrasonic wave Ur follow the propagation path in the opposite direction, and finally reach the surface of the
透過超音波Ｕｔおよび反射超音波Ｕｒの測定には、受信用光源１１と干渉計測部１２とが用いられる（図１）。例えば、受信出射部１６から出射した受信用レーザ光Ｌｒは、測定対象２の表面に照射される。このとき、受信用レーザ光Ｌｒのスポット径Ｄｒは、受信入射部１４または受信出射部１６に搭載されたスポット径調整部（図示略）により、φ０．１ｍｍ程度から打痕６のサイズＣｆ以上までの範囲で調整される。
A
このスポット径調整部は、レンズ、ミラーなどのいくつかの光学機器から成る。これら部品の間の距離、測定対象２との距離を変化させることで、スポット径Ｄｒが調整可能となる。
This spot diameter adjustment section consists of several optical devices such as lenses and mirrors. By changing the distance between these parts and the distance to the
照射された受信用レーザ光Ｌｒは、測定対象２の表面で反射される。ここで、測定対象２の表面が、入射超音波Ｕｉ、透過超音波Ｕｔ、反射超音波Ｕｒの影響で振動していると、振幅変調、位相変調、反射角度の変化などの影響を受けた超音波信号の成分を含む戻り光となる。この戻り光は、再び受信出射部１６で集光され、戻り光伝送部１９を通り、干渉計測部１２に伝送される。
The irradiated reception laser beam Lr is reflected by the surface of the
戻り光は、干渉計測部１２で干渉計測され、超音波Ｕｒの波形に応じて、振幅が変化している電圧信号が得られる。この電圧信号は、制御用コンピュータ２０の解析部２８で超音波信号として記録される。また、解析部２８は、得られた超音波信号に、平均化処理、移動平均、フィルタリング、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）、ウェーブレット変換、その他の種類の信号処理を行うことも可能である。
The returned light is interferometrically measured by the
制御用コンピュータ２０の評価部２９は、実接合面積Ｊａ（図示略）について、超音波信号の信号強度の評価を行う。ここで、評価部２９は、この信号強度が予め定められた基準強度を満たすか否かを判定し、その接合施工部４が健全であるか否かを評価する。
The
制御用コンピュータ２０の警告制御部３０は、画面への表示、警告音の出力、発光などの態様により、予め定められた基準を満たさない評価結果が得られたことをユーザに知らせる機能を持つ。
The
なお、制御用コンピュータ２０は、第１実施形態で述べたシステム構成の全部または一部を制御する機能を持つ。なお、制御用コンピュータ２０は、ＬＡＮなどを介して遠隔地から、各種機器を制御することが可能である。その際、出力部２２で出力される内容、例えば、警告の出力などは、遠隔地でユーザが参照することができる。
Note that the
次に、制御用コンピュータ２０が実行する超音波検査処理について図５のフローチャートを用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照する。以下のステップは、超音波検査処理に含まれる少なくとも一部であり、他のステップが超音波検査処理に含まれていてもよい。
Next, the ultrasonic inspection process executed by the
まず、ステップＳ１において、制御用コンピュータ２０（図１）は、送信用光源１０を制御し、送信用レーザ光Ｌｔの発振を開始する。ここで、照射領域制御部２７（図２）は、スポット径調整部（図示略）を制御し、送信用レーザ光Ｌｔのスポット径Ｄｔ（照射領域）を、平面視で、母材３と接合施工部４の境界５が含まれように拡張する（図３）。
First, in step S1, the control computer 20 (FIG. 1) controls the
次のステップＳ２において、制御用コンピュータ２０（図１）は、受信用光源１１を制御し、受信用レーザ光Ｌｒの発振を開始する。ここで、照射領域制御部２７（図２）は、スポット径調整部（図示略）を制御し、受信用レーザ光Ｌｒのスポット径Ｄｒ（照射領域）を、平面視で、母材３と接合施工部４の境界５が含まれように拡張する（図３）。
In the next step S2, the control computer 20 (FIG. 1) controls the
なお、照射領域制御部２７は、接合施工部４が有ると予測（推定）される領域（範囲）よりも、送信用レーザ光Ｌｔおよび受信用レーザ光Ｌｒの照射領域が大きくなるように拡張する。なお、接合施工部４が有る領域の全てが照射領域に含まれていなくてもよく、接合施工部４が有る領域の少なくとも一部が照射領域に含まれ、その照射領域に境界５が含まれていればよい。
Note that the irradiation
次のステップＳ３において、制御用コンピュータ２０（図１）は、干渉計測部１２を制御し、戻り光の受信を開始する。
In the next step S3, the control computer 20 (FIG. 1) controls the
次のステップＳ４において、干渉計測部１２（図１）は、受信用レーザ光Ｌｒを測定対象２に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する。抽出された超音波信号は、制御用コンピュータ２０に送られる。
In the next step S4, the interference measurement unit 12 (FIG. 1) performs interference measurement on the return light reflected when the
次のステップＳ５において、制御用コンピュータ２０の解析部２８（図２）は、干渉計測部１２で得られた超音波信号から超音波Ｕｒの強度および周波数を解析する。
In the next step S5, the analysis section 28 (FIG. 2) of the
次のステップＳ６において、制御用コンピュータ２０の評価部２９（図２）は、解析部２８の解析結果から接合施工部４の形状および大きさを評価する。
In the next step S6, the evaluation section 29 (FIG. 2) of the
次のステップＳ７において、制御用コンピュータ２０の出力部２２（図２）は、解析部２８の解析結果または評価部２９の評価結果の少なくとも一方を出力する。例えば、ディスプレイが、これらの結果を表示する。
In the next step S7, the output section 22 (FIG. 2) of the
なお、解析部２８および評価部２９にそれぞれの結果の一部または全部が、ディスプレイで表示されるが、これらの表示の有無を適宜切り替えてもよい。また、評価に用いる強度条件、照射しているレーザ光Ｌｔ，Ｌｒの出力およびスポット径Ｄｔ，Ｄｒ（図３）などの情報もディスプレイに表示可能である。
Note that a part or all of the results of each of the
次のステップＳ８において、制御用コンピュータ２０の警告制御部３０（図２）は、解析部２８の解析結果または評価部２９の評価結果に基づいて、接合施工部４に異常があるか否かを判定する。ここで、接合施工部４に異常がない場合（ステップＳ８でＮＯの場合）は、制御用コンピュータ２０は、超音波検査処理を終了する。一方、接合施工部４に異常がある場合（ステップＳ８でＹＥＳの場合）は、ステップＳ９に進む。
In the next step S8, the warning control section 30 (FIG. 2) of the
ステップＳ９において、警告制御部３０は、所定の警告を出力部２２で出力する制御を行う。そして、制御用コンピュータ２０は、超音波検査処理を終了する。
In step S9, the
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わってもよい。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されてもよい。 Note that although the flowchart of this embodiment shows an example in which each step is executed in series, the sequential relationship of each step is not necessarily fixed, and even if the sequential relationship of some steps is swapped. good. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.
第１実施形態では、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒの照射領域を拡大することで、測定精度と速度を両立させて溶接の品質を保証することができる。 In the first embodiment, by expanding the irradiation area of the laser beams Lt and Lr, it is possible to achieve both measurement accuracy and speed and to guarantee the quality of welding.
次に、変形例１について図６を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
Next,
変形例１では、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒの一方の照射領域が、拡張されていない点状を成す照射スポットＰであり、超音波検査装置１は、この照射スポットＰを移動させるための走査部４０を備える。
In
例えば、図６に示すように、走査部４０が受信出射部１６に設けられている。受信用レーザ光Ｌｒが受信出射部１６から出射され、測定対象２に照射された部分が照射スポットＰである。照射スポットＰの照射位置が走査部４０により移動される。この変形例１では、接合施工部４が有る範囲に、照射スポットＰが照射される。
For example, as shown in FIG. 6, a
より詳しく説明すると、送信用レーザ光Ｌｔのスポット径Ｄｔが、打痕６のサイズＣｆの径以上になるように、送信用レーザ光Ｌｔが測定対象２に照射される。ここで、受信用レーザ光Ｌｒは、φ０．１ｍｍ程度の照射スポットＰとして、測定対象２に照射される。そして、走査部４０により、受信用レーザ光Ｌｒの照射スポットＰが、２次元格子状に順次照射される。
To explain in more detail, the transmitting laser beam Lt is irradiated onto the
走査部４０は、ガルバノスキャナのような光学ミラーを機械的に角度調整する方法で、照射スポットＰを走査することを想定している。また、走査部４０は、駆動ステージを組み合わせたものでもよい。
The
なお、受信用レーザ光Ｌｒを拡張して照射し、送信用レーザ光Ｌｔを点状（照射スポットＰ）にして、走査部４０により走査することも可能である。
Note that it is also possible to extend and irradiate the receiving laser beam Lr, make the transmitting laser beam Lt into a dot (irradiation spot P), and scan it with the
また、変形例１の場合、受信用レーザ光Ｌｒのそれぞれの照射スポットＰで得られる超音波信号から、接合施工部４の径、幅などのサイズＣｗ（図３）を求めることができる。さらに、このサイズＣｗに対して、予め、合格となる基準強度を定めておき、合否判定を行うことも可能である。また、これらの合否結果は、履歴として表示、記録、呼び出しが可能である。
Further, in the case of
変形例１では、走査部４０により照射スポットＰを移動させながら、測定対象２の様々な部分にレーザ光Ｌｔ，Ｌｒが照射されるため、接合施工部４の形状などの情報の取得が可能になる。
In modification example 1, various parts of the
次に、変形例２について図７を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
Next,
変形例２では、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒが、接合施工部４を挟んで対向する位置に照射される。
In Modified Example 2, the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr are irradiated to positions facing each other with the
図７に示すように、送信出射部１５と受信出射部１６とが、測定対象２を挟んで対向する位置に設けられる。そして、送信出射部１５から送信用レーザ光Ｌｔが、測定対象２の一方の面に照射される。さらに、受信出射部１６から受信用レーザ光Ｌｒが、測定対象２の他方の面に照射される。これにより、透過超音波Ｕｔのみを測定することができる。
As shown in FIG. 7, the transmitting and emitting
変形例２では、接合施工部４を通過した透過超音波Ｕｔのみにより、接合施工部４の大きさを評価できるため、測定精度と測定速度を向上させることができる。
In the second modification, the size of the
次に、変形例３について図８を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
Next,
前述の実施形態では、スポット溶接の場合を例示したが、超音波検査装置１が検査対象とするものは、スポット溶接以外の他の態様で溶接された接合施工部４でもよい。
In the above-described embodiment, the case of spot welding is illustrated, but the object to be inspected by the
例えば、図８に示すように、測定対象２Ａとして、２つの母材３Ａの端部同士が裏波溶接されている場合がある。この裏波溶接は、例えば、配管の外側から内側に向けて溶接施工を行い、母材３Ａの内側にも溶接ビードである接合施工部４が突出する施工である。しかし、母材３Ａの裏側に出る溶接ビードは、配管の内部にあるため、その形状を把握することが難しい。ここで、本実施形態の超音波検査装置１であれば、超音波Ｕｉ，Ｕｔを用いて母材３Ａの裏側の溶接ビードの形状を把握することができるため、裏波溶接の施工の品質を担保するのに有用である。
For example, as shown in FIG. 8, the ends of two
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図９を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described using FIG. 9. Incidentally, with appropriate reference to the above-mentioned drawings, the same reference numerals are given to the same constituent parts as those shown in the above-described embodiment, and redundant explanation will be omitted.
第２実施形態の超音波検査装置１Ａは、前述の第１実施形態の構成に加えて、表面読取部５０を備える。この表面読取部５０は、制御用コンピュータ２０に接続されている。
The
表面読取部５０は、測定対象２に送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒを照射する前に、溶接により測定対象２の表面に生じた凹凸を成す部分の範囲を読み取る機器である。
The
また、第２実施形態の制御用コンピュータ２０の照射領域制御部２７（図２）は、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒの少なくとも一方のスポット径Ｄｔ，Ｄｒ（図３）を、表面読取部５０で読み取られた範囲よりも大きくする制御を行う。このようにすれば、測定対象２の表面に生じた凹凸を成す部分（例えば、打痕６）を、接合施工部４の範囲を推定する基準とすることができる。そして、この基準に基づいて、接合施工部４と母材３の境界５を含むように、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒのスポット径Ｄｔ，Ｄｒを拡大することができる。
The irradiation area control unit 27 (FIG. 2) of the
ここで、表面読取部５０は、カメラ、ステレオカメラ、パタン型レーザなどの機器で構成される。なお、これら機器を複数台または組み合せて表面読取部５０が構成されてもよい。このとき、送信用レーザ光Ｌｔまたは受信用レーザ光Ｌｒが、迷光として入り込まないように、シャッタなどが表面読取部５０に設けられてもよい。
Here, the
表面読取部５０より測定対象２の表面を読み取るステップは、基本的に、前述のフローチャート（図５）のステップＳ１の前に設けるようにするが、場合によっては、ステップＳ１の後ろ、または、ステップＳ１と同時に実行するものでもよい。
The step of reading the surface of the
表面読取部５０により、測定対象２の表面に生じた凹凸を成す部分のサイズＣｆが推定される。その推定方法は、表面読取部５０で得られたカメラの画像から、パタン抽出による閾値処理をするものでもよいし、ステレオカメラとレーザパタンと組み合わせた３次元形状計測などでもよい。
The
表面読取部５０で得られた測定対象２の表面の読取結果は、制御用コンピュータ２０の評価部２９（図２）に送られる。この読取結果により、凹凸を成す部分のサイズＣｆが、製造上規定の範囲であれば１次合格とし、それより大きい場合、または、小さい場合は、１次不合格とし、その判定結果をディスプレイ（出力部２２）などに表示する。また、凹凸を成す部分のサイズＣｆだけでなく、表面の凹凸の度合いまで測定できる場合は、その値もディスプレイに表示してもよいし、基準となる表面粗さを設けている場合には、その基準が合否判定に用いられてもよい。
The reading result of the surface of the
第２実施形態では、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒを照射するときに、測定対象２の表面の状態に応じた照射を行うことができる。また、接合施工部４が有る範囲を予測できるようになり、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方を、母材３と接合施工部４の境界５を含むように拡張することができる。
In the second embodiment, when irradiating the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr, it is possible to perform irradiation according to the state of the surface of the
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図１０を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described using FIG. 10. Incidentally, with appropriate reference to the above-mentioned drawings, the same reference numerals are given to the same constituent parts as those shown in the above-described embodiment, and redundant explanation will be omitted.
第３実施形態の超音波検査装置１Ｂは、前述の第１実施形態の構成に加えて、表面改質部６０と酸化抑制部６１とを備える。これら表面改質部６０と酸化抑制部６１は、制御用コンピュータ２０に接続されている。なお、超音波検査装置１Ｂは、表面改質部６０と酸化抑制部６１のいずれか一方を備える構成でもよい。
The
表面改質部６０は、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒが照射される測定対象２の表面を均質化する機器である。
The
例えば、表面改質部６０は、測定対象２の表面を研削するためのグラインダ、ワイヤブラシなどの切削機構の場合がある。また、表面改質部６０は、所定の媒体６２を用いて非接触で測定対象２の表面を加工できるレーザ、サンドブラスト、ドライアイスブラストといったショットブラスト系の加工機構の場合ある。また、表面改質部６０は、測定対象２の表面に、耐高温用のインク、塗装、または、薄膜金属などを塗布する機構の場合がある。
For example, the
ここで、測定対象２の表面に塗布する材料は、他の研削装置の研削に耐えられ、かつ高温に耐えられ、送信用レーザ光Ｌｔによりアブレーションする材料、または、受信用レーザ光Ｌｒの波長に対して反射率の高い塗布材でもよい。なお、この塗布材は、表面改質部６０で塗布されるだけでなく、検査前または検査中に検査員または溶接作業員が塗布するものでもよい。
Here, the material applied to the surface of the
表面改質部６０による測定対象２の表面の改質は、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒの照射領域の少なくとも一方で行われればよい。ここで、測定対象２の表面の改質は、超音波送受信の前段階で行う必要がある。
The modification of the surface of the
酸化抑制部６１は、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方を不活性ガス６３の雰囲気で覆い、測定対象２の表面の酸化を抑制する機器である。
The
例えば、酸化抑制部６１は、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒを照射する面に、不活性ガス６３を吹き付ける機構である。この吹き付けた不活性ガス６３を効率的に充填するために、簡易的なチャンバ内に測定対象２が設けられてもよい。
For example, the
ここで、使用する不活性ガス６３は、一般的に使われるヘリウム、ネオン、アルゴンといった希ガス類、または、窒素などでよく、その他の化学的に安定なガスであればいずれでもよい。
The
なお、図１０では、測定対象２の一方に照射する形態を例示しているが、表面改質部６０および酸化抑制部６１が測定対象２を挟み込む両面にも配置されてもよい。このようにすれば、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒとが、それぞれ測定対象２の表裏面の双方に照射される態様にも対応できるようになる。
In addition, although FIG. 10 illustrates a form in which irradiation is applied to one side of the
第３実施形態では、表面改質部６０が設けられていることで、測定対象２の表面が個体差によらず一定になる。このため、測定対象２の表面の超音波Ｕｉの励起および戻り光の反射が一定の条件で行われるようになり、超音波Ｕｉの送受信効率を向上させることができる。
In the third embodiment, by providing the
また、超音波Ｕｉ，Ｕｒの送信側、受信側ともに表面の粗さ、色によって、超音波Ｕｉ，Ｕｒの送受信効率が異なることが分かっている。第３実施形態では、表面改質部６０が設けられていることで、測定対象２の表面の色または荒れ具合を一定に保つことで、超音波Ｕｉ，Ｕｒの送受信効率に影響する、測定対象２の個体差を無くすことができる。これにより、測定対象２の個体差によらない安定した計測が可能となる。
Further, it is known that the transmission and reception efficiency of the ultrasonic waves Ui and Ur differs depending on the surface roughness and color on both the transmitting side and the receiving side of the ultrasonic waves Ui and Ur. In the third embodiment, by providing the
また、酸化抑制部６１が設けられていることで、測定対象２の表面の酸化を抑制し、この表面変色または変形を防止することができ、安定して測定を行うことができる。
Further, by providing the
また、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒが照射される面に不活性ガス６３が吹き付けられることで、レーザ光Ｌｔ，Ｌｒによる加熱で測定対象２の表面が一瞬高温になったときに、空気中の酸素で酸化されて変色したり変形したりすることを防止することができる。
In addition, by spraying the
超音波検査装置１，１Ａ，１Ｂおよび超音波検査方法が第１実施形態（変形例１～３）から第３実施形態に基づいて説明されているが、いずれかの実施形態において適用された構成が他の実施形態に適用されてもよいし、各実施形態において適用された構成が組み合わされてもよい。
Although the
前述の制御用コンピュータ２０は、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＣＰＵおよび専用のチップなどのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤおよびＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスおよびキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。この制御用コンピュータ２０は、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
The
なお、この制御用コンピュータ２０で実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。追加的または代替的に、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶されて提供される。
Note that the program executed by the
また、この制御用コンピュータ２０で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータに格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。また、この制御用コンピュータ２０は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用回線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
Further, the program executed by the
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、送信用レーザ光Ｌｔと受信用レーザ光Ｌｒが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、母材３と接合施工部４の境界５を含むように拡張されていることにより、溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる。
According to at least one embodiment described above, at least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr includes the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments or modifications thereof are within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
１，１Ａ，１Ｂ…超音波検査装置、２，２Ａ…測定対象、３，３Ａ…母材、４…接合施工部、５…境界、６…打痕、１０…送信用光源、１１…受信用光源、１２…干渉計測部、１３…送信入射部、１４…受信入射部、１５…送信出射部、１６…受信出射部、１７…送信伝送部、１８…受信伝送部、１９…戻り光伝送部、２０…制御用コンピュータ、２１…入力部、２２…出力部、２３…通信部、２４…記憶部、２５…機器接続部、２６…処理回路、２７…照射領域制御部、２８…解析部、２９…評価部、３０…警告制御部、４０…走査部、５０…表面読取部、６０…表面改質部、６１…酸化抑制部、６２…媒体、６３…不活性ガス。 1, 1A, 1B...Ultrasonic inspection device, 2, 2A...Measurement object, 3, 3A...Base material, 4...Joining area, 5...Boundary, 6...Damage, 10...Light source for transmission, 11...For reception Light source, 12... Interference measurement section, 13... Transmission incidence section, 14... Reception incidence section, 15... Transmission emission section, 16... Reception emission section, 17... Transmission transmission section, 18... Reception transmission section, 19... Return light transmission section , 20... Control computer, 21... Input section, 22... Output section, 23... Communication section, 24... Storage section, 25... Equipment connection section, 26... Processing circuit, 27... Irradiation area control section, 28... Analysis section, 29...Evaluation section, 30...Warning control section, 40...Scanning section, 50...Surface reading section, 60...Surface modification section, 61...Oxidation suppression section, 62...Medium, 63...Inert gas.
Claims (9)
前記測定対象に照射して前記超音波で計測を行うための受信用レーザ光を発振する受信用光源と、
前記受信用レーザ光を前記測定対象に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する干渉計測部と、
前記超音波信号に基づいて、前記接合施工部の形状および大きさを評価する評価部と、
を備え、
前記送信用レーザ光と前記受信用レーザ光が照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、前記母材と前記接合施工部の境界を含むように拡張されており、
前記評価部は、前記受信用光源と前記干渉計測部とを用いて透過超音波または反射超音波を測定し、その強度を解析することで、前記接合施工部の大きさである実接合面積を推定し、前記接合施工部の形状を推定し、前記接合施工部が健全であるか否かを評価する、
超音波検査装置。 a transmitting light source that oscillates a transmitting laser beam for generating ultrasonic waves by irradiating it onto a measurement target having at least two base materials joined to each other by welding and the welded joint construction section;
a reception light source that oscillates a reception laser beam for irradiating the measurement target to perform measurement with the ultrasonic wave;
an interference measurement unit that extracts an ultrasonic signal by interferometrically measuring returned light reflected when the receiving laser beam is irradiated to the measurement target;
an evaluation unit that evaluates the shape and size of the joint construction part based on the ultrasonic signal;
Equipped with
At least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light is expanded to include a boundary between the base material and the joining construction part,
The evaluation unit measures transmitted ultrasound or reflected ultrasound using the reception light source and the interference measurement unit, and analyzes the intensity to determine the actual bonding area, which is the size of the bonding area. estimating the shape of the joint construction part, and evaluating whether the joint construction part is sound.
Ultrasonic inspection equipment.
請求項１に記載の超音波検査装置。 An enlarging optical device for enlarging the transmitting laser light or the receiving laser light is provided on at least one of the respective emission parts that emit the transmitting laser light and the receiving laser light.
The ultrasonic testing device according to claim 1.
請求項１または請求項２に記載の超音波検査装置。 The transmitting laser light and the receiving laser light are irradiated to opposing positions with the joining construction part in between.
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項１または請求項２に記載の超音波検査装置。 Before irradiating the transmitting laser beam and the receiving laser beam, a surface reading unit is provided that reads a range of a portion forming an uneven portion formed on the surface of the measurement target by the welding.
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項４に記載の超音波検査装置。 comprising an irradiation area control unit that makes a spot diameter of at least one of the transmitting laser beam and the receiving laser beam larger than the range read by the surface reading unit;
The ultrasonic testing device according to claim 4.
請求項１または請求項２に記載の超音波検査装置。 The irradiation area of one of the transmitting laser beam and the receiving laser beam is an unexpanded irradiation spot, and includes a scanning unit for moving the irradiation spot.
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項１または請求項２に記載の超音波検査装置。 comprising a surface modification unit that homogenizes the surface of the measurement target that is irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light;
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項１または請求項２に記載の超音波検査装置。 an oxidation suppressing unit that covers at least one of the respective irradiation regions irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light with an inert gas atmosphere and suppresses oxidation of the surface of the measurement target;
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
前記測定対象に照射して前記超音波で計測を行うための受信用レーザ光を受信用光源が発振するステップと、
干渉計測部が、前記受信用レーザ光を前記測定対象に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出するステップと、
評価部が、前記超音波信号に基づいて、前記接合施工部の形状および大きさを評価するステップと、
を含み、
前記送信用レーザ光と前記受信用レーザ光が照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、前記母材と前記接合施工部の境界を含むように拡張されており、
前記評価するステップで、前記受信用光源と前記干渉計測部とを用いて透過超音波または反射超音波を測定し、その強度を解析することで、前記接合施工部の大きさである実接合面積を推定し、前記接合施工部の形状を推定し、前記接合施工部が健全であるか否かを評価する、
超音波検査方法。 At least two base materials are joined to each other by welding, and a transmitting light source oscillates a transmitting laser beam for irradiating a measuring object having a welded joint portion to generate an ultrasonic wave. ,
a step in which a receiving light source oscillates a receiving laser beam for irradiating the measurement target to perform measurement with the ultrasonic wave;
an interference measuring unit interferometrically measuring return light reflected when the receiving laser beam is irradiated to the measurement target to extract an ultrasonic signal;
an evaluation unit evaluating the shape and size of the joint construction part based on the ultrasonic signal;
including;
At least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light is expanded to include a boundary between the base material and the joining construction part,
In the evaluating step, the transmitted ultrasound or reflected ultrasound is measured using the receiving light source and the interference measurement unit, and the intensity thereof is analyzed to determine the actual bonding area, which is the size of the bonding area. estimating the shape of the joint construction part, and evaluating whether the joint construction part is sound.
Ultrasonic testing method.
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