(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部に沿う複数の測定箇所から収集された超音波応答信号を処理し、前記溶接部における欠陥の存在を決定する方法であって、
前記測定箇所の各々からの超音波応答信号をフィルタリングし、前記測定箇所の各々に対して複数のフィルタリング済み応答信号を生成する段階であって、各フィルタリング済み応答信号は特定種類の欠陥に対応するという段階と、
前記測定箇所の各々に対する前記複数のフィルタリング済み応答信号に基づき、前記溶接部に対する複数のエネルギ分布を算出する段階と、
各エネルギ分布を、対応する基準エネルギ分布と比較し、前記溶接部における欠陥の存在を決定する段階とを有する、方法。
【請求項２】
前記超音波応答信号は、
前記測定箇所の各々からの前記超音波応答信号を、複数個のマザー・ウェーブレットによる離散ウェーブレット変換により分解して、前記マザー・ウェーブレットの各々に対応する複数群のウェーブレット係数を生成し、
前記複数群のウェーブレット係数を帯域通過フィルタリングすることで、前記溶接部中における欠陥に感応する超音波応答信号の周波数範囲を分離し、且つ、
各群のフィルタリング済みウェーブレット係数を逆離散ウェーブレット変換により再構成することで前記複数のフィルタリング済み応答信号を生成する、
ことによりフィルタリングされる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
各エネルギ分布は、前記溶接部に対する合計エネルギ差分布を算出することにより、対応する基準エネルギ分布と比較される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
複数の試験サンプルからの対応するエネルギ分布を平均することにより前記基準エネルギ分布を決定する段階を更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
欠陥の存在に関して溶接部を試験する方法であって、
前記溶接部に沿う複数の測定箇所において超音波信号を誘起する段階と、
前記溶接部に沿う前記測定箇所の各々に対して超音波応答信号を収集する段階と、
前記測定箇所の各々からの前記超音波応答信号を、
前記超音波応答信号を、複数個のマザー・ウェーブレットによる離散ウェーブレット変換により分解して、各マザー・ウェーブレットに対応する複数群のウェーブレット係数を生成し、
前記複数群のウェーブレット係数を帯域通過フィルタリングすることで、前記溶接部中における欠陥に感応する周波数範囲を分離し、且つ、
各群のフィルタリング済みウェーブレット係数を逆離散ウェーブレット変換により再構成することで、各測定箇所に対して複数のフィルタリング済み応答信号を生成する、
ことによりフィルタリングする段階と、
前記測定箇所の各々に対する前記複数のフィルタリング済み応答信号に基づき、前記溶接部に対する複数のエネルギ分布を算出する段階と、
前記複数のエネルギ分布の各々を、対応する基準エネルギ分布と比較することで、前記溶接部中における欠陥の存在を決定する段階とを有する、方法。
【請求項６】
各エネルギ分布は、前記溶接部に対する合計エネルギ差分布を算出することにより、対応する基準エネルギ分布と比較される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
複数の試験サンプルからの対応するエネルギ分布を平均することにより前記基準エネルギ分布を決定する段階を更に有する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
各測定箇所に対する前記超音波応答信号は、0.977MHz〜1.464MHzの周波数範囲を分離すべくフィルタリングされる、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記誘起された超音波信号は200kHz〜15MHzの周波数成分を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
超音波信号は、前記溶接部が配置される試験サンプルの表面上へとパルス式レーザ源の出力ビームを導向することにより誘起される、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記パルス式レーザ源は融除動作モードで動作される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶接部中で前記測定箇所の各々においては複数の超音波信号が誘起され、且つ、
前記測定箇所の各々においては複数の超音波応答信号が収集され且つ平均される、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
制御器と、音響信号生成器と、音響信号検出器と、位置決めデバイスとを有する、溶接部中の欠陥の存在を決定する欠陥検出システムであって、
前記音響信号生成器、前記音響信号検出器および前記位置決めデバイスは前記制御器に対して電気的に接続され、且つ、
前記制御器は、
前記溶接部に沿う複数の測定箇所において前記音響信号生成器により超音波信号を誘起し、
前記音響信号検出器により前記測定箇所の各々から超音波応答信号を収集すると共に、該超音波応答信号を、前記制御器と作用的に組み合わされたメモリ内に記憶し、
前記測定箇所の各々から収集された前記超音波応答信号をフィルタリングし、前記測定箇所の各々に対して複数のフィルタリング済み応答信号であって各フィルタリング済み応答信号が特定種類の欠陥に対応するというフィルタリング済み応答信号を生成し、
前記測定箇所の各々に対する前記複数のフィルタリング済み応答信号に基づき、前記溶接部に対する複数のエネルギ分布を算出し、且つ、
各エネルギ分布を、対応する基準エネルギ分布と比較し、前記溶接部における欠陥の存在を決定する、
ようにプログラムされる、欠陥検出システム。
【請求項１４】
前記音響信号生成器はパルス式レーザ源である、請求項１３に記載の欠陥検出システム。
【請求項１５】
前記音響信号検出器はEMATセンサである、請求項１３に記載の欠陥検出システム。
【請求項１６】
前記制御器は、
前記超音波応答信号を、複数個のマザー・ウェーブレットによる離散ウェーブレット変換により分解して、前記マザー・ウェーブレットの各々に対応する複数群のウェーブレット係数を生成し、
前記複数群のウェーブレット係数を帯域通過フィルタリングすることで、前記溶接部中における欠陥に感応する超音波応答信号の周波数範囲を分離し、且つ、
各群のフィルタリング済みウェーブレット係数を逆離散ウェーブレット変換により再構成することで前記複数のフィルタリング済み応答信号を生成する、
ことにより、前記超音波応答信号をフィルタリングすべくプログラムされる、請求項１３に記載の欠陥検出システム。
【請求項１７】
前記制御器は、前記溶接部に対する合計エネルギ差分布を算出することにより、前記複数のエネルギ分布を、対応する基準エネルギ分布と比較すべくプログラムされる、請求項１３に記載の欠陥検出システム。
【請求項１８】
前記制御器は、前記溶接部に沿う箇所であって低エネルギ閾値より小さい合計エネルギ差を有するという箇所を特定することにより、前記溶接における欠陥の存在を決定すべくプログラムされる、請求項１７に記載の欠陥検出システム。
【請求項１９】
前記欠陥検出システムは、前記制御器に対して接続された表示器を更に有し、且つ、
前記制御器は、前記溶接部は欠陥を含む又は欠陥が無いという表示を前記表示器に対して提供すべくプログラムされる、請求項１３に記載の欠陥検出システム。
【請求項２０】
前記表示器は前記制御器に対して接続されたディスプレイであり、且つ、前記制御器は、前記溶接部内において特定された欠陥の存在および箇所を前記ディスプレイ上に表示すべくプログラムされる、請求項１９に記載の欠陥検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は概略的に、溶接構造体における欠陥を検出する方法およびシステムに関し、より詳細には、溶接構造体における欠陥を超音波探傷検査(ultrasonic inspection)により検出する方法、および、該方法を利用する欠陥検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、自動車の構成要素、航空機の構成要素、高重量の機器および機械の如き多様な製造品を製造するために、一般的には、金属部材同士を結合させるべく種々の溶接技術が利用される。溶接部の品質は、該溶接部が採用される溶接構造体の構造的一体性において重要な役割を果たすことがある。しかし、溶接操作もしくは結合操作の間においては、溶接部に欠陥が導入もしくは形成されることがある。斯かる欠陥としては、ブローホール、ボイド、ポロシティ、および、不十分な溶込み深さが挙げられる。これらの欠陥の各々は、溶接構造体の荷重担持能力を低下させることがある。たとえば、一定の種類の欠陥は、溶接部および溶接構造体の静的強度、動的強度および疲労強度に影響し得る応力集中部もしくは応力集中物として作用することがある。故に、溶接部における潜在的欠陥を正確に検出かつ位置決定することが重要である。
【０００３】
自動式のもしくはロボット式の溶接システムなどにより溶接部が自動的に形成されるとき、溶接部の品質は、製造された溶接構造体の無作為なサンプルを破壊的に試験することにより評価され得る。しかし切断チェックの如き破壊試験は、時間が掛かり得ると共に、過剰な製品廃棄物をもたらし得る。更に、斯かる破壊試験方法の自動化は可能でないこともある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶接部における欠陥を検出するために、種々の非破壊試験技術を開発する試みは為されてきた。しかし、これらの技術の殆どは、容易には製造環境に取入れられ得ない。更に、欠陥を検出すべく斯かる技術に採用される方法論は、欠陥と、製造された部材に取入れられた通常的な特定構造とを区別できないこともある。
【０００５】
故に、溶接構造体における溶接部の欠陥を検出するための代替的な方法およびシステムに対する要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施例において、溶接部に沿う複数の測定箇所から収集された超音波応答信号を処理し、上記溶接部における欠陥の存在を決定する方法は、各測定箇所からの超音波応答信号をフィルタリングし、各測定箇所に対して複数のフィルタリング済み応答信号を生成する段階であって、各フィルタリング済み応答信号は特定種類の欠陥に対応するという段階を含み得る。その後、上記測定箇所の各々に対する上記複数のフィルタリング済み応答信号に基づき、上記溶接部に対して複数のエネルギ分布が算出され得る。各エネルギ分布は、対応する基準エネルギ分布と比較され、上記溶接部における欠陥の存在が決定され得る。
【０００７】
別実施例において、欠陥の存在に関して溶接部を試験する方法は、上記溶接部に沿う複数の測定箇所において超音波信号を誘起する段階と、上記溶接部に沿う上記測定箇所の各々に対して超音波応答信号を収集する段階とを含み得る。次に、上記測定箇所の各々からの上記超音波応答信号は、各超音波応答信号を、複数個のマザー・ウェーブレットによる離散ウェーブレット変換により分解して、各マザー・ウェーブレットに対応する複数群のウェーブレット係数を生成し；上記複数群のウェーブレット係数を帯域通過フィルタリングすることで、上記溶接部中における欠陥に感応する周波数範囲を分離し；且つ、各群のフィルタリング済みウェーブレット係数を逆離散ウェーブレット変換により再構成することで、上記測定箇所の各々に対して複数のフィルタリング済み応答信号を生成する；ことによりフィルタリングされ得る。次に、上記溶接部に沿う上記測定箇所の各々に対する上記複数のフィルタリング済み応答信号に基づき、上記溶接部に対して複数のエネルギ分布が算出され得る。次に、各エネルギ分布は、対応する基準エネルギ分布と比較されることで、上記溶接部中における欠陥の存在が決定され得る。
【０００８】
更に別の実施例において、溶接部中の欠陥の存在を決定する欠陥検出システムは、制御器と、音響信号生成器と、音響信号検出器と、位置決めデバイスとを含み得る。上記音響信号生成器、上記音響信号検出器および上記位置決めデバイスは上記制御器に対して電気的に接続され得る。上記制御器は、上記溶接部に沿う複数の測定箇所において上記音響信号生成器により超音波信号を誘起し；上記音響信号検出器により上記測定箇所の各々から超音波応答信号を収集すると共に、該超音波応答信号を、上記制御器と作用的に組み合わされたメモリ内に記憶し；上記測定箇所の各々から収集された上記超音波応答信号をフィルタリングし、上記測定箇所の各々に対して複数のフィルタリング済み応答信号を生成し；上記測定箇所の各々に対する上記複数のフィルタリング済み応答信号に基づき、上記溶接部に対する複数のエネルギ分布を算出し；且つ、各エネルギ分布を、対応する基準エネルギ分布と比較し、上記溶接部における欠陥の存在を決定する；ようにプログラムされ得る。
【０００９】
本明細書に記述される実施例により提供されるこれらのおよび付加的な特徴は、図面と関連する以下の詳細な説明に鑑みれば更に十分に理解されよう。
【００１０】
図面中に示された実施例は本質的に例証的かつ例示的であり、各請求項により定義された主題を制限することは意図されていない。以下の代表的実施例の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で表されるという以下の各図に関して読破されたときに理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書中に示されかつ記述されたひとつ以上の実施例に係る欠陥検出システムのブロック図である。
【図２】本明細書中に示されかつ記述されたひとつ以上の実施例に係る欠陥検出システムを示す図である。
【図３】複数個の溶接部と種々の製造用特定構造とを備える試験サンプルを示す図である。
【図４】図３の試験サンプルの溶接部中に存在し得る種々の欠陥を示す該溶接部の断面図である。
【図５】本明細書中に示されかつ記述されたひとつ以上の実施例に従い溶接構造体における欠陥を検出する方法のフローチャートである。
【図６】本明細書中に示されかつ記述されたひとつ以上の実施例に従い試験サンプルから収集された超音波応答信号のグラフである。
【図７】特定の超音波信号周波数に感応する欠陥を分離すべく使用された特定のマザー・ウェーブレットに対して図６の超音波応答信号から導出されたエネルギ分布のグラフである。
【図８Ａ】２つの異なるマザー・ウェーブレットに対し、図６の超音波応答信号から導出されたエネルギ分布と、基準エネルギ分布との間のエネルギ差を表すグラフである。
【図８Ｂ】２つの異なるマザー・ウェーブレットに対し、図６の超音波応答信号から導出されたエネルギ分布と、基準エネルギ分布との間のエネルギ差を表すグラフである。
【図９】本明細書中に示されかつ記述されたひとつの実施例に係る合計エネルギ差分布のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、溶接部における欠陥の存在および箇所を決定する欠陥検出システムの一実施例を概略的に示している。該システムは概略的に、制御器に対して接続された音響信号生成器および音響信号検出器を備え得る。本明細書においては、上記欠陥検出システム、および、該欠陥検出システムを用いて溶接構造体における欠陥の存在および箇所を決定する方法が更に詳細に記述される。
【００１３】
次に図１を参照すると、欠陥検出システム100のブロック図が示される。該欠陥検出システム100は概略的に、各々が制御器102に対して電気的に接続された音響信号生成器104、音響信号検出器106およびサンプル載置台108を備え得る。故に、図１に示された実線および矢印は概略的に、欠陥検出システム100の種々の構成要素の電気的な相互接続性を表すことを理解すべきである。また、上記実線および矢印は、欠陥検出システム100の種々の構成要素間で伝搬される制御信号および／またはデータ信号の如き電気信号を表すことも理解すべきである。更に、音響信号生成器104と試験サンプル110との間の破線および矢印は音響信号生成器104から試験サンプル110への励起信号112を表す一方、試験サンプル110と音響信号検出器106との間の破線および矢印は、音響信号生成器104から受信した励起信号112の故に試験サンプル110から放出された超音波応答信号114を表すことを理解すべきである。
【００１４】
本明細書中に示されかつ記述された実施例において音響信号生成器104は、試験サンプル110に物理的に接触せずに該試験サンプル内に超音波信号を励起すべく作用し得るデバイスとされ得る。一実施例において音響信号生成器104は、試験サンプル110の表面上へと一連のレーザ・パルスを導向することにより該試験サンプル内に超音波信号を励起すべく作用し得るパルス式レーザ源から成り得る。別実施例において音響信号生成器104は、電磁界を用いて試験サンプル110内に超音波信号を励起すべく作用し得る電磁音響変換器(EMAT)から成り得る。音響信号生成器104は、試験サンプル110内に超音波信号を生成するに適した他のデバイスから成り得ることを理解すべきである。
【００１５】
音響信号検出器106は概略的に、試験サンプル110に物理的に接触せずに該試験サンプル内で生成された超音波応答信号114を検知もしくは検出すべく作用し得るデバイスとされ得る。故に一実施例において音響信号検出器106は、試験サンプル110内で生成された音響応答信号を検出すべく作用し得るEMATセンサから成り得る。但し、超音波応答信号114を検出すべく種々の他の非接触変換器および／または音響センサが使用され得ることを理解すべきである。
【００１６】
音響信号生成器がEMATであるという(不図示の)一実施例において、該EMATは、試験サンプル内における超音波信号の励起、および、該試験サンプルからの超音波応答信号の検出の両方に使用され得る。故に、単一のEMATが、音響信号生成器および音響信号検出器の両方として使用され得ることを理解すべきである。
【００１７】
図１に示された欠陥検出システム100の上記実施例において、サンプル載置台108は、該サンプル載置台に対して試験サンプルを取付ける(不図示の)固定具を備え得る。サンプル載置台108は、載置台に機械的に連結されたモータおよび／またはステッパ・モータであって制御器102に対して電気的に接続されるというモータおよび／またはステッパ・モータの如きひとつ以上のアクチュエータを備え得る。制御器102は各アクチュエータと協働して、音響信号生成器104により発せられた励起信号112が制御様式で試験サンプル110の全体に亙り走査され得る如く、上記音響信号生成器と音響信号検出器106とに対してサンプル載置台108および試験サンプル110の位置を調節すべく作用することができる。
【００１８】
本明細書中に示されかつ記述された実施例は移動可能なサンプル載置台に対して固定されている試験サンプルを示しているが、(不図示の)他の実施例においては、音響信号生成器および音響信号検出器が試験サンプルに対して調節可能に位置決めされ得る如く、該音響信号生成器および該音響信号検出器が、制御器に対して電気的に接続された移動可能な載置台または類似の位置決めデバイスに対して取付けられ得ることを理解すべきである。故に、上記欠陥検出デバイスは、試験サンプルと音響信号生成器および音響信号検出器との間の相対的配向を調節する少なくともひとつの位置決めデバイスを含み得ることを理解すべきである。
【００１９】
制御器102は、プログラムされた命令群を実行すべく、且つ、欠陥検出システム100の構成要素の各々に対して制御信号を送信すべく作用し得るコンピュータから成り得る。制御器102はまた、音響信号検出器106から受信したデータを記憶し、且つ、記憶された該データを解析して溶接部内の欠陥の存在を決定する様にも作用し得る。故に、制御器102は、プログラムされた命令群、および／または、上記音響信号検出器から受信したデータを記憶するためのひとつ以上の(不図示の)メモリ・デバイスを備え得るか又は該メモリ・デバイスに対して接続され得ることを理解すべきである。制御器102はまた、試験サンプル内の欠陥の存在および箇所の視覚的もしくは聴覚的な表示、および／または、試験サンプルが検査に合格したか否かの表示をユーザに対して提供する(不図示の)ディスプレイの如き一台以上の聴覚的もしくは視覚的な表示器に対しても接続され得る。
【００２０】
次に図２を参照すると、欠陥検出システムの一実施例150が示される。この実施例において音響信号生成器は、コンチニウム・レーザ社(Continuum Lasers)により製造されたInlite II-20 Nd:YAGパルス式レーザの如きパルス式レーザ源105である。該パルス式レーザ源105は、20Hzのパルス反復速度、および、10nsのパルス幅を有している。レーザのスポット・サイズは約6mmとされ得ると共に、各パルスは約55mJ〜約450mJのエネルギを有し得る。上記音響信号検出器は、EMATセンサ107とされ得る。図２に示された実施例においてEMATセンサ107は、ビー・ダブリュ・エックス・ティー・サービス社(BWXT Services, Inc.)により製造されると共に、約200kHz〜約2.5MHzの帯域幅を有する４チャネルの広帯域受信器から成る。EMATセンサ107は、たとえば、GaGeアプライド・テクノロジ社(GaGe Applied Technologies)により製造された4チャネル・データ収集カードCompuscope 8349であって、14ビットの分解能および125MHzのデータ・サンプリング速度を有するというカードを備えた(不図示の)制御器に対して接続され得る。サンプル載置台108は、試験サンプル110を保持するクランプ、万力などの如きひとつ以上の固定デバイス109を含み得る。上記固定デバイスおよび／または試験サンプルは、試験サンプルがパルス式レーザ源105およびEMATセンサ107に対して実質的に同一の配向を以て上記サンプル載置台上に位置決めされ得る如く、ひとつ以上の(不図示の)基準点を含み得る。サンプル載置台108は、該サンプル載置台の位置が上記制御器により調節され得る如く、上記制御器に対して接続されたステッパ・モータ駆動式の送りネジ122に対して取付けられ得る。
【００２１】
図２に示された欠陥検出システム150の実施例において、超音波励起源は、ひとつ以上のミラーにより試験サンプル110に対して光学的に接続されたパルス式レーザ源105の出力ビーム113である。図２に示された如く、ミラー116、117および118は、パルス式レーザ源105の出力と試験サンプル110の表面との間の光路であって、出力ビーム113を所望箇所にて上記試験サンプルの表面上へと導くという光路を形成する。出力ビーム113の光路中にはレンズ120が配設されることで、該出力ビームを焦点合わせし得る。上記光路中には、たとえば、パルス式レーザ源105の出力ビーム113を形状化すべく使用され得るコリメータの如き(不図示の)付加的な光学素子も挿入され得る。更に、図２に示された欠陥検出システム150の実施例はミラーにより試験サンプル110に対して接続された出力ビーム113を描いているが、上記出力ビームは、ミラーにより最初に進路変更されもしくは反射されることなく、上記試験サンプルに対して直接的に接続され得ることを理解すべきである。(不図示の)代替実施例において上記パルス式レーザ源の出力ビーム113は、レーザ光線を案内し得る光ファイバもしくは光学的導波路の如きひとつ以上の光学的導波路により上記試験サンプルに対して接続され得る。
【００２２】
本明細書中に記述された如く、上記パルス式レーザ源は、試験サンプル中に超音波信号を誘起すべく使用され得る。試験サンプルの表面に入射する出力ビーム・パルスのエネルギ密度もしくはパワーに依存して、上記パルス式レーザ源は、熱弾性動作モードもしくは融除動作モードのいずれかで超音波信号を生成すべく利用され得る。たとえば、熱弾性モードの超音波信号生成は、上記パルス式レーザ源の出力ビームのパワー密度が比較的に低いときに行われる。上記出力ビームは、レーザ放射線の部分的吸収の故に、試験サンプルの表面上の局所的領域を、その材料の融点未満の温度まで急激に加熱する。温度の急激な増大には、熱弾性効果に起因して、加熱された材料の対応膨張が伴う。而して急激な膨張により、試験サンプルの表面内には線対称の引張応力が進展される。(たとえば各パルス間において)レーザが作動停止されたとき、加熱された領域は収縮する。試験サンプルの頂面の膨張および収縮は、該試験サンプルを貫通して伝搬する超音波信号を伴う。
【００２３】
代替的に、融除モード(ablative mode)の超音波信号生成は、上記パルス式レーザ源の出力ビームのパワー密度が、試験サンプルの表面を、その材料の溶融温度より高く加熱するに十分に大きいときに行われる。上述された如く、急激な加熱により、試験サンプルの表面には線対称の引張応力が生成される。しかし、サンプルの表面上の温度は溶融温度を超えることから、少量の材料が気化されて該試験サンプルの表面から放出される。故に、引張応力の生成に加え、材料が放出されるときに上記サンプルの表面に対しては直交する反力が生成される。直交する反力と、頂面の膨張および収縮との組み合わせにより、試験サンプルを貫通して伝搬する超音波信号が誘起される。概略的に、上記融除モードにより生成された超音波信号は、上記熱弾性モードにおいて生成された超音波信号よりも概略的に強力である。いずれの動作モードにおいても、試験サンプル内に誘起される超音波信号は、約200kHzから略々MHzまでの周波数成分を有する。
【００２４】
次に図２および図３を参照すると、試験サンプル110は概略的に、少なくともひとつのルート141を備える金属構造から成り得る。図２および図３に示された試験サンプル110の上記実施例において、該試験サンプル110は、両者ともにスタンプ成形板金の薄寸プレートから形成された上側部分142および下側部分143から成る自動車用の構造的支持部材である。上側部分142は(たとえば図４に示された継手などの)重ね継手において、溶接部140により下側部分143に対して結合され得る。試験サンプル110はまた、たとえば、スタンプ成形操作から帰着するプレス・マーク144、および、各構成要素を上記構造的支持部材に対して接続するための種々の取付け孔146などの、複数個の製造用特定構造も備え得る。
【００２５】
次に、図２および図３の試験サンプル110の上側部分142と下側部分143との間の重ね継ぎ溶接部140の断面を示す図４を参照すると、該溶接部140は、たとえば、ブローホール、不十分な脚長(すなわち、短い脚)、不十分な溶込み深さ、および／または、不十分なのど厚(すなわち、短いのど厚)などの、ひとつ以上の異なる種類の欠陥を含み得る。ブローホール欠陥は、溶接部が形成されるとき、または、溶接部が冷えるときに、該溶接部内に捕捉された空気もしくは気体が該溶接部から離脱するときに、該溶接部に生ずる。離脱する空気もしくは気体は、溶接部内にボイドを残置し、且つ／又は、溶接部内に空隙を形成し、それらはいずれも、溶接部の強度を低下させ得る。
【００２６】
溶接部の溶込み深さは、たとえば試験サンプル110の上側部分142などの如き母材内へと溶接部の溶融部分が貫通する距離PDとして定義される。もし溶込み深さが母材の厚みの特定割合より小さければ、不十分な溶込み深さ、または、溶込み不良欠陥が生ずる。本明細書中に記述された実施例においては、距離PDが試験サンプルの上側部分142の厚みの約30％未満であるときに、溶込み不良欠陥が生ずる。但し、特定された割合は、試験サンプル110が採用される用途に依存して、30％超または30％未満とされ得ることを理解すべきである。
【００２７】
重ね継ぎ溶接部140の脚は、該溶接部140のルート141と該溶接部の止端(たとえば、溶接部が母材と交差する箇所)との間の距離として定義される。図４における溶接部140の各脚は、距離S1およびS2として示される。本明細書中に記述された実施例においては、距離S1もしくはS2が試験サンプル110の上側部分142もしくは下側部分143のいずれかの材料厚みの80％未満であるならば、短寸脚欠陥が存在する。但し、特定された割合は、試験サンプル110が採用される用途に依存して80％超または80％未満とされ得ることを理解すべきである。
【００２８】
のど厚THは、図４に示された如く、溶接部140のルート141と該溶接部の表面との間の最短距離として定義される。短寸のど厚欠陥は、溶接部140の“のど厚”が母材の厚みの特定割合未満であるときに生ずる。本明細書中に示されかつ記述された実施例において、短寸のど厚は、のど厚THが試験サンプルの上側部分142もしくは下側部分143のいずれかの厚みの約70％未満であるときに生ずる。但し、特定された割合は、試験サンプル110が採用される用途に依存して70％超または70％未満とされ得ることを理解すべきである。
【００２９】
パルス式レーザ源を熱弾性モードもしくは融除モードで動作させることにより、試験サンプル110の上側部分142および下側部分143から成る各薄寸プレート内に誘起された超音波信号は、試験サンプルを貫通して伝搬する一連の超音波ラム波を生成する。ラム波(Lamb wave)は多重モードであり、各モードは、一群の周波数および波長の対により定義され得る。異なる周波数および波長の故に、各モードのラム波は、試験サンプル内で遭遇する異なる種類の欠陥に対して異なる様に反応し得る。たとえば、所定の種類の欠陥に対し、第1の群の周波数および波長の対により定義される第1モードは該欠陥により反射され得る一方、第2の群の周波数および波長の対を有する第2モードは該欠陥を貫通して透過せしめられ得る(すなわち、該欠陥は上記第2モードに対して影響しない)。故に、誘起された異なるモードのラム波は、異なる種類の欠陥に感応し得ると共に、本明細書において更に詳細に記述される如く、試験サンプルからの超音波応答信号を収集かつ解析することにより、試験サンプル内における異なる種類の欠陥の存在が決定され得る。
【００３０】
図２を参照すると、試験サンプル上の溶接部内の欠陥の存在を決定するために、該試験サンプル110は、サンプル載置台108上に位置決めされると共に、ひとつ以上の固定デバイス109により該サンプル載置台108に対して取付けられ得る。パルス式レーザ源105およびEMATセンサ107は、該EMATセンサ107が、溶接部を貫通して透過した又は溶接部により反射された音響応答信号を収集する如く位置決めされ得る。
【００３１】
たとえば一実施例において、溶接部を貫通して透過した音響応答信号が所望されるとき、図２に示された如く、試験サンプル110は、パルス式レーザ源の出力ビームが溶接部140の一側面に入射すると共に、EMATセンサ107が溶接部140の他側面上で試験サンプル110の近傍に位置決めされる如く、位置決めされ得る。故に、溶接部140は、パルス式レーザ源105の出力ビーム113が試験サンプル110に接触する箇所と、EMATセンサ107との間に位置決めされることを理解すべきである。この実施例において、試験サンプル110内で誘起され且つEMATセンサ107により受信される超音波信号は、溶接部140を貫通して透過される。欠陥は、上記溶接部を貫通して伝搬する超音波信号を変化させると共に、該超音波信号は、EMATセンサ107により受信される超音波応答信号へと変換される。該超音波応答信号は、溶接部140内における欠陥の存在に関する情報を該信号自体に担持している。更に、単一もしくは複数の超音波応答信号は、試験サンプル110と、パルス式レーザ源の出力ビームが該試験サンプル110に接触する箇所、および／または、EMATセンサ107の位置との間の相対的位置決めに基づき、溶接部140および試験サンプル110の丈に沿う位置に対して相関され得る。
【００３２】
(不図示の)別実施例において、溶接部により反射された音響応答信号が所望されるとき、上記EMATセンサは溶接部の一側面上に位置決めされ得ると共に、パルス式レーザ源の出力ビームは、上記溶接部の側面であってEMATセンサと同一側であるという側面上にに試験サンプルに対して導向され得る。上記パルス式レーザ源により上記試験サンプル内で誘起された超音波応答信号は、該試験サンプルを貫通して伝搬して溶接部に至り、該溶接部は上記信号(たとえば超音波応答信号)の少なくとも一部分を反射し、これは上記EMATセンサにより検出される。欠陥を含む溶接部の部分は、欠陥を含まない溶接部の部分とは異なる様に上記超音波信号を反射もしくは透過することから、上記EMATセンサにより受信された反射超音波応答信号は、溶接部内における欠陥の存在に関する情報を該信号自体に担持している。
【００３３】
次に図２および図５乃至図９を参照すると、溶接部内の欠陥の存在を欠陥検出システム150により検出する方法の一実施例200が示される。第1ステップ202において、上記制御器はパルス式レーザ源105をトリガし、上述の如く一連のビーム・パルスを試験サンプル110の表面上へと導向することにより、該試験サンプル内に超音波信号を誘起する。上記制御器は測定箇所毎に上記パルス式レーザ源を複数回トリガすべくプログラムされ得ると共に、測定箇所毎のパルス式レーザの各起動により生成されて収集された超音波応答信号は平均されることで、その箇所において収集された超音波応答信号の信号／ノイズ比を増大させ得る。本明細書中に記述された実施例において、上記パルス式レーザ源は融除モードで動作されることで、約200kHz〜約15MHzの周波数成分を有する超音波応答信号を試験サンプル内に誘起する。但し、上記パルス式レーザ源は熱弾性モードで動作されて試験サンプル内に超音波信号を生成しても良いことを理解すべきである。上記超音波信号は試験サンプル110および溶接部140を貫通して伝搬すると共に、該超音波信号の一部は溶接部140内における欠陥もしくは試験サンプル内の他の特定構造により反射され得る一方、超音波応答信号の他の部分は溶接部140を貫通して透過し得る。この例において超音波応答信号は、超音波信号の一部が試験サンプル内の欠陥および／または他の特定構造により反射および／または回折された後に透過もしくは反射された信号である。
【００３４】
第2ステップ204において、試験サンプル110内で誘起された超音波応答信号はEMATセンサ107により収集される。本明細書中に記述された実施例においてEMATセンサ107は、図２に示された如く且つ上述された如く、溶接部140を貫通して透過された超音波応答信号を収集すべく位置決めされる。EMATセンサ107は収集された超音波応答信号を、該超音波応答信号の振幅に比例する電圧を有する電気信号へと変換する。故に、本明細書中に記述された実施例において、収集された超音波応答信号が溶接部140を貫通して透過した場合、比較的に大きな電圧を以てEMATセンサ107により生成された電気信号は比較的に大きな振幅を有する超音波応答信号に対応する一方、比較的に小さな電圧を有する電気信号は比較的に小さな振幅を有する超音波応答信号に対応する。而して、超音波応答信号の相対的な大きさは試験サンプル内における欠陥および／または製造用特定構造の不在もしくは存在を概略的に表すことができ、小さな振幅は欠陥および／または製造用特定構造の存在を表し、且つ、大きな振幅は欠陥および／または製造用特定構造の不在を表す。
【００３５】
EMATセンサ107により生成された電気信号は、該EMATセンサ107から(不図示の)制御器へと送信され、其処で上記電気信号は該制御器に組み合わされたメモリに記憶される。上記電気信号の振幅(すなわち電圧)は、時間の関数として上記メモリ内に記憶されると共に、試験サンプル110の溶接部140に沿う特定位置に対してインデックス付けされもしくは相関される。故に上記超音波信号の振幅は、時間(t)、および、溶接部140に沿う位置(x)の両方の関数であり得ることから、f(x,t)と記述され得ることを理解すべきである。
【００３６】
溶接部140に沿うひとつの箇所に対し、収集された超音波信号がメモリ内に記憶された後、パルス式レーザ源105とEMATセンサ107とに対する試験サンプル110の位置は、溶接部140に沿う異なる測定箇所にて試験サンプル110から超音波応答信号が誘起かつ収集され得る如く、調節され得る。図２に示された実施例において、パルス式レーザ源105とEMATセンサ107とに対する試験サンプル110の位置は、送りネジ122に対して連結された(不図示の)ステッパ・モータに対して制御信号を送る上記制御器により調節され得る。上記ステッパ・モータが回転すると送りネジ122が回転されることで、サンプル載置台108に対しては並進動作が付与されて、パルス式レーザ源105とEMATセンサ107とに対する試験サンプル110の位置が調節される。
【００３７】
試験サンプル110の位置が調節された後、ステップ202および204は溶接部140に沿う新たな箇所において反復され得ると共に、超音波応答信号の振幅は時間(t)および上記溶接部に沿う箇所(x)の両方の関数として、上記制御器に作用的に組み合わされた上記メモリ内に記憶される。超音波信号を誘起し、超音波応答信号を収集し、且つ、試験サンプルの位置を調節するというこのプロセスは、上記溶接部の一区画および／または該溶接部140の全長に対して一群の超音波応答信号を進展させるべく、複数回に亙り反復され得る。図６は、ひとつの試験サンプルから収集された一群の超音波応答信号をグラフ的に示している。y軸は溶接部に沿う位置を表し、x軸は超音波応答信号が収集された時的間隔を表し、且つ、グレースケールは収集された超音波応答信号の相対振幅をボルト単位で表している。本明細書中に示されかつ記述された実施例において、試験サンプルの位置はミリメートルの段増分にて調節されるが、所望される欠陥分解能に依存して、更に大きいもしくは更に小さい段増分が使用され得る。
【００３８】
依然として図６を参照すると、試験サンプル内で誘起された超音波信号の更に高い周波数／更に短い波長の成分は、他の低周波よりも、試験サンプル内における特定構造により更に回折および／または反射され易い。たとえば、斯かる特定構造により特に反射および／または回折され易いひとつの周波数範囲は、約0.977MHz〜約1.464MHzであり得る。故に、試験サンプルから収集された超音波応答信号における対応周波数は、斯かる特定構造の存在に関する情報を含み得る。これらの特定構造としては、(たとえばコネクタ孔、スタンプ成形マークなどの)製造用特定構造の如き規則的特定構造(すなわち、複数の試験サンプルの各々において規則的に生ずる特定構造)、および、欠陥の如き不規則的特定構造が挙げられる。
【００３９】
ステップ206において上記制御器は、試験サンプルから収集された超音波応答信号をフィルタリングし、斯かる特定構造により最も反射および／または回折され易い周波数を分離すべくプログラムされ得る。本明細書中に記述された実施例において、溶接部に沿う各測定箇所(x)に対して収集された超音波応答信号は、離散ウェーブレット変換(DWT)を用いて、試験サンプル内の(欠陥の如き)特定構造に感応する周波数範囲へとフィルタリングされ得る。詳細には、溶接部に沿う特定の箇所xに対し、収集された超音波応答信号f(t)は、次式の関係に従い、一群のウェーブレット係数WS(h,k)へと分解され得る：
【数１】
0005607436.tif 000002
式中、Ψ*h,k(t)はウェーブレットΨh,k(t)の複素共役である。ウェーブレットΨh,k(t)は、次式の如くスケーリング・パラメータs0hによりスケーリングされ且つシフト用パラメータkτ0s0hによりシフトされたマザー・ウェーブレット関数Ψの関数とされ得る：
【数２】
0005607436.tif 000003
式中、tは時間であり且つhおよびkは整数である。s0は概略的に2に選択されると共に、シフト用パラメータτ0は概略的に1に選択される。
【００４０】
概略的に、マザー・ウェーブレット関数Ψの選択は、収集される超音波応答信号の形状もしくは形態に依存し得る、と言うのも、与えられた超音波応答信号は、該信号の形状もしくは形態に類似した形状もしくは形態を有するウェーブレットにより更に良好に近似され得るからである。但し、試験サンプル中に存在する異なる特定構造は、誘起される超音波信号に対して異なる様に影響し得ることから、超音波応答信号の結果的形状を予測することは困難であり得る。更に、異なるマザー・ウェーブレットは異なる特定構造に対して感応的であり得ることから、特定の種類の特定構造を解明するためには、一定のマザー・ウェーブレットが更に良好に使用され得る。故に、試験サンプル中に存在し得る全ての種々の特定構造を解明するためには、各測定箇所に対する超音波応答信号を分解すべく複数の異なるマザー・ウェーブレットjが使用され得る。この手法においてΨjは、形態および特定構造に対する特定の感受性を有するマザー・ウェーブレットjを表す。超音波応答信号の分解のために使用されるマザー・ウェーブレットは、たとえば、ドベシィ・ウェーブレット群(Daubechies wavelet family)、コアフレット(Coiflet)ウェーブレット群、ハール(Haar)ウェーブレット群、シムレット(Symmlet)ウェーブレット群、離散メイエ(Discrete Meyer)(DMEY)ウェーブレット群、および／または、それらの組み合わせから選択され得る。たとえば一実施例においては、収集された各超音波応答信号を分解すべく合計で24個(すなわちj=24)の異なるマザー・ウェーブレットが使用されることで、異なる24群のウェーブレット係数が生成され得る。この実施例において、上記24個のマザー・ウェーブレットは、１個のDMEYウェーブレット、コアフレット・ウェーブレット族からのウェーブレット2〜4、および、ドベシィ・ウェーブレット族からのウェーブレット2〜20を含み得る。但し、収集された超音波応答信号をDWTにより分解するために使用されるマザー・ウェーブレットjの個数は24個未満もしくは24個超とされ得ることを理解すべきである。更に、単一のウェーブレット族からの複数のマザー・ウェーブレットが使用され得ることを理解すべきである。
【００４１】
j個のマザー・ウェーブレットの各々を利用して超音波応答信号が分解された後、結果的な各群のウェーブレット係数は帯域通過フィルタリングされることで、欠陥に対して最も感応的である周波数範囲であって、本明細書中に記述された実施例においては約0.977MHz〜約1.464MHzであるという周波数範囲が分離され得る。ひとつの群のウェーブレット係数のフィルタリングは、群WS(h,k)の要素であって、所望の周波数範囲の外側である周波数成分に対応するという要素をゼロにすることで実施される。本明細書中に記述された実施例において、DWTによる分解およびフィルタリングは、溶接部に沿う各測定箇所における各マザー・ウェーブレットに対して帯域通過フィルタリングされた一群のウェーブレット係数を生成するMalletのフィルタ・バンクを用いて上記制御器により実施される。
【００４２】
収集された各超音波応答信号が各マザー・ウェーブレットにより分解されてフィルタリングされた後、結果的な各群のウェーブレット係数は逆離散ウェーブレット変換(IDWT)により再構成されることで、溶接部に沿う各測定箇所xにおける各マザー・ウェーブレットに対するフィルタリング済み応答信号fj(x,t)を形成し得る。たとえば、収集された超音波応答信号を分解してフィルタリングするために24個のマザー・ウェーブレットが使用され、且つ、溶接部に沿う10個の別体的な測定箇所が在るとき、IDWTにより240個のフィルタリング済み応答信号が生成される。
【００４３】
次のステップ208において、上記制御器は、フィルタリング済み応答信号fj(x,t)に基づき、各マザー・ウェーブレットおよび測定箇所に対するエネルギ分布Ej(x)を算出して正規化すべくプログラムされ得る。たとえば、超音波応答信号を分解すべく24個のマザー・ウェーブレットが使用されたときには、24個のエネルギ分布が算出され得る。マザー・ウェーブレットjに対するエネルギ分布Ej(x)は、次式の如く信号の持続時間の全体に亙り対応するフィルタリング済み応答信号fj(x,t)の二乗を合計することにより、算出かつ正規化され得る：
【数３】
0005607436.tif 000004
式中、特定のマザー・ウェーブレットjに対し、Ej(x)は箇所xにおけるエネルギであり、且つ、fj(x,t)は、箇所xおよび時間tにおけるフィルタリング済み超音波応答信号の振幅である。
【００４４】
特定のマザー・ウェーブレットjに対するエネルギ分布Ej(x)は図７に示された如くプロットされ得るものであり、その場合にx軸は溶接部に沿う測定箇所に対応し、且つ、y軸は特定のマザー・ウェーブレットjに対する正規化済みのエネルギ分布Ej(x)に対応する。プロットされたエネルギ分布は、超音波応答信号のエネルギは溶接部の丈に沿い変動することを示している。エネルギにおけるこれらの変動は、試験サンプルおよび／または溶接部における種々の特定構造であって該試験サンプル内に誘起された超音波信号を反射もしくは回折し得るという種々の特定構造の存在により引き起こされ得る。上述された如く、斯かる特定構造としては、スタンプ成形マーク、コネクタ孔などの如き規則的特定構造、または、欠陥、および／もしくは、溶接部の厚みにおける変化の如き不規則的特定構造が挙げられる。
【００４５】
故に上記制御器は、各マザー・ウェーブレットjに対するエネルギ分布を、一切の欠陥の無い溶接部のエネルギ分布を表す同一のマザー・ウェーブレットに対応する平均もしくは基準のエネルギと比較することにより、不規則的特定構造(すなわち欠陥)から規則的特定構造(すなわち全ての試験サンプルに共通する特定構造)を区別すべくプログラムされ得る。一実施例において、特定のマザー・ウェーブレットjに対する基準エネルギ分布は、そのマザー・ウェーブレットに対する複数の対応エネルギ分布であって複数の試験サンプルから夫々獲得されたという複数の対応エネルギ分布を平均することにより決定され得る。単一のエネルギ分布のエネルギにおける変動であって不規則的特定構造もしくは欠陥の存在に起因するという変動は無作為なノイズとして現れることから、異なる試験サンプルからの幾つかのエネルギ分布を平均すると、平均エネルギ分布における信号／ノイズ比が増大されることで、不規則的特定構造もしくは欠陥の結果としてのエネルギ分布における変動は最小化もしくは緩和される。この実施例において、基準エネルギ分布Ejbaseline(x)は次式により決定され得る：
【数４】
0005607436.tif 000005
式中、Nは基準エネルギ分布を決定すべく使用される試験サンプルの総数であり、iは1〜Nの整数であり且つ特定の試験サンプルの識別子を表しており、且つ、Eij(x)は試験サンプルiに関する特定のマザー・ウェーブレットjに対するエネルギ分布である。
【００４６】
基準エネルギ分布Ejbaseline(x)が、複数の異なる試験サンプルからの対応エネルギ分布を平均することにより算出される実施例において、上記制御器は複数の基準エネルギ分布により事前プログラムされ得る。その後、上記欠陥検出システムが欠陥の存在に対して付加的な試験サンプルを解析するにつれ、上記制御器は、解析される付加的な各試験サンプルからのエネルギ分布により各基準エネルギ分布を継続的に更新することにより、各基準エネルギ分布を更に精緻化する。代替的に、基準エネルギ分布Ejbaseline(x)は、上記制御器内に事前プログラムされると共に、上記欠陥検出システムにより解析される全ての試験サンプルに対して一定のままとされ得る。
【００４７】
各マザー・ウェーブレットjに対する基準エネルギ分布は本質的に、溶接部における不規則的特定構造もしくは欠陥の影響が無いことから、その溶接部における欠陥の存在は、特定のマザー・ウェーブレットjに対する基準エネルギ分布を、試験サンプルに対する対応エネルギ分布と比較することにより決定され得る。特定の箇所におけるエネルギが、同一箇所における平均エネルギより小さければ、その溶接部箇所おいて該溶接部は、或る種類の欠陥(たとえば、短寸脚、短寸のど厚、ブローホールなど)を含む可能性がある。
【００４８】
たとえば図８Ａおよび図８Ｂは、同一の試験サンプルから収集された超音波応答信号に対する２つの異なるマザー・ウェーブレットに対し、エネルギ分布と基準エネルギ分布との間のエネルギ差をグラフ的に示している。両方の場合においてエネルギ差EDは、各マザー・ウェーブレットに対するエネルギ分布から基準エネルギ分布を減算する(たとえば、ED＝Ej(x)−Ejbaseline(x))ことにより算出された。図８Ａは、収集された超音波応答信号をドベシィ２マザー・ウェーブレットにより分解すると共に、対応マザー・ウェーブレットに対する基準エネルギ分布を減算することにより算出されたエネルギ分布間のエネルギ差を示している。図８Ｂは、収集された超音波応答信号をドベシィ３マザー・ウェーブレットにより分解すると共に、対応マザー・ウェーブレットに対する基準エネルギ分布を減算することにより算出されたエネルギ分布間のエネルギ差を示している。図８Ａおよび図８Ｂの両方において、溶接部に沿う複数の箇所であってゼロ未満のエネルギ差を有するという箇所は、その箇所における欠陥の潜在的な存在を表している。図８Ａは、5〜8mm、16〜17mm、29〜39mm、59〜81mm、96〜102mm、129〜135mm、および、146〜151mmにおいて溶接部中に欠陥が存在し得ることを表している。図８Ｂは、5〜9mm、24〜31mm、34〜70mm、77〜88mm、97〜109mm、および、141〜160mmにおいて溶接部中に欠陥が存在し得ることを表している。
【００４９】
図８Ａおよび図８Ｂは溶接部中の欠陥の潜在的な存在を表す一方、図８Ａおよび図８Ｂはまた、異なる複数のマザー・ウェーブレットにより分解かつフィルタリングされた超音波信号は、溶接部内に存在し得る異なる種類の欠陥に感応的であり得ることもグラフ的に示している。故に次のステップ210においては、欠陥の存在に関して溶接部を更に十分に解析するために、サンプルに対して合計エネルギ差が決定される。与えられた試験サンプルiに対する合計エネルギ差SEDは、特定のマザー・ウェーブレットに対するエネルギ分布と、同一のマザー・ウェーブレットに対する対応基準エネルギ分布との間の差であって、全てのマザー・ウェーブレットjに対して合計されたという差であり、故に該合計エネルギ差は、全てのマザー・ウェーブレットに対するエネルギ分布と、それらの対応する欠陥感受性とを、単一の表現に取入れている。詳細には、SEDは次式の如く記述され得る：
【数５】
0005607436.tif 000006
式中、Eij(x)はマザー・ウェーブレットjに対する試験サンプルiのエネルギ分布であり、Ejbaseline(x)は対応マザー・ウェーブレットに対する基準エネルギ分布であり、且つ、jはゼロ以上の整数であり、本明細書中に記述された例においては1〜24である。
【００５０】
次に図９を参照すると、特定のサンプルに対するSEDがグラフ的に描かれている。図８Ａおよび図８Ｂに描かれたエネルギ差と同様に、ゼロ未満の合計エネルギ値を有する箇所は、潜在的な欠陥箇所である。たとえば図９において、25mm、30〜40mm、58〜70mm、78〜81mm、98〜103mm、および、121〜140mmにおける箇所はゼロ未満の合計エネルギ差を有しており、これらの箇所におけるエネルギは、その箇所におけるサンプルの平均エネルギ分布よりも小さいことを表している。
【００５１】
合計エネルギ差分布が、(本例では−0.5である)指定された低エネルギ閾値より低いとき、その箇所は上記制御器により欠陥の箇所であると特定される。たとえば図９に示されたSEDにおいては、箇所160、161および162が欠陥箇所である、と言うのも、これらの箇所は−0.5未満のSEDを有するからである。本明細書中に記述された実施例において上記低エネルギ閾値は、複数の試験サンプルが上記欠陥検出システムにより解析された後、これらの試験サンプルを破壊試験することにより実験的に決定されている。上記欠陥検出システムの上記結果は破壊試験の結果と相関され、且つ、上述の欠陥判断基準を利用して、上記低エネルギ閾値が確立される。故に、本明細書中に記述された実施例は低エネルギ閾値として−0.5を利用するが、利用される特定の欠陥判断基準に依存して低エネルギ閾値は−0.5未満または超とされ得ることを理解すべきである。
【００５２】
次のステップ212において、上記制御器は上記合計エネルギ差を解析すべくプログラムされ得ると共に、特定箇所に対する合計エネルギ箇所が上記低エネルギ閾値未満であるとき、上記制御器は、その箇所を欠陥を含むと指定し、且つ、この指定をメモリに記憶する。
【００５３】
次のステップ214において上記制御器は、試験サンプル中の欠陥の存在に基づき、該サンプルが検査に合格であるか不合格であるかの表示をユーザに対して提供すべくプログラムされ得る。たとえば試験サンプルが欠陥を含む場合に上記制御器は、該制御器に接続された表示器により、該試験サンプルは検査に不合格であるとの聴覚的および／または視覚的な表示をユーザに対して提供し得る。代替的にもしくは付加的に上記制御器は、当該部品が検査に不合格であることを示す付属モニタであって、図９に示されたのと同様のグラフを表示するなどにより検出欠陥の箇所を特定するという付属モニタ上で、ユーザに対してメッセージを表示しても良い。また、試験サンプルは欠陥を含まず、検査に合格したということをユーザに示すべく、同様の手順が使用され得る。
【００５４】
本明細書において“実質的に”および“約”という語句は、一切の量的比較、値、測定値、または、他の表現に起因し得る本来的な不確実性の程度を表すべく使用され得ることを銘記されたい。本明細書において、これらの語句はまた、問題となる主題の基本機能の変化に帰着せずに、述べられた基準から量的表現を変化させ得る程度を表すためにも使用される。
【００５５】
本明細書においては特定の実施例が図示かつ記述されたが、権利請求された主題の精神および有効範囲から逸脱せずに他の種々の変更および改変が為され得ることを理解すべきである。更に、本明細書においては権利請求された主題の種々の見地が記述されたが、斯かる見地は組み合わせて使用される必要はない。故に、添付の各請求項は、権利請求された主題の有効範囲内に収まる斯かる変更および改変の全てを包含することが意図される。
【符号の説明】
【００５６】
100    欠陥検出システム
102    制御器
104    音響信号生成器
105    パルス式レーザ源
106    音響信号検出器
107    EMATセンサ
108    サンプル載置台
109    固定デバイス
110    試験サンプル
140    溶接部
【図１】
0005607436.tif 000007
【図２】
0005607436.tif 000008
【図３】
0005607436.tif 000009
【図４】
0005607436.tif 000010
【図５】
0005607436.tif 000011
【図７】
0005607436.tif 000012
【図８Ａ】
0005607436.tif 000013
【図８Ｂ】
0005607436.tif 000014
【図９】
0005607436.tif 000015
【図６】
0005607436.tif 000016