(57)【要約】【課題】欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域を検査面上に含み、特に、該ノイズ領域が２次元的な分布を有する場合においても欠陥検出精度の低下を抑制することを目的とする。【解決手段】探傷装置１は、検査面上における複数の走査ラインの評価対象信号が格納される第１記憶部１１と、評価対象信号と比較される比較信号が格納される第２記憶部１２と、評価対象信号及び比較信号について、走査ライン毎の代表値を決定する代表値決定部１３と、評価対象信号の各走査ラインに対応する比較信号の走査ラインを決定する走査ライン対応付け部１４と、対応する走査ラインの評価対象信号と比較信号とにおいて、走査方向における位置合わせを行って減算信号を生成する減算信号生成部１５と、減算信号を用いて欠陥検出を行う欠陥検出部１６とを備える。【選択図】図２
2014157078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域を含む所定の検査面上の欠陥検出を行う探傷装置であって、
１または複数のセンサが前記検査面上を移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号が評価対象信号として記憶される第１記憶手段と、
１または複数のセンサが前記検査面と同一形状を有する良品検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号、または、過去に１または複数のセンサが欠陥のない前記検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号が、比較信号として記憶される第２記憶手段と、
前記評価対象信号及び前記比較信号のそれぞれについて、前記走査ライン毎の代表値を決定する代表値決定手段と、
前記評価対象信号の各前記走査ラインの代表値と前記比較信号の各前記走査ラインの代表値との差分及び前記走査ラインの並び順に基づいて、前記評価対象信号の各前記走査ラインに対応する前記比較信号の前記走査ラインを決定する走査ライン対応付け手段と、
前記対応付け手段によって対応付けられた前記評価対象信号の前記走査ラインと前記比較信号の前記走査ラインとの間において、前記走査方向における該評価対象信号と該比較信号との位置合わせを行い、対応付けられた位置同士の信号値を差し引くことにより減算信号を生成し、該減算信号を前記評価対象信号の走査ラインの情報と関連付けて出力する減算信号生成手段と、前記減算信号を用いて欠陥の検出を行う欠陥検出手段と
を具備する探傷装置。
【請求項２】
前記ノイズ領域と前記ノイズ領域外の領域との境界近傍領域を特定する領域特定手段と、
前記境界近傍領域に該当する前記評価対象信号の前記走査ラインに対して、該走査ラインに対応付けられた前記比較信号の前記走査ライン及び該比較信号の走査ラインを挟む少なくとも両側の走査ラインを抽出し、抽出した複数の前記走査ラインの比較信号を用いて前記減算信号をそれぞれ生成し、その中で振幅が最小となる減算信号を当該評価対象信号の走査ラインと関連付けて出力する特別処理手段と
を備える請求項１に記載の探傷装置。
【請求項３】
前記第１記憶手段には、各前記走査ラインに対して複数の励磁周波数によって得られた複数の評価対象信号が記憶され、
前記第２記憶手段には、各前記走査ラインに対して前記複数の励磁周波数と同一の励磁周波数に関する比較信号がそれぞれ記憶され、
前記対応付け手段は、複数の前記励磁周波数の中から代表励磁周波数として選定された一の励磁周波数における前記評価対象信号及び前記比較信号を用いて前記走査ラインの対応付けを行い、
前記信号生成手段は、前記対応付け手段による前記走査ラインの対応付け及び前記走査方向における位置の対応付けを他の前記励磁周波数においても反映させて、各前記励磁周波数における各走査ラインの減算信号をそれぞれ生成する請求項１または請求項２に記載の探傷装置。
【請求項４】
前記代表励磁周波数は、ノイズ信号振幅を傷信号振幅で除した値が比較的大きな値を取る励磁周波数に設定される請求項３に記載の探傷装置。
【請求項５】
前記走査ライン対応付け手段は、各前記走査ラインにおける前記評価対象信号及び前記比較信号に対してドリフト除去処理を実行し、ドリフト除去処理後の前記評価対象信号及び前記比較信号を用いて、前記走査ラインの対応付けを行う請求項１から請求項４のいずれかに記載の探傷装置。
【請求項６】
欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域を含む所定の検査面上の欠陥検出を行う探傷方法であって、
１または複数のセンサが前記検査面上を移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号を評価対象信号として記憶する第１記憶過程と、
１または複数のセンサが前記検査面と同一形状を有する良品検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号、または、過去に１または複数のセンサが欠陥のない前記検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号を、比較信号として記憶する第２記憶過程と、
前記評価対象信号及び前記比較信号のそれぞれについて、前記走査ライン毎の代表値を決定する代表値決定過程と、
前記評価対象信号の各前記走査ラインの代表値と前記比較信号の各前記走査ラインの代表値との差分及び前記走査ラインの並び順に基づいて、前記評価対象信号の各前記走査ラインに対応する前記比較信号の前記走査ラインを決定する走査ライン対応付け過程と、
前記対応付け過程において対応付けられた前記評価対象信号の前記走査ラインと前記比較信号の前記走査ラインとの間において、前記走査方向における該評価対象信号と該比較信号との位置合わせを行い、対応付けられた位置同士の信号値を差し引くことにより減算信号を生成し、該減算信号を前記評価対象信号の走査ラインの情報と関連付けて出力する減算信号生成過程と、
前記減算信号を用いて欠陥の検出を行う欠陥検出過程と
を含む探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流探傷や超音波探傷等、被検体に生じた亀裂等の欠陥を非破壊で検査する探傷装置及び探傷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管等の被検体に生じた亀裂等の欠陥を非破壊で検査する方法として、渦電流探傷（ＥＣＴ：Eddy Current Testing）や超音波探傷（ＵＴ：Ultrasonic Testing）が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、渦電流探傷を用いて被検体の経年変化を検出する装置が開示されている。具体的には、第１の時点で計測して得られた基準信号としての第１リサージュ波形と、該第１の時点と異なる第２の時点で計測された比較信号としての第２リサージュ波形との差分信号を得ることで、経年的変化を検査することが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、一方向に延在する溶接部を有する被検体の探傷を行う場合に、被検体の内部に超音波を伝搬させたときのエコー信号に基づいて延在方向に交差する被検体の複数の断面像を作成し、複数の断面像に共通する特徴量を用いて断面像を補正し、補正後の断面像を用いて欠陥の検出を行う超音波探傷装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７５４０９号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような渦電流探傷や超音波探傷を行うことで欠陥が見つかった場合、その欠陥を補修することが行われる。例えば、図１５に示すように、配管溶接部や管台溶接部などの肉厚部で微小の割れ状欠陥が発見された場合、欠陥部を除去して表面応力を緩和する補修を行うことがある。この場合、欠陥除去のために研削した研削部３１の端部（以下「研削端部」という。）における渦電流探傷信号の振幅が大きく出てしまう可能性がある。このような場合には、欠陥がないにもかかわらず欠陥と判定されるおそれや、端部近傍に新たに欠陥が発生した場合に、端部の信号の影響を受けて、欠陥信号を見逃すおそれがあり、探傷性能が低下するおそれがある。
【０００７】
特に、図１５に示した研削端部３２は、特許文献２で説明されている一方向に延在する溶接部とは異なり、２次元的な分布を有するため、例えば、特許文献１で述べられているように、基準信号と比較信号との差分信号に基づいて欠陥を検出するような手法を適用した場合には、基準信号と比較信号との間の位置合わせを適切に行わないと、差分信号に大きなノイズが含まれてしまい探傷性能が著しく低下するおそれがある。
【０００８】
すなわち、研削端部３２は被検体表面形状が変化するため、センサの走査速度や姿勢に局所的な変動が生じやすい。したがって、設定した走査条件に基づく位置（設定した走査速度とサンプリングピッチから計算される位置、センサ移動量を示すエンコーダ信号などから計算される位置など）を合わせただけでは、基準信号と比較信号の間の適切な位置合わせができず、上記のように探傷性能が著しく低下するおそれがある。
また、設定した走査条件に基づく位置と実際のセンサの位置のずれは、走査ラインごとに異なる上、個々の走査ラインにおいても走査位置にバラツキがみられる。同様に、走査ラインと直交する方向のセンサ位置についても、設定した条件と実際のセンサの通過位置とにずれが生ずる場合がある。従って、上述した公知の方法や、既存の画像処理手法などによる位置合わせでは、基準信号と比較信号の間の適切な位置合わせが困難であった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域を検査面上に含み、特に、該ノイズ領域が２次元的な分布を有する場合においても欠陥検出精度の低下を抑制することのできる探傷装置及び探傷方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１態様は、欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域を含む所定の検査面上の欠陥検出を行う探傷装置であって、１または複数のセンサが前記検査面上を移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号が評価対象信号として記憶される第１記憶手段と、１または複数のセンサが前記検査面と同一形状を有する良品検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号、または、過去に１または複数のセンサが欠陥のない前記検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号が、比較信号として記憶される第２記憶手段と、前記評価対象信号及び前記比較信号のそれぞれについて、前記走査ライン毎の代表値を決定する代表値決定手段と、前記評価対象信号の各前記走査ラインの代表値と前記比較信号の各前記走査ラインの代表値との差分及び前記走査ラインの並び順に基づいて、前記評価対象信号の各前記走査ラインに対応する前記比較信号の前記走査ラインを決定する走査ライン対応付け手段と、前記対応付け手段によって対応付けられた前記評価対象信号の前記走査ラインと前記比較信号の前記走査ラインとの間において、前記走査方向における該評価対象信号と該比較信号との位置合わせを行い、対応付けられた位置同士の信号値を差し引くことにより減算信号を生成し、該減算信号を前記評価対象信号の走査ラインの情報と関連付けて出力する減算信号生成手段と、前記減算信号を用いて欠陥の検出を行う欠陥検出手段とを具備する探傷装置である。
【００１１】
本態様によれば、評価対象信号と比較信号との間で、互いの走査ラインの対応付けが行われ、更に、対応付けられた評価対象信号の走査ラインと比較信号の走査ラインとの間において、走査方向における評価対象信号と比較信号との位置合わせが行われ、対応付けられた位置同士の信号値を差し引くことで、評価対象信号の各走査ラインに対応する減算信号が算出される。このように、走査方向に直交する方向及び走査方向の両方において、評価対象信号と比較信号との間で位置合わせが行われるので、検査面上に２次元的な分布を有するノイズ領域が存在していたとしても、適切な信号同士を対応させることができ、減算信号の算出精度の低下を抑制することが可能となる。
【００１２】
上記探傷装置は、前記ノイズ領域と前記ノイズ領域外の領域との境界近傍領域を特定する領域特定手段と、前記境界近傍領域に該当する前記評価対象信号の前記走査ラインに対して、該走査ラインに対応付けられた前記比較信号の前記走査ライン及び該比較信号の走査ラインを挟む少なくとも両側の走査ラインを抽出し、抽出した複数の前記走査ラインの比較信号を用いて前記減算信号をそれぞれ生成し、その中で振幅が最小となる減算信号を当該評価対象信号の走査ラインと関連付けて出力する特別処理手段とを更に備えることとしてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、境界近傍領域における評価対象信号の走査ラインについては、その走査ラインに対応する比較信号の走査ライン並びに少なくともその両側に存在する走査ラインの信号も対象として減算信号が算出され、その中から振幅が最も小さい減算信号が特定されて欠陥検出に用いられることとなる。これにより、境界近傍領域に該当する評価対象信号に対応する適切な比較信号の走査ラインを用いて減算信号を算出することができる。この結果、減算信号の算出精度を更に向上させることができ、境界付近領域における欠陥検出の精度低下を更に抑制することが可能となる。
【００１４】
上記探傷装置において、前記第１記憶手段には、各前記走査ラインに対して複数の励磁周波数によって得られた複数の評価対象信号が記憶され、前記第２記憶手段には、各前記走査ラインに対して前記複数の励磁周波数と同一の励磁周波数に関する比較信号がそれぞれ記憶され、前記対応付け手段は、複数の前記励磁周波数の中から代表励磁周波数として選定された一の励磁周波数における前記評価対象信号及び前記比較信号を用いて前記走査ラインの対応付けを行い、前記信号生成手段は、前記対応付け手段による前記走査ラインの対応付け及び前記走査方向における位置の対応付けを他の前記励磁周波数においても反映させて、各前記励磁周波数における各走査ラインの減算信号をそれぞれ生成することとしてもよい。
【００１５】
例えば、渦電流探傷などのように、１回の走査中に複数の励磁周波数を用いて複数の評価対象信号が得られる場合には、それぞれ異なる複数の励磁周波数に対応する評価対象信号及び比較信号を用いて欠陥の検出を行うことにより、欠陥検出精度を向上させることが可能となる。更に、代表励磁周波数における走査方向に直交する方向及び走査方向の両方における評価対象信号と比較信号との位置合わせを他の励磁周波数においても反映させることで、励磁周波数毎に個別に対応づけをするのに比べ、異なる励磁周波数間における２次元的な位置の対応関係を維持することができる。これにより、励磁周波数の異なる減算信号間の振幅比や位相角差に関する欠陥信号の特徴の位置関係を維持することが可能になり、欠陥検出（例えば、信号発生要因が欠陥か否かの特定）の精度を向上させることが可能となる。
【００１６】
上記探傷装置において、前記代表励磁周波数は、ノイズ信号振幅を傷信号振幅で除した値が比較的大きな値を取る励磁周波数に設定されることが好ましい。
【００１７】
このような励磁周波数を代表励磁周波数として用いることで、他の励磁周波数を用いる場合と比較して、評価対象信号と比較信号との位置対応の精度を高めることが可能となる。
【００１８】
上記探傷装置において、前記走査ライン対応付け手段は、各前記走査ラインにおける前記評価対象信号及び前記比較信号に対してドリフト除去処理を実行し、ドリフト除去処理後の前記評価対象信号及び前記比較信号を用いて、前記走査ラインの対応付けを行うこととしてもよい。
【００１９】
走査ラインの対応付けを行う前に、ドリフト除去処理を行うことにより、ノイズ要因を除去した信号に基づいて、評価対象信号と比較信号との走査ラインの対応付けを行うことができる。これにより、走査ラインの対応付け精度を向上させることができる。また、走査ラインの対応付けを行う際に、ドリフト除去処理を行うことにより、上記の境界近傍領域の特定をドリフト除去前の信号を用いて行うことができ、境界近傍領域の特定性能を高めることができる。
【００２０】
本発明の第２態様は、欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域を含む所定の検査面上の欠陥検出を行う探傷方法であって、１または複数のセンサが前記検査面上を移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号を評価対象信号として記憶する第１記憶過程と、１または複数のセンサが前記検査面と同一形状を有する良品検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号、または、過去に１または複数のセンサが欠陥のない前記検査面上を前記走査ラインと同じ走査方向に移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号を、比較信号として記憶する第２記憶過程と、前記評価対象信号及び前記比較信号のそれぞれについて、前記走査ライン毎の代表値を決定する代表値決定過程と、前記評価対象信号の各前記走査ラインの代表値と前記比較信号の各前記走査ラインの代表値との差分及び前記走査ラインの並び順に基づいて、前記評価対象信号の各前記走査ラインに対応する前記比較信号の前記走査ラインを決定する走査ライン対応付け過程と、前記対応付け過程において対応付けられた前記評価対象信号の前記走査ラインと前記比較信号の前記走査ラインとの間において、前記走査方向における該評価対象信号と該比較信号との位置合わせを行い、対応付けられた位置同士の信号値を差し引くことにより減算信号を生成し、該減算信号を前記評価対象信号の走査ラインの情報と関連付けて出力する減算信号生成過程と、前記減算信号を用いて欠陥の検出を行う欠陥検出過程とを含む探傷方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域が検査面上において２次元的な分布を有する場合であっても、欠陥検出精度の低下を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る探傷装置のハードウェア構成の一例を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る探傷装置が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図３】図２の第１記憶部および第２記憶部に格納される評価対象信号および比較信号の取得方式について説明するための図である。
【図４】図２の第１記憶部および第２記憶部に格納される評価対象信号および比較信号の取得方式について説明するための図である。
【図５】図２の第２記憶部に格納される比較信号について説明するための図である。
【図６】ゼロ点補正について説明するための図である。
【図７】代表値信号の一例を示した図である。
【図８】ドリフト除去処理について説明するための図である。
【図９】評価対象信号の走査ラインと比較信号の走査ラインとの対応付けの一例について説明するための図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る探傷装置によって実行される一連の処理について示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る探傷装置における評価対象信号、比較信号、及び減算信号の一例について示したである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る探傷装置及び探傷方法が解消すべき問題点について説明するための図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る探傷装置の機能ブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施形態における境界近傍領域について説明するための図である。
【図１５】検査面におけるノイズ領域の一例について示した図である。
【図１６】ＤＰマッチングの概念を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態に係る探傷装置及び探傷方法について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る探傷装置及び探傷方法は、欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域を含み、特に、該ノイズ領域が検査面上で２次元的な分布を有するような場合の欠陥検出に採用されて好適なものである。換言すると、本実施形態に係る探傷装置及び探傷方法は、探傷センサを走査して検査面上における探傷信号を得る際に、検査面上におけるノイズ領域を横切ってセンサを走査しなければならない場合に採用されて好適な探傷装置及び探傷方法である。
【００２４】
本実施形態では、欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域として、図１５に示したように、円環状の研削端部３２を例示し、この研削端部３２を含む所定の検査面３０上に発生した欠陥を検出する場合を例に挙げて説明する。なお、欠陥以外の要因に起因する信号が発生するノイズ領域は、例えば、異なる材料を接合した場合の接合部等のように、上記研削端部３２に限定されない。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る探傷装置１のハードウェア構成の一例を示した図である。図１に示すように、本実施形態に係る探傷装置１は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置３、補助記憶装置４、キーボードやマウス等からなる入力装置５、データを表示する表示装置６、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置７などを備えている。これら各部は、バス８を介して互いに接続されている。
【００２６】
補助記憶装置４は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。この補助記憶装置４には、各種プログラムが格納されており、ＣＰＵ２が補助記憶装置４から主記憶装置３にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
【００２７】
図２は、探傷装置１が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図２に示すように、探傷装置１は、第１記憶部１１、第２記憶部１２、代表値決定部１３、走査ライン対応付け部１４、減算信号生成部１５、欠陥検出部１６を主な構成として備えている。
【００２８】
第１記憶部１１には、１つの探傷センサが検査面上を移動することによって得られた複数の走査ラインの探傷信号が評価対象信号として記憶されている。例えば、図３に示すように、１つの探傷センサ２０を用いて検査面３０上を走査したときの各走査ラインｂ＝１、２、・・・ｎ１の探傷信号が評価対象信号として記憶されている。なお、評価対象信号の取得方法は、この例に限定されず、例えば、図４に示すように、複数の探傷センサ２０から構成されるセンサアレイ２１を走査して取得された探傷信号でもよい。
また、探傷センサ２０は、渦電流探傷センサ、超音波探傷センサ等、種別を問わないが、説明の便宜上、以下においては渦電流探傷センサを探傷センサ２０として利用した場合について説明する。
【００２９】
第２記憶部１２には、図５に示すように、過去において、１または複数の渦電流探傷センサ（図示略）を用いて欠陥のない同一検査面３０上を検査したときの複数の走査ラインｂ＝１、２、・・・ｎ２の探傷信号が比較信号として記憶されている。ここで、比較信号は、上記の他、１または複数の渦電流探傷センサが検査面３０と同一形状を有する良品検査面上を移動することにより得られた複数の走査ラインｂ＝１、２、・・・、ｎ２の探傷信号であってもよい。
ここで、検査面上における評価対象信号の走査方向と比較信号の走査方向とは平行方向とされているが、走査位置はずれていてもよく、また、走査ラインのライン数は異なっていてもよい（つまり、ｎ１≠ｎ２でもよい）。
【００３０】
代表値決定部１３は、第１記憶部１１に格納されている評価対象信号及び第２記憶部１２に格納されている比較信号のそれぞれについて、走査ライン毎の代表値を決定する。以下、代表値決定部１３によって実行される処理について具体的に説明する。
まず、代表値決定部１３は、各走査ラインにおける評価対象信号及び比較信号に対してゼロ点補正を行う。この処理は、有意信号がない範囲の評価対象信号の信号値及び比較信号の信号値をゼロに設定するための処理である。
【００３１】
例えば、図３に示すように、走査方向をａ、走査方向ａに直交する方向をステップ方向ｂとし、渦電流探傷の２次元信号をｘ（ａ，ｂ）＋ｉ＊ｙ（ａ，ｂ）とすると、ゼロ点補正後の渦電流探傷の２次元信号の実軸信号ｘ´（ａ，ｂ）は、以下の（１）式で得られる。
【００３２】
【数１】
2014157078.tif 000003
【００３３】
例えば、上記（１）式で示されるゼロ点補正を行うことにより、ｂ＝ｍの評価対象信号Ｇｍ（図３参照）は、図６のように補正される。なお、ゼロ点補正は、上記（１）式のように、有意信号がない１点の信号の信号値を処理対象である実軸信号ｘ（ａ，ｂ）から差し引く方法に限定されず、公知のゼロ点補正の手法を適宜採用することとしてもよい。例えば、有意信号がない２点を特定し、その２点を通る直線を処理対象である実軸信号ｘ（ａ，ｂ）から差し引くことにより、ゼロ点補正を行うこととしても良い。ここで、センサ方式が、ゼロ点移動の発生しない方式である場合など、ゼロ点補正が不要な場合は、このステップを省略してもよい。
【００３４】
ここで、虚軸信号ｙ（ａ，ｂ）にも同様の手法によりゼロ点補正等が実行されるが、実軸信号に対して実行される以下に説明する各処理は、虚軸信号ｙにも同様に実行されることから、以降における虚軸信号ｙに対する説明は省略し、実軸信号のみを対象として説明を行う。なお、超音波センサを探傷センサ２０として用いた場合には、虚軸信号ｙ（ａ，ｂ）＝０であるので、実軸信号のみを考えればよい。
【００３５】
続いて、代表値決定部１３は、ゼロ点補正後の各走査ラインの評価対象信号及び比較信号を用いて、各走査ラインｂ＝１〜ｎ１、ｂ＝１〜ｎ２における絶対値平均をそれぞれ算出し、この値を代表値としてそれぞれ設定する。これを式で表わすと以下の（２）式となる。
【００３６】
【数２】
2014157078.tif 000004
【００３７】
図７に、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１における実軸信号の代表値Ｘ１（ｂ）を直線又は曲線で繋いだときの代表値信号の一例を示す。図示は省略するが、比較信号における代表値信号も同様に取得される。
【００３８】
代表値決定部１３は、評価対象信号の代表値信号及び比較信号の代表値信号を走査ライン対応付け部１４に出力する。
走査ライン対応付け部１４は、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１の代表値Ｘ１（ｂ）と比較信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ２の代表値Ｘ２（ｂ）との差分及び各走査ラインｂ＝１〜ｎ１、ｂ＝１〜ｎ２の並び順に基づいて、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１に対応する比較信号の走査ラインｂ＝１〜ｎ２を決定する。
走査ライン対応付け部１４は、例えば、評価対象信号の代表値信号をＸ１（ｂ）＋ｉ＊Ｙ１（ｂ）、比較信号の代表値信号をＸ２（ｂ）＋ｉ＊Ｙ２（ｂ）と表わすとき、評価対象信号の走査ラインｂ１と比較信号の走査ラインｂ２とを対応付けた場合の誤差ｄ（ｂ１，ｂ２）を以下の（３）式で与え、この誤差ｄ（ｂ１，ｂ２）の総和が最小となる走査ライン同士の対応付けをＤＰ（Dynamic Programming）マッチング法により取得する。
【００３９】
【数３】
2014157078.tif 000005
【００４０】
走査ラインの対応付けは、両端点のずれを許容する最大点数条件をパラメータで指定したＤＰマッチングにより行われる。
ＤＰマッチングは、図１６（ａ）に示すように、横軸を評価対象信号の走査ラインｂ＝１〜ｎ１、縦軸を比較信号の走査ラインｂ＝１〜ｎ２に割り当て、図１６（ａ）の左端から右端へ至る格子点のパス（横軸の格子点ごとに１点が決まり、途中で右下がりにならない、かつ、左に戻らないパス）のうち、通過する全格子点におけるｄ（ｂ１，ｂ２）の和Ｅまたは平均値Ｅ／ｎ１が最小になるパスを最適パスとする。そして、最適パスで対応付けられる評価対象信号の走査ラインと比較信号の走査ラインの対応づけを最適な組合せとして選定する。
【００４１】
上記走査ラインの対応付けにおいて、以下のようなパスの制約を持たせることとしてもよい。例えば、図１６（ｂ）に示す「横軸が格子点を１点移動するときの縦軸の移動幅」及び「縦軸変動せずに真横に連続して移動する幅」は、局所的なサンプリングピッチ（走査速度）の比に相当する。したがって、検査状況から想定されるサンプリングピッチ変動の最大比に裕度をもたせた値をＪとした場合、「横軸の格子点を１点移動するときの縦軸の移動幅」及び「縦軸変動せずに真横に連続して移動する幅」はＪを超えないという条件で、探索するパスを制約してもよい。この制約により、最適パスを求めるケース数が制限されるので、処理を高速化することができるとともに、非現実的な組み合わせを誤って選定するおそれがなくなる。ただし、図１６（ｃ）に示すように、端部（対応づけの左端と右端）に限っては、サンプリングピッチの変化以外に評価対象信号と比較信号の検査範囲の差異によるずれが生じるため、Ｊによるパスの制約は適用しない。
【００４２】
また、図１６（ｃ）に示すように、評価対象信号と比較信号の検査範囲が異なる場合、対応付けの端部は、評価対象信号と比較信号のいずれか一方にしか含まれないため、対応づけの評価式（Ｅの計算）に含めるのは適切ではない。このため、両端（左端と右端）については、「縦軸は変動せずに、真横にのみ連続して移動する格子点」を誤差評価に含めないこととする。この場合、評価対象とする格子点のみの誤差の和Ｅ´を評価対象とする格子点数ｎ１´で除した値（評価対象点数あたりの誤差平均値）が最小になるパスを最適組わせとして選定してもよい。
【００４３】
走査ライン対応付け部１４による対応付け情報は、減算信号生成部１５に出力される。減算信号生成部１５は、走査ライン対応付け部１４によって対応付けられたそれぞれの走査ラインの評価対象信号と比較信号とを用いて減算信号を生成し、該減算信号を各評価対象信号の走査ラインｂ＝１〜ｎ１の情報と関連付けて出力する。以下、減算信号生成部１５によって実行される処理について具体的に説明する。
【００４４】
まず、減算信号生成部１５は、各走査ラインｂ＝１〜ｎ１、ｂ＝１〜ｎ２における評価対象信号及び比較信号のドリフト除去処理を実行する。例えば、ｂ＝ｊの評価対象信号Ｇｊを一例に挙げると、図８に示すように、ドリフト除去前の評価対象信号Ｇｊ＝ｘ（ａ，ｊ）にメディアンフィルタをかけることにより評価対象信号ｘ０（ａ，ｊ）を得、この評価対象信号ｘ０（ａ，ｊ）をドリフト除去前の評価対象信号Ｇｊ＝ｘ（ａ，ｊ）から差し引くことにより、ドリフト除去後の評価対象信号Ｇｊ´＝ｘ´（ａ，ｊ）を得る。
このとき、メディアンフィルタの窓幅は、走査方向ａにおいて想定される切削部３１（図１５参照）の範囲の長さよりも十分長い幅とする。
【００４５】
続いて、ドリフト除去後の各走査ラインの評価対象信号について、該走査ラインと対応付けられた比較信号の走査ラインの信号値を減算する。このとき、対応付けられた走査ラインの評価対象信号と比較信号とについて、上述した走査ラインの対応付けのときと同様の処理を行うことにより、評価対象信号と比較信号との間における走査方向における位置の対応付けを行う。
【００４６】
例えば、図９に示すように、評価対象信号の走査ラインｂ＝ｍ１と、比較信号の走査ラインｂ＝ｍ２とが走査ライン対応付け部１４により対応付けられた場合、ドリフト除去後の走査ラインｂ＝ｍ１の評価対象信号ｘ１´（ａ，ｍ１）と、ドリフト除去後の走査ラインｂ＝ｍ２の比較信号ｘ２´（ａ，ｍ２）との走査方向における各位置の信号誤差が最小となる対応付けをＤＰマッチングを用いて決定し、決定した位置同士の信号値を減算することにより、減算信号を生成する。このＤＰマッチングについても公知の手法を採用することが可能であり、例えば、走査ライン同士の対応付けに用いた手法を用いてもよい。
これにより、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１について、減算信号がそれぞれ生成されることとなる。
評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１における減算信号は、欠陥検出部１５に出力される。
【００４７】
欠陥検出部１５は、例えば、各減算信号において、信号値が予め設定された所定の閾値以上である位置を欠陥として検出する。
【００４８】
次に、本実施形態に係る探傷装置１によって実行される一連の処理について図１０を参照して説明する。ここで、以下に説明する一連の処理は、第１記憶部１１に、検査面３０における複数の走査ラインｂ＝１〜ｎ１における評価対象信号が格納され、第２記憶部１２に、評価対象信号と比較される複数の走査ラインｂ＝１〜ｎ２における比較信号が格納された後に、実行される。
【００４９】
まず、第１記憶部１１に格納されている各走査ラインｂ＝１〜ｎ１の評価対象信号及び第２記憶部１２に格納されている各走査ラインｂ＝１〜ｎ２の比較信号について、ゼロ点補正が行われ（ステップＳＡ１）、ゼロ点補正後の各走査ラインの評価対象信号及びゼロ点補正後の各走査ラインｂ＝１〜ｎ２の比較信号について、各走査ラインｂ＝１〜ｎ１、ｂ＝１〜ｎ２における代表値がそれぞれ算出される（ステップＳＡ２）。
続いて、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１の代表値と比較信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ２の代表値との差分及び走査ラインの並び順に基づいて、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１に対応する比較信号の走査ラインｂ＝１〜ｎ２が決定される（ステップＳＡ３）。
【００５０】
次に、対応付けられたそれぞれの走査ラインの評価対象信号及び比較信号に対してドリフト除去処理が実行され（ステップＳＡ４）、ドリフト除去処理後の評価対象信号及び比較信号を用いて、対応付けられた走査ライン間（例えば、走査ラインｂ＝ｍ１の評価対象信号と走査ラインｂ＝ｍ２の比較信号間）での走査方向における位置の対応付けが行われ（ステップＳＡ５）、互いに対応する位置の評価対象信号の信号値から比較信号の信号値が差し引かれることにより、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１についての減算信号が算出される（ステップＳＡ６）。そして、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１の減算信号に基づいて欠陥の検出が行われる（ステップＳＡ７）。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係る探傷装置１及び探傷方法によれば、評価対象信号と比較信号との間で、互いの走査ラインの対応付けがＤＰマッチングを用いて行われ、更に、対応付けられた評価対象信号の走査ラインと比較信号の走査ラインとの間において、走査方向における評価対象信号と比較信号との位置合わせがＤＰマッチングを用いて同様に行われ、対応付けられた位置同士の信号値を差し引くことで、評価対象信号の各走査ラインに対応する減算信号が算出される。このように、ステップ方向及び走査方向の両方において、評価対象信号と比較信号との間で位置合わせが行われるので、検査面３０上に２次元的な分布を有するノイズ領域（例えば、図１５における研削端部３２）が存在していたとしても、適切な信号同士を参照することにより、減算信号の算出精度の低下を抑制することが可能となる。
【００５２】
図１１に、本実施形態に係る探傷装置１で得られた減算信号の一例を示す。図１１において図１１（ａ）は評価対象信号、図１１（ｂ）は比較信号、図１１（ｃ）は図１１（ａ）に示した評価対象信号と図１１（ｂ）に示した比較信号とを用いて算出された減算信号を示している。図１１（ｃ）に示すように、図１１（ａ）及び（ｂ）に現れていた信号の強弱が相殺され、欠陥部分Ｐのみが顕著に現れている。
【００５３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る探傷装置及び探傷方法について図を参照して説明する。図１２に示すように、例えば、研削部３１と研削部３１以外との境界付近に存在する走査ラインｂ＝ｈ，ｂ＝ｊについては、走査ラインが１ラインずれると探傷信号の波形は大幅に変化するのに対し、境界近傍以外、例えば、走査ラインｂ＝ｉについては、走査ラインが１ラインずれたとしても探傷信号の波形はさほど変わらない。従って、境界付近については、評価対象信号と比較信号との間で、走査ラインの対応付けが適切に行われることが、欠陥の検出精度を高める上で重要となる。
そこで、本実施形態では、上記のように走査ラインの対応付けを特に慎重に行わなければならない境界近傍領域を特定し、この境界近傍領域について、他の領域とは別の処理を実行することにより、評価対象信号と比較信号との走査ラインの対応付けの更なる精度向上を図ることとしている。以下、上述した第１実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００５４】
図１３は、本実施形態に係る探傷装置１´の機能ブロック図を示したものである。図１３に示すように、本実施形態に係る探傷装置１´は、上述した第１実施形態に係る探傷装置１が備える機能に加えて、領域特定部１８及び特別処理部１９を備えている。
領域特定部１８は、ノイズ領域とノイズ領域外の領域との境界に位置する境界近傍領域を特定する。領域特定部１８は、例えば、代表値決定部１３によって決定された評価対象信号の代表値を利用して、評価対象信号の各走査ラインｂ＝１〜ｎ１における特徴量Ｚ（ｂ）を算出する。特徴量Ｚ（ｂ）は、例えば、以下の（４）式で算出される。
【００５５】
【数４】
2014157078.tif 000006
【００５６】
次に、上記Ｚ（ｂ）が所定の閾値Ｚ０以上となるステップ方向の領域をノイズ領域として特定する。所定の閾値は、予め設定されている所定の値を用いても良いし、上記特徴量Ｚ（ｂ）をパラメータとする以下の（５）式を用いて設定してもよい。
【００５７】
【数５】
2014157078.tif 000007
【００５８】
（５）式において、Ｚ０は閾値、ｍａｘ（Ｚ（ｂ））は特徴量Ｚ（ｂ）の最大値、ｍｉｎ（Ｚ（ｂ））は特徴量Ｚ（ｂ）の最小値、ｒは０より大きく１より小さい定数であり、閾値の特徴量の最大変化量に対する比を示す。
【００５９】
次に、このようにしてノイズ領域を決定すると、図１４に示すように、ノイズ領域の境界を中心とした近傍範囲を境界近傍領域として特定する。ここで、どの範囲まで境界近傍領域とするかは、設計によって適宜設定できるものとする。
次に、この境界近傍領域に該当する評価対象信号の各走査ラインについて、特別処理部１９において処理されることにより、減算信号が算出される。
【００６０】
具体的には、特別処理部１９は、境界近傍領域に該当する評価対象信号の走査ラインと、この走査ラインに対応付けられた比較信号の走査ライン及び該比較信号の走査ラインを挟む少なくとも両側の走査ラインとの間で、評価対象信号と比較信号との比較により減算信号をそれぞれ生成し、その中で振幅が最小となる減算信号を当該評価対象信号の走査ラインの情報と共に欠陥検出部１６に出力する。
【００６１】
例えば、図９に示すように、走査ライン対応付け部１４によって評価対象信号の走査ラインｂ＝ｍ１と比較信号の走査ラインｂ＝ｍ２とが対応付けられており、かつ、評価対象信号の走査ラインｂ＝ｍ１が境界近傍領域に該当する場合、特別処理部１９は、この走査ラインｂ＝ｍ１に対応する比較信号の走査ラインとして、走査ラインｂ＝ｍ２並びにその両側の走査ラインｂ＝ｍ２−１、ｂ＝ｍ２＋１を抽出する。
【００６２】
続いて、特別処理部１９は、走査ラインｂ＝ｍ１の評価対象信号と、抽出したｂ＝ｍ２−１、ｂ＝ｍ２、ｂ＝ｍ２＋１の走査ラインの比較信号とをそれぞれ比較することにより、減算信号をそれぞれ算出する。なお、減算信号の算出手法については、上述した第１実施形態と同様である。そして、算出された３つの減算信号のうち、振幅が最も小さな減算信号を抽出し、この減算信号を評価対象信号の走査ラインｂ＝ｍ１の情報と対応付けて欠陥検出部１５に出力する。
そして、特別処理部１９は、境界近傍領域に該当する評価対象信号の走査ラインが他にもある場合には、それら各走査ラインに対しても上述の処理を実行する。
【００６３】
以上、説明したように、本実施形態に係る探傷装置１´及び探傷方法によれば、境界近傍領域における評価対象信号の走査ラインについては、その走査ラインに対応する比較信号の走査ライン並びに少なくともその両側に存在する走査ラインの信号も対象として減算信号が算出され、その中から振幅が最も小さい減算信号が特定されて欠陥検出に用いられることとなる。これにより、境界近傍領域に該当する評価対象信号に対応する適切な比較信号の走査ラインを用いて減算信号を算出することができる。この結果、減算信号の算出精度を更に向上させることができ、境界付近領域における欠陥検出の精度低下を更に抑制することが可能となる。
【００６４】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る探傷装置及び探傷方法について説明する。
例えば、探傷センサ２０として渦電流探傷センサを用いた場合、互いに異なる複数の励磁周波数を用いることにより、それぞれの走査ラインについて複数の探傷信号を得ることが可能である。本実施形態は、走査ライン毎に、複数の励磁周波数に対応する複数の探傷信号が得られた場合に適用されるものである。
従って、本実施形態においては、第１記憶部１１及び第２記憶部１２には、それぞれ各走査ラインについて複数の励磁周波数に対応する探傷信号が評価対象信号及び比較信号としてそれぞれ格納されている。
【００６５】
このような状態において、予め設定されている所定の励磁周波数（以下「代表励磁周波数」という。）で得られた評価対象信号とその代表励磁周波数に対応する比較信号とを用いて上述した各種処理が実行されることにより、評価対象信号の各走査ラインに対して減算信号がそれぞれ得られる。
続いて、評価対象信号と比較信号におけるステップ方向及び走査方向における両方の位置の対応付けを他の励磁周波数で得られた評価対象信号と比較信号にも用いて、それぞれの励磁周波数における各走査ラインの減算信号をそれぞれ算出する。
【００６６】
例えば、複数の励磁周波数を用いる場合において、励磁周波数毎に評価対象信号と比較信号との間で走査ラインの対応付けを行ってしまうと、被検体に欠陥がある場合に励磁周波数の異なる減算信号間の振幅比や位相角差に関する欠陥信号の特徴の位置関係が維持されないおそれがあり、欠陥検出の精度向上を図れない。
渦電流探傷試験では、欠陥以外の要因（例えば、付着物、被検体表面形状変化、プローブ姿勢の変化、被検体の局所的な物性値変化）などによっても信号が発生するため、これらの信号が何に起因するものなのかを判別することが重要となる。検出された信号が、欠陥に起因するものか、それ以外の要因に起因するものかを判別するには、異なる励磁周波数により得られた信号の振幅比、位相角の差などの特徴量を用いるのが有効である。このような場合、上記のように、励磁周波数毎に、評価対象信号と比較信号との間で走査ラインの対応付けを行ってしまうと、異なる励磁周波数間における２次元的な位置の対応関係を維持することができなくなり、欠陥以外の要因の特定が難しくなる。
【００６７】
この点、本実施形態のように、代表励磁周波数における評価対象信号と比較信号との２次元的な位置の対応付けを他の全ての励磁周波数においても反映させることで、ステップ方向及び走査方向における２次元的な位置の対応関係を維持するので、欠陥検出の精度向上を図ることができる。
【００６８】
ここで、ノイズ信号振幅を傷信号振幅で除算したときの値が比較的大きな値を示す励磁周波数を代表励磁周波数として利用することが好ましい。ここでいうノイズ信号は、減算により低減しようとするノイズ領域を形成するノイズである。たとえば、図１５に示すような切削後の被検体の検査では、ノイズ要因は形状変化であるから、所定の形状変化信号と、所定の欠陥信号の振幅を計測し、それぞれの励磁周波数毎に形状信号振幅／欠陥信号振幅を計算し、この値が大きな値を示す励磁周波数を選定するのが望ましい。減算により低減しようとするノイズ領域が、溶接による物性値変化である場合には、溶接信号振幅／欠陥信号振幅の値が大きい励磁周波数を代表励磁周波数として選定することが好ましい。
このような励磁周波数を代表励磁周波数として用いることで、被検体に欠陥がある場合でも他の励磁周波数を用いる場合と比較して、評価対象信号と比較信号との位置対応の精度を高めることが可能となる。
【００６９】
以上、本発明の各実施形態に係る探傷装置及び探傷方法について説明してきたが、本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１、１´  探傷装置
１１  第１記憶部
１２  第２記憶部
１３  代表値決定部
１４  走査ライン対応付け部
１５  減算信号生成部
１６  欠陥検出部
１８  領域特定部
１９  特別処理部
２０  探傷センサ
３０  検査面
３１  研削部
３２  研削端部
【図１】
2014157078.tif 000008
【図２】
2014157078.tif 000009
【図３】
2014157078.tif 000010
【図４】
2014157078.tif 000011
【図５】
2014157078.tif 000012
【図６】
2014157078.tif 000013
【図７】
2014157078.tif 000014
【図８】
2014157078.tif 000015
【図９】
2014157078.tif 000016
【図１０】
2014157078.tif 000017
【図１１】
2014157078.tif 000018
【図１２】
2014157078.tif 000019
【図１３】
2014157078.tif 000020
【図１４】
2014157078.tif 000021
【図１５】
2014157078.tif 000022
【図１６】
2014157078.tif 000023