(57)【要約】【課題】生産に悪影響を与えること、およびコストを増大させることなく、探傷性能を向上させることが可能なレベルアップ信号処理システムに更新することができる超音波探傷装置および超音波探傷方法を提供すること。【解決手段】製品を連続的に搬送する連続ラインに設置された、製品の内部欠陥を検査する超音波探傷装置であって、信号処理部は、検出部から出力された探傷信号に対し、既設の信号処理システムに基づく既設信号処理と、探傷性能がレベルアップした新しい信号処理システムに基づくレベルアップ信号処理とを並列に稼働させることが可能であり、設定部は、前記既設信号処理における出力および前記レベルアップ信号処理における出力を合わせるための校正処理を実施して決定されたそれぞれの信号処理のゲイン値を設定する。【選択図】  図１
2014181950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を連続的に搬送する連続ラインに設置された、製品の内部欠陥を検査する超音波探傷装置であって、
製品に超音波ビームを送信する送信プローブ、および製品の内部欠陥に基づく探傷信号を受信する受信プローブを有する検出部と、
検出部からの探傷信号を信号処理する信号処理部と、
信号処理部で処理された探傷信号に基づいて、欠陥の編集を行う欠陥編集部と、
前記欠陥編集部による編集結果に基づき探傷結果を表示する表示部と、
信号処理部のプリセットを行う設定部と
を備え、
前記信号処理部は、前記検出部から出力された探傷信号に対し、既設の信号処理システムに基づく既設信号処理と、探傷性能がレベルアップした新しい信号処理システムに基づくレベルアップ信号処理とを並列に稼働させることが可能であり、
前記欠陥編集部および前記表示部により、これら２つの信号処理によるそれぞれの探傷信号を編集および表示し、
前記設定部は、前記既設信号処理における出力および前記レベルアップ信号処理における出力を合わせるための校正処理を実施して決定されたそれぞれの信号処理のゲイン値を設定することを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
前記校正処理は、校正板の探傷処理を行い、既設信号処理の出力およびレベルアップ信号処理の出力が設定値になるようにゲイン値を決定することを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、既設信号処理を行う既設信号処理基板と、レベルアップ信号処理を行うレベルアップ信号処理基板とを有し、前記レベルアップ信号処理基板への探傷信号の入力は、前記既設信号処理基板を介して行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
連続ラインに連続的に搬送される製品に送信プローブから超音波ビームを送信し、製品の内部欠陥に基づく探傷信号を受信プローブで受信し、その受信した探傷信号を信号処理し、信号処理された探傷信号に基づいて欠陥の編集を行い、それに基づき探傷結果を表示する超音波探傷方法であって、
前記信号処理を、既設の信号処理システムに基づく既設信号処理と、探傷性能がレベルアップした新しい信号処理システムに基づくレベルアップ信号処理とを並列に稼働させることにより行い、これら２つの信号処理によるそれぞれの探傷信号を編集および表示し、
前記既設信号処理における出力および前記レベルアップ信号処理における出力を合わせるための校正処理を実施して、それぞれの信号処理のゲイン値を決定し、決定したゲイン値を設定して超音波探傷を行うことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項５】
前記校正処理は、校正板の探傷処理を行い、既設信号処理の出力およびレベルアップ信号処理の出力が設定値になるようにゲイン値を決定することを特徴とする請求項４に記載の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続製造ラインに設置され、超音波により検査対象の内部欠陥を非破壊検査する超音波探傷装置および超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いて検査対象である連続搬送される製品（例えば鋼板）の内部欠陥を非破壊検査する超音波探傷装置としては、図８に示すようなものが知られている（例えば特許文献１）。この超音波探傷装置１００は、検出部１０１、信号処理部１０２、設定／編集部１０３、および表示／操作部１０４から構成される。検出部１０１は、超音波探触子（探傷プローブ）である送信プローブ１０５および受信プローブ１０６を有している。これら送信プローブ１０５および受信プローブ１０６は、図９（ａ）に示すように、検査対象である鋼板１０７を挟んで対向配置され、送信プローブ１０５からラインフォーカス超音波ビームを鋼板１０７に向けてほぼ垂直に送信し、鋼板１０７に入射して受信プローブ１０６側に透過した透過波と、入射した後に内部欠陥から反射した反射波とをエコー信号（探傷信号）として受信プローブ１０６で受信し、その受信した探傷信号から内部欠陥を検出する。なお、図９（ａ）の符号１０８は送信ビームであり、１０９は受信ビームである。
【０００３】
図９（ｂ）に示すように、透過波については、鋼板１０７内を０．５往復して受信プローブ１０６に到達する一次透過波Ｔ１と、鋼板１０７を１．５往復して受信プローブ１０６に到達する二次透過波Ｔ２とがある。内部欠陥が存在する場合には、図１０の受信波形に示すように、受信プローブ１０６には、透過波Ｔ１およびＴ２の信号間に、内部欠陥からの反射波Ｆ１，Ｆ２が受信される。その際の信号処理方法としては、受信した探傷信号の所定の欠陥ゲート内でしきい値を超える反射波の信号（図１０の場合は反射波Ｆ２）を内部欠陥として検出する方法が多用されている。
【０００４】
しかし、受信プローブ１０６で受信される探傷信号にはノイズが含まれているため、高いＳＮ比を得ることが困難であり、小サイズの欠陥を検出することができない場合もある。
【０００５】
そのため、ノイズの影響を減少させて高いＳＮ比を得ることができる信号処理技術を用いて超音波探傷をレベルアップする手法が多数提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２５３４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような超音波探傷のレベルアップが可能な信号処理技術を用いた信号処理システムは、超音波探傷装置を新規に導入する際には、その超音波探傷装置にそのまま導入できるため問題はないが、既に稼働している超音波探傷装置について、信号処理システムだけを更新する場合には以下のような問題点がある。
【０００８】
１）新しい信号処理システム自体が探傷性能を向上させるものであっても、既設の超音波探傷装置に適用する場合には、当初の目標通りの効果を発揮するとは断定できず、最悪、更新前の既設の信号処理システムよりも探傷性能が低くなる場合もある。
２）上記問題を回避するため、オンラインテストの際のみ、既設の信号処理システムと、新しい信号処理システムとを切り替えて探傷する方法が考えられるが、オンラインテスト期間中の探傷は、製品の探傷性能を保証できず、生産に悪影響を与える。
３）これを回避するため、既設の超音波探傷装置とは別に、新しい信号処理システムを採用した超音波探傷装置を新設する方法が考えられるが、コストが増大するというデメリットがある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、生産に悪影響を与えること、かつコストを増大させることなく、探傷性能を向上させることが可能なレベルアップ信号処理システムに更新することができる超音波探傷装置および超音波探傷方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、製品を連続的に搬送する連続ラインに設置された、製品の内部欠陥を検査する超音波探傷装置であって、製品に超音波ビームを送信する送信プローブ、および製品の内部欠陥に基づく探傷信号を受信する受信プローブを有する検出部と、検出部からの探傷信号を信号処理する信号処理部と、信号処理部で処理された探傷信号に基づいて、欠陥の編集を行う欠陥編集部と、前記欠陥編集部による編集結果に基づき探傷結果を表示する表示部と、信号処理部のプリセットを行う設定部とを備え、前記信号処理部は、前記検出部から出力された探傷信号に対し、既設の信号処理システムに基づく既設信号処理と、探傷性能がレベルアップした新しい信号処理システムに基づくレベルアップ信号処理とを並列に稼働させることが可能であり、前記欠陥編集部および前記表示部により、これら２つの信号処理によるそれぞれの探傷信号を編集および表示し、前記設定部は、前記既設信号処理における出力および前記レベルアップ信号処理における出力を合わせるための校正処理を実施して決定されたそれぞれの信号処理のゲイン値を設定することを特徴とする超音波探傷装置を提供する。
【００１１】
上記超音波探傷装置において、前記校正処理は、校正板の探傷処理を行い、既設信号処理の出力およびレベルアップ信号処理の出力が設定値になるようにゲイン値を決定する方法により行うことができる。
【００１２】
前記信号処理部は、既設信号処理を行う既設信号処理基板と、レベルアップ信号処理を行うレベルアップ信号処理基板とを有し、前記レベルアップ信号処理基板への探傷信号の入力は、前記既設信号処理基板を介して行われるようにすることができる。
【００１３】
本発明はまた、連続ラインに連続的に搬送される製品に送信プローブから超音波ビームを送信し、製品の内部欠陥に基づく探傷信号を受信プローブで受信し、その受信した探傷信号を信号処理し、信号処理された探傷信号に基づいて欠陥の編集を行い、それに基づき探傷結果を表示する超音波探傷方法であって、前記信号処理を、既設の信号処理システムに基づく既設信号処理と、探傷性能がレベルアップした新しい信号処理システムに基づくレベルアップ信号処理とを並列に稼働させることにより行い、これら２つの信号処理によるそれぞれの探傷信号を編集および表示し、前記既設信号処理における出力および前記レベルアップ信号処理における出力を合わせるための校正処理を実施して、それぞれの信号処理のゲイン値を決定し、決定したゲイン値を設定して超音波探傷を行うことを特徴とする超音波探傷方法を提供する。
【００１４】
上記超音波探傷方法において、前記校正処理は、校正板の探傷処理を行い、既設信号処理の出力およびレベルアップ信号処理の出力が設定値になるようにゲイン値を決定する方法により行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検出部から出力された探傷信号に対し、既設の信号処理システムに基づく既設信号処理と、探傷性能がレベルアップした新しい信号処理システムに基づくレベルアップ信号処理とを並列に稼働させることが可能であり、また、これら信号処理の出力を合わせることができる。このため、生産に悪影響を与えること、およびコストを増大させることなく、探傷性能を向上させることが可能なレベルアップ信号処理システムに更新することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置を示すブロック図である。
【図２】複数のプローブおよび複数の既設信号処理基板を有する構成において、レベルアップ信号処理基板への出力のばらつきを説明するための図である。
【図３】校正板を探傷したときの出力（エコー高さ）の一例を示す図である。
【図４】校正処理によってゲイン値を設定する手法を説明するための図である。
【図５】校正処理のフローチャートである。
【図６】校正処理の際の操作およびゲイン設定を説明するための図である。
【図７】実際に既設信号処理基板とレベルアップ信号処理基板とを用いて探傷処理を行った結果を示す図である。
【図８】従来の超音波探傷装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】（ａ）は従来の超音波探傷装置における検出部の送信プローブおよび受信プローブを示す図、（ｂ）は受信プローブが受信する透過波および反射波を説明するための図である。
【図１０】受信プローブの受信波形の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、超音波探傷装置１０は、連続ラインに設置され、連続搬送される製品（例えば鋼板）の内部欠陥を非破壊検査するものであり、検出部１１、信号処理部１２、設定／編集部１３、および表示／操作部１４から構成される。
【００１９】
検出部１１は、基本的に図８に示す従来の超音波探傷装置と同様に構成されている。すなわち、超音波探触子（探傷プローブ）である送信プローブ１５および受信プローブ１６を有している。これら送信プローブ１５および受信プローブ１６は、検査対象である製品（例えば鋼板）１７を挟んで対向配置され、送信プローブ１５からラインフォーカス超音波ビームを製品１７に向けてほぼ垂直に送信し、製品１７に入射して受信プローブ１６側に透過した透過波と、入射した後に内部欠陥から反射した反射波とを探傷信号として受信プローブ１６で受信し、その受信した透過波および反射波から内部欠陥を検出する。
【００２０】
信号処理部１２は、既設信号処理基板２１と、レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２と、送受信基板２３とを有する。既設信号処理基板２１は、検出部１１から出力された探傷信号に対し、既設の信号処理システムに基づく信号処理を実行し、探傷結果を送受信基板２３に出力する。レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２は、既設信号処理基板２１からの探傷信号に対し、レベルアップした新しい信号処理システムに基づく信号処理を実行し、探傷結果を送受信基板２３に出力する。送受信基板２３は、既設信号処理基板２１の探傷結果、および専用基板２２の探傷結果を受け、これらを区分して、それぞれの探傷結果を送信する。
【００２１】
なお、レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の探傷信号を既設信号処理基板２１から出力するのは、探傷信号は微小電圧のため、基板前で探傷信号を分岐して各基板に送ると信号が変化し、既設の信号処理システムによる探傷に支障を与えるためである。
【００２２】
設定／編集部１３は、送受信基板２３から送信された、既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の探傷結果を受け、それぞれについて欠陥編集を行う欠陥編集部３１と、既設信号処理基板２１および専用基板２２それぞれのプリセット処理を行い、送受信基板２３に送信するプリセット処理部３２とを有する。
【００２３】
表示／操作部１４は、欠陥編集部３１で欠陥編集された既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の探傷結果のそれぞれについて送信編集を行う送信編集部４１と、送信編集された既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の探傷結果を表示する結果画面４２と、既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２それぞれのプリセット情報を設定する設定画面４３とを有する。
【００２４】
設定画面４３で設定されたプリセット情報は、プリセット処理部３２に送られ、そこで処理され、送受信基板２３を介してそれぞれ既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２に送られ、これらのプリセットが行われる。すなわち、設定画面４３およびプリセット処理部３２がプリセットを行う設定部として機能する。なお、設定画面４３およびプリセット処理部３２は、後述するように、既設信号処理基板２１および専用基板２２の出力を合わせるための校正処理を実施して、ゲイン値を決定する機能を有する。
【００２５】
次に、このように構成された超音波探傷装置１０における探傷処理動作について説明する。
実際の超音波探傷においては、連続搬送される製品１７に対し、送信プローブ１５からラインフォーカス超音波ビームをほぼ垂直に送信し、受信プローブ１６側に透過した透過波と、入射した後に内部欠陥から反射した反射波とを探傷信号として受信プローブ１６で受信し、その探傷信号を信号処理部１２の既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２で信号処理し、それぞれの探傷結果を設定／編集部１３の欠陥編集部３１で編集し、表示／操作部１４の結果画面４２に表示する。
【００２６】
しかし、既設信号処理基板２１へは受信プローブ１６から探傷信号が直接入力されるため、その探傷信号は生値であるのに対し、レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２へ入力される探傷信号は、返還後の信号となるため、僅かながらも誤差が発生する。また、複数のプローブおよび複数の既設信号処理基板を有する構成ならば、既設信号処理基板毎で出力誤差も発生する。例えば図２に示すように、信号処理基板の出力仕様が０−１Ｖ／０−３０ｄＢの場合に、探傷プローブＡからの探傷信号を受けた既設信号処理基板Ａと、探傷プローブＢからの探傷信号を受けた既設信号処理基板Ｂから、いずれも１５ｄＢの出力をレベルアップ信号処理基板（専用基板）に出力しても、既設信号処理基板個別の器差から出力電圧に差異が発生してしまう。このため、同じ欠陥を検出しても既設信号処理基板２１とレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２では、欠陥信号の出力（エコー高さ）が異なる可能性が高い。
【００２７】
そこで、実際の探傷処理に先立って、表示／操作部１４の設定画面４３および設定／編集部１３のプリセット処理部３２により既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２のプリセットの際に、既設信号処理基板２１とレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２のそれぞれの出力を合わせるための校正処理を実施し、これら２つの基板による探傷のゲイン値を決定する。
【００２８】
校正処理は、図３に示すように、基準となる校正板を用いて、その校正板を探傷した際の既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２のエコー高さを把握し、図４に示すようにこれらのエコー高さを設定値に調整するために、各信号処理基板のゲイン値を設定する。図３、４の例では、エコー高さ（エコー値）の設定値が２５ｄＢであり、校正板探傷時の実際のエコー高さが、既設信号処理基板で２４ｄＢ、レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２で２２ｄＢであるから、それぞれのゲイン値を＋１ｄＢおよび＋３ｄＢとする。このようにして各信号処理基板のゲイン値を設定することにより、同一欠陥を探傷した際に、既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２で同一の出力（エコー高さ）を得ることが可能となる。
【００２９】
この校正処理の具体的内容を図５および図６を参照して説明する。図５は校正処理のフローチャートであり、図６はその際の操作およびゲイン設定を説明するための図である。これらの図に示すように、最初に設定画面を校正条件画面とし、校正動作設定を既設信号処理基板２１とレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の両方で行うか、または既設信号処理基板２１のみで行うかを選択する（ＳＴ１）。両方を選択した場合に、まず、既設信号処理基板の校正処理を実行する（ＳＴ２）。具体的には、校正板を探傷して既設信号処理基板２１にて信号処理を行い、その際のエコー高さとエコー高さの設定値とからゲイン値を算出する。既設信号処理基板２１の校正処理中にはゲイン値算出を複数回行い、ゲイン値算出毎に画面の表示を更新する（ＳＴ３）。所定時間経過後、既設信号処理基板２１の校正処理を完了し、既設信号処理基板２１による探傷のゲイン値を決定する（ＳＴ４）。そして、決定した既設信号処理基板２１のゲイン値を保存し、結果を印字する。次に、レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の校正処理を実行する（ＳＴ５）。具体的には、校正板を探傷してレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２にて信号処理を行い、その際のエコー高さとエコー高さの設定値とからゲイン値を算出する。レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の校正処理中にはゲイン値算出を複数回行い、ゲイン値算出毎に画面の表示を更新する（ＳＴ６）。所定時間経過後、レベルアップ信号処理基板（専用基板）２２の校正処理を完了し、レベルアップ信号処理基板２２による探傷のゲイン値を決定する（ＳＴ７）。そして、決定したレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２のゲイン値を保存し、結果を印字する。以上で２つの信号処理基板の校正処理が終了する。
【００３０】
実際の探傷を開始する際には、このようにして校正処理により決定され、保存された２つの信号処理基板のゲイン値を設定画面４３により設定する。設定されたゲイン値は、プリセット処理部３２で処理され、送受信基板２３を介して既設信号処理基板２１およびレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２に送られる。これにより、実際の探傷処理において、既設信号処理基板２１とレベルアップ信号処理基板（専用基板）２２のそれぞれの出力（エコー高さ）を合わせることができる。
【００３１】
このように校正処理によって決定されたゲイン値を用いて、実際に既設信号処理基板とレベルアップ信号処理基板とを用いて探傷処理を行った結果を図７に示す。図７において、（ａ）は既設信号処理基板による探傷マップ、（ｂ）はレベルアップ信号処理基板による探傷マップ、（ｃ）はこれらによる探傷比較マップである。この図に示すように、既設信号処理基板による探傷結果と、レベルアップ信号処理基板による探傷結果とを同時に表示することができるので、これらの探傷結果を容易に比較することができ、レベルアップ信号処理基板の性能確認が容易となる。なお、図７において、Ｈ欠陥およびＭ欠陥は、欠陥の大きさを表しており、ＨはＭより大きい。探傷しきい値を例えば、Ｈ欠陥は２８ｄＢ、Ｍ欠陥は２５ｄＢと設定すると、探傷信号が２８ｄＢ以上の欠陥をＨ欠陥として扱う。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、信号処理部１２に既設信号処理基板２１の他にレベルアップ信号処理基板２２を設け、検出部１１において探傷した探傷結果をそれぞれの信号処理基板を用いて信号処理し、それぞれ別個に探傷結果を把握するので、以下のような効果を得ることができる。
（１）既設信号処理基板２１を用いた信号処理を継続し、製品の品質保証を維持した状態で、レベルアップ信号処理基板２２を用いたオンライン探傷が可能となる。また、レベルアップ信号処理による長期間のオンラインデータの採取も可能となる。
（２）検出部が共通であるため、既設信号処理基板２１を用いた探傷とレベルアップ信号処理基板２２を用いた探傷とで、欠陥検出時の位置合わせが容易となる。
（３）既設信号処理基板２１を用いた場合と、レベルアップ信号処理基板２２を用いた場合とで、同一欠陥検出時の出力（エコー高さ）が均一となり、探傷性能の比較が容易となる。また、性能評価が短時間で可能となる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、超音波探傷装置として、検出部１１、信号処理部１２、設定／編集部１３、および表示／操作部１４を有するものを示したが、このような構成に限るものではない。例えば、設定／編集部１３および表示／操作部１４を設ける代わりに、他の組み合わせであってもよい。
【００３４】
また、既設信号処理基板２１とレベルアップ信号処理基板２２のゲイン値を決定するための校正処理についても、上記実施形態の手法に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３５】
１１  検出部
１２  信号処理部
１３  設定／編集部
１４  表示／操作部
１５  送信プローブ
１６  受信プローブ
１７  製品（鋼板）
２１  既設信号処理基板
２２  レベルアップ信号処理基板（専用基板）
２３  送受信基板
３１  欠陥編集部
３２  プリセット処理部
４１  送信編集部
４２  結果画面
４３  設定画面（設定部）
【図１】
2014181950.tif 000003
【図２】
2014181950.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014181950.tif 000011
【図１０】
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