(57)【要約】【課題】本発明の目的は、水浸法による超音波探傷方法または超音波探傷システムにおいて、超音波の入射位置を正確かつ確実に確認することにある。【解決手段】水浸法による超音波探傷方法において、遠隔操作によって駆動する駆動部に超音波センサとレーザを搭載させ、レーザから被検体へ可視レーザ光線を照射し、カメラにて可視レーザ光線の照射位置を撮影して探傷を行う。【選択図】図４
2011169599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水浸法による被検体の超音波探傷に用いる超音波探傷システムにおいて、
超音波を発射し受信する超音波センサと、探傷結果情報を表示する超音波探傷装置と、超音波センサを遠隔操作によって前記被検体の所定位置に移動させる駆動装置と、前記被検体にレーザを照射するレーザと、被検体とレーザ照射位置を撮影する撮像装置とを備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項２】
請求項１に記載された超音波探傷システムにおいて、前記撮像装置はカメラであることを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載された超音波探傷システムにおいて、前記超音波センサは少なくとも２個の前記レーザを有し、前記レーザの可視レーザ光線が前記超音波センサの超音波発射面から所定距離離れた位置で交わるように、前記レーザの光軸を互いに傾斜させて設けたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波探傷システムにおいて、前記可視レーザ光線の交わる位置と、前記超音波センサから発射される超音波が前記被検体に入射するまでの水距離を一致させておくことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された超音波探傷システムにおいて、前記超音波センサに、複数の振動子から発生する超音波の遅延時間を制御して探傷を行うアレイ探触子を設けたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項６】
請求項１に記載された超音波探傷システムにおいて、前記撮像装置は、照明光源とカメラを有し被検体を撮影するファイバースコープからなることを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項７】
請求項６に記載された超音波探傷システムにおいて、前記超音波センサとして、複数の振動子から発生する超音波の遅延時間を制御して探傷を行うアレイ探触子を用いることを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項８】
水浸法による超音波探傷方法において、遠隔操作によって駆動する駆動部に超音波センサとレーザを搭載させ、レーザから被検体へ可視レーザ光線を照射し、撮像装置にて可視レーザ光線の照射位置を撮影して探傷を行うことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波探傷方法において、前記撮像装置をカメラとしたことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の超音波探傷方法において、前記超音波センサは少なくとも２個の前記レーザを有し、前記レーザの可視レーザ光線が前記超音波センサの超音波発射面から所定距離離れた位置で交わるように、前記レーザの光軸を互いに傾斜させて設けたことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の超音波探傷方法において、前記可視レーザ光線の交わる位置と、超音波センサから発射される超音波が被検体に入射するまでの水距離を合わせておくことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の超音波探傷方法において、遠隔操作によって駆動する駆動部に超音波センサとファイバースコープを搭載させ、ファイバースコープにて超音波の発射方向を撮影して探傷を行うことを特徴とする超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサと被検体との間に水などの液体を介在させて探傷を行う水浸法による超音波探傷システムおよび超音波探傷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物の溶接部では、各種の欠陥が発生する可能性があり、溶接部内部や人又は装置のアクセス不可能な溶接部内面などの非破壊検査手法として、超音波探傷法が広く用いられてきた。また、溶接部表面で凹凸がある場合や狭隘で超音波センサを直接接触することが不可能な場合などでは、超音波センサと被検体の間に一定の間隔をもたせ、その空間を水や油などの液体で満たす水浸法による超音波探傷が適用されている。
【０００３】
従来の水浸法による超音波探傷では、特許文献１に示すように、探傷面の形状に関する情報に基づき、探触子位置、超音波の入射方向および軌跡を表示するＣＡＤ装置と、三次元動作によって探触子を位置決めするスキャナと、探触子と、探傷面との距離を計測する距離センサとを備えた超音波探傷システムが提供されてきている。
【０００４】
この提案されている超音波探傷システムによれば、探傷面に凹凸、ひび等がある場合でも、最適な探触子位置を割り出しスキャナにより探触子位置を最適な位置に移動することを可能とする。
【０００５】
また、特許文献２には、レーザ光源１で被検査材に超音波を発生させ、レーザ光源２と集光手段で超音波信号を光学的に検出するレーザ超音波検査装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、超音波プローブとＣＣＤカメラを有し、ＣＣＤカメラで超音波入射位置を確認する超音波検査装置が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、被検体の超音波画像とディジタルカメラで撮影した外観情報を記録する超音波検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３００３６３号公報
【特許文献２】特開２００５−４３１３９号公報
【特許文献３】特開２００９−２２２６４２号公報
【特許文献４】特開平１０−１９８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術では距離センサを使って形状を計測し、超音波の入射位置や入射方向を解析して最適な探触子位置を割り出しているが、実際に超音波が目的の位置に入射しているか確認する手段が無かった。あるいは、正確に超音波が目的の位置に入射しているか確認するには不十分であった。
【００１０】
そのため、本発明の目的は、水浸法による超音波探傷方法において、超音波の入射位置を正確に確認することができる新たな超音波探傷システム及び超音波探傷方法を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、水浸法による被検体の超音波探傷に用いる超音波探傷システムにおいて、超音波を発射し受信する超音波センサと、探傷結果情報を表示する超音波探傷装置と、超音波センサを遠隔操作によって前記被検体の所定位置に移動させる駆動装置と、前記被検体にレーザを照射するレーザと、被検体とレーザ照射位置を撮影する撮像装置とを備えたことを特徴とする。また、撮像装置はカメラであることを特徴とする。
【００１２】
また、超音波探傷システムにおいて、超音波センサは少なくとも２個の前記レーザを有し、前記レーザの可視レーザ光線が前記超音波センサの超音波発射面から所定距離離れた位置で交わるように、前記レーザの光軸を互いに傾斜させて設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、超音波探傷システムにおいて、可視レーザ光線の交わる位置と、前記超音波センサから発射される超音波が前記被検体に入射するまでの水距離を一致させておくことを特徴とする。
【００１４】
また、超音波探傷システムにおいて、前記超音波センサに、複数の振動子から発生する超音波の遅延時間を制御して探傷を行うアレイ探触子を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、撮像装置は、照明光源とカメラを有し被検体を撮影するファイバースコープからなることを特徴とする。また、前記超音波センサとして、複数の振動子から発生する超音波の遅延時間を制御して探傷を行うアレイ探触子を用いることを特徴とする。
【００１６】
さらに、水浸法による超音波探傷方法において、遠隔操作によって駆動する駆動部に超音波センサとレーザを搭載させ、レーザから被検体へ可視レーザ光線を照射し、撮像装置にて可視レーザ光線の照射位置を撮影して探傷を行うことを特徴とする。さらに、撮像装置をカメラとしたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、超音波探傷方法において、超音波センサは少なくとも２個の前記レーザを有し、前記レーザの可視レーザ光線が前記超音波センサの超音波発射面から所定距離離れた位置で交わるように、前記レーザの光軸を互いに傾斜させて設けたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、超音波探傷方法において、前記可視レーザ光線の交わる位置と、超音波センサから発射される超音波が被検体に入射するまでの水距離を合わせておくことを特徴とする。
【００１９】
さらに、超音波探傷方法において、遠隔操作によって駆動する駆動部に超音波センサとファイバースコープを搭載させ、ファイバースコープにて超音波の発射方向を撮影して探傷を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可視レーザ光線を超音波センサの超音波入射位置に照射して、カメラ等の撮像装置で超音波を入射する被検体表面を監視することにより、超音波センサを走査する時の誤操作による検査部位からのずれや、検出した超音波画像（エコー）の誤判断等のヒューマンエラーを未然に防止できる。また超音波センサの入射位置を撮影しながら探傷を実施することにより、探傷結果から欠陥の疑いがある場合にその位置での被検体表面情報を含む探傷状況を確認できるため、欠陥判定性および寸法測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の対象となる被検体の断面図を示す。
【図２】超音波探傷装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１における超音波センサを示す模式図である。
【図４】実施例１の超音波探傷方法を示す模式図である。
【図５】実施例２の超音波探傷方法を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例２の超音波センサを示す模式図である。
【図７】実施例２の可視レーザ光線の照射位置が２点の場合を示す模式図である。
【図８Ａ】実施例３のアレイ探触子によるセクタスキャンを示す正面図である。
【図８Ｂ】実施例３のアレイ探触子によるセクタスキャンを示す側面図である。
【図９Ａ】実施例３のアレイ探触子によるリニアスキャンを示す正面図である。
【図９Ｂ】実施例３のアレイ探触子によるリニアスキャンを示す側面図である。
【図１０】本発明の実施例４の超音波センサを示す模式図である。
【図１１】実施例４の超音波探傷方法を示す模式図である。
【図１２】実施例４のファイバースコープによる撮影画像の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の対象となる鋼板１に、所定角度を持って管２を貫通させた被検体１００の断面図である。管２の周囲が溶接されて溶接部３を形成しており、水浸法による超音波探傷によって溶接部３の傷の有無を検査する。管２の周方向の角度によって溶接部３の形状が３次元的に変化し山側の溶接部３が最も狭隘であり、正確に超音波を目的の位置に入射させる事が難しい形状を有している。
【００２３】
図２は、超音波探傷装置の構成を示す模式図である。超音波探傷装置における超音波センサ４の動作を模式的に示す。超音波センサ４を走査するためには、例えば、ロボット等に用いられる６軸以上の制御をするマニピュレータのような、超音波センサ４自身を中心にＸ、Ｙ、Ｚの軸方向とθｘ、θｙ、θｚの回転方向に動作可能な駆動装置を準備する。８は被検体上の超音波入射部を撮影するカメラ、８０１はカメラ視野角である。超音波探傷装置はまた、探傷結果情報を表示する図示しない表示装置、これを記録する記録装置を有する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１に用いる超音波探傷装置の超音波センサの構成を図３に示す。超音波センサ４１の内部に、可視レーザ光線７を発生させるレーザ６を内蔵している。超音波センサ４１において５Ａは超音波発信部、５Ｂは超音波受信部である。Sは超音波の被検体１００への入射位置である。Ｗ１は入射超音波の表面反射超音波、Ｗ２は内部反射超音波である。これら装置は超音波媒体である水に浸漬されている。９はケーブルである。ケーブル９は、超音波センサ４１を支持し、また電源ケーブル、通信ケーブル等を備えている。
【００２５】
図４は、レーザ６を内蔵した超音波センサ４１を用いた水浸法による超音波探傷装置の模式図である。被検体１００の溶接部３を超音波センサ４１から発射した超音波で探傷を行うと同時に、超音波センサ４１から可視レーザ光線７が照射され、超音波の入射位置Ｓが可視レーザ光線で照射される。そして、可視レーザ光線７のレーザ照射位置Ｓをカメラ８で撮影することで、超音波の入射位置６０１の表面状態が確認できる。
【実施例２】
【００２６】
図５は、実施例２におけるレーザ６Ａ、６Ｂを搭載した超音波センサ４２を用いた超音波探傷装置を示す模式図である。実施例１と同一構成は同一番号で示す。レーザ６Ａから照射された可視レーザ光線７Ａ及びレーザ６Ｂから照射された可視レーザ光線７Ｂは、超音波センサ４２の超音波発射面に対し所定位置で交わるように照射方向に角度を設けている。この状態で、超音波センサと被検体の距離を変えることにより、カメラ８にて被検体１００に照射される可視レーザ光線の照射位置Ｓが、１点に一致する場合と、２点に離れた場合の２通りの撮影ができる。
【００２７】
実施例２における超音波探傷装置の超音波センサを図６に示す。超音波センサ４２は幅方向に２つのレーザ６Ａ、６Ｂを搭載した構造を有する。レーザ６Ａから照射された可視レーザ光線７Ａ及びレーザ６Ｂから照射された可視レーザ光線７Ｂは、前記超音波センサの超音波発射面から所定距離離れた位置で交わるように、前記レーザの光軸を互いに傾斜させて設けている。超音波センサ４２から発射された超音波は、実施例１と同様に被検体１００に入射される。
【００２８】
図６に示す様に照射位置Ｓが１点の場合は、超音波の入射位置が確認できる。また、図６に示す可視レーザ光線７の交点の位置を、水浸法における超音波センサと被検体との水距離と一致させるように予め設定しておくことにより、探傷動作中の水浸法の水距離を監視することができる。
【００２９】
さらに、図７に示す照射位置がＳ１、Ｓ２の２点の場合は、超音波センサ４の幅方向が２点を結ぶ直線と一致するため、超音波センサ４の向きが確認できる。
【実施例３】
【００３０】
本発明の実施例３を図８Ａ、８Ｂ及び図９Ａ、９Ｂに示す。本実施例は、実施例２の超音波センサを複数振動子からなるアレイ探触子から構成したものである。実施例３の超音波センサ４３は、振動子を１次元に配列した一次元アレイ探触子５０を有している。一次元アレイ探触子５０の複数の振動子から発生する超音波の遅延時間を制御して探傷を行う。２次元に配列したアレイ探触子でも同様の効果を示す。
【００３１】
アレイ探触子を適用することで、図８Ａ、８Ｂに示すように、一度に超音波を様々な角度で被検体に入射して、セクタ走査面４０２を走査することが可能となり、また、図９Ａ、９Ｂに示すように、広範囲に渡って直線的に超音波を入射し、リニア走査面４０３を走査することが可能となる。従って、アクセスメカの負担が軽減されると共に、超音波探傷による被検体の断面図の結果を瞬時に画像化できるため、迅速な検査を行うのに非常に有効である。
【実施例４】
【００３２】
本発明になる実施例４を図１０に示す。実施例４の超音波センサ４４は、ファイバースコープ９を内蔵した構造となっている。ファイバスコープ９は、照明光源と、カメラを光ファイバ先端に装着している。図１１は、ファイバースコープ９を内蔵した超音波センサ４４を用いた水浸法による超音波探傷方法を模式的に示した図であり、図１２はその撮影画像を表示した例を示す。図１２でＳは、超音波入射位置、１１１はファイバースコープ９による画像の中心線である。
【００３３】
被検体の溶接部を超音波センサ４４から発射した超音波で探傷を行うが、同時にファイバースコープ９にて超音波の入射位置を撮影することができるため、撮像系を含む探傷システムをコンパクトに構成する事が出来る。
【符号の説明】
【００３４】
１…鋼板、２…管、３…溶接部、４、４１、４２、４３、４４…超音波センサ、４０２…超音波のセクタ走査面、４０３…超音波のリニア走査面、６、６Ａ、６Ｂ…レーザ、７、７Ａ、７Ｂ…可視レーザ光線、８…カメラ、５０…一次元アレイ探触子、８０１…カメラ視野角、９…ファイバースコープ、１１１…ファイバースコープ画像の中心線、Ｓ…レーザ照射位置、Ｗ１，Ｗ２…反射超音波
【図１】
2011169599.tif 000003
【図２】
2011169599.tif 000004
【図３】
2011169599.tif 000005
【図４】
2011169599.tif 000006
【図５】
2011169599.tif 000007
【図６】
2011169599.tif 000008
【図７】
2011169599.tif 000009
【図８Ａ】
2011169599.tif 000010
【図８Ｂ】
2011169599.tif 000011
【図９Ａ】
2011169599.tif 000012
【図９Ｂ】
2011169599.tif 000013
【図１０】
2011169599.tif 000014
【図１１】
2011169599.tif 000015
【図１２】
2011169599.tif 000016