【手続補正書】
【提出日】平成28年7月27日(2016.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
複数の圧電振動素子を有する超音波センサと、
セクタ電子走査方式で前記超音波センサによる超音波の送受信を制御する送受信部と、
少なくともセクタ電子走査方向に対して交差する方向に、前記超音波センサを機械走査する走査装置と、
前記超音波センサの位置及び縦波超音波の入射角とそれらに関連付けられた受信超音波の波形データからなる探傷データに基づき、三次元領域における超音波の反射強度分布を示す三次元探傷画像を生成するデータ処理部と、
前記三次元探傷画像を表示する表示部とを備え、
前記データ処理部は、
検査対象の全走査領域を含むように予め設定された第１の三次元領域における超音波の反射強度分布を示す第１の三次元探傷画像を生成し、
前記探傷データに基づき、前記検査対象の欠陥による超音波の反射位置を含み且つ前記第１の三次元領域より小さくなるように第２の三次元領域を設定し、
前記第２の三次元領域における超音波の反射強度分布を前記第１の三次元探傷画像より高解像度で示す第２の三次元探傷画像を生成し、
前記表示部は、
前記第１及び第２の三次元探傷画像を表示することを特徴とする超音波探傷装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の超音波探傷装置は、複数の圧電振動素子を有する超音波センサと、セクタ電子走査方式で前記超音波センサによる超音波の送受信を制御する送受信部と、少なくともセクタ電子走査方向に対して交差する方向に、前記超音波センサを機械走査する走査装置と、前記超音波センサの位置及び縦波超音波の入射角とそれらに関連付けられた受信超音波の波形データからなる探傷データに基づき、三次元領域における超音波の反射強度分布を示す三次元探傷画像を生成するデータ処理部と、前記三次元探傷画像を表示する表示部とを備え、前記データ処理部は、検査対象の全走査領域を含むように予め設定された第１の三次元領域における超音波の反射強度分布を示す第１の三次元探傷画像を生成し、前記探傷データに基づき、前記検査対象の欠陥による超音波の反射位置を含み且つ前記第１の三次元領域より小さくなるように第２の三次元領域を設定し、前記第２の三次元領域における超音波の反射強度分布を前記第１の三次元探傷画像より高解像度で示す第２の三次元探傷画像を生成し、前記表示部は、前記第１及び第２の三次元探傷画像を表示する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における超音波探傷装置の構成を表す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態における走査装置の構成を表す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態における超音波センサの移動範囲を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態における表示部の波形表示画面の表示例を表す図である。
【図５】本発明の一実施形態における表示部の二次元表示画面の表示例を表す図である。
【図６】図５で示された底面エコー及び直接エコーを配管の軸方向断面に投影した図である。
【図７】図５で示された二次エコーを配管の軸方向断面に投影した図である。
【図８】本発明の一実施形態における三次元探傷画像の生成方法を概念的に表す図である。
【図９】比較例における三次元表示画面の表示例を表す図であり、三次元表示画面で三次元探傷画像の全体が表示された場合を示す。
【図１０】比較例における三次元表示画面の表示例を表す図であり、三次元表示画面で三次元探傷画像の一部が拡大された場合を示す。
【図１１】本発明の一実施形態における超音波探傷装置の処理を表すフローチャートである。
【図１２】図１１中のステップＳ２１０の高解像度領域の設定の処理内容を表すフローチャートである。
【図１３】図１１中のステップＳ２１０の高解像度領域の設定の処理内容を表すフローチャートである。
【図１４】図１２中のステップＳ２１５の注目領域を説明するための図である。
【図１５】図１２中のステップＳ２１７及びＳ２１８の高解像度領域の変数の演算を説明するための図である。
【図１６】本発明の一実施形態における表示部の三次元表示画面の表示例を表す図であり、三次元表示画面で低解像度画像の全体が高解像度画像とともに表示された場合を示す。
【図１７】本発明の一実施形態における表示部の三次元表示画面の表示例を表す図であり、三次元表示画面で高解像度画像の一部が拡大された場合を示す。
【図１８】本発明の一変形例における表示部の三次元表示画面の表示例を表す図である。
【図１９】本発明の他の変形例における注目領域を説明するための図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
送受信部３は、超音波センサ１による超音波の送信と受信を制御するものである。送受信部３は、パルサー１４、レシーバ１５、遅延時間制御部１６、及びデータ収録部１７を有している。パルサー１４は、各圧電振動素子１３に駆動信号を出力し、レシーバ１５は、各圧電振動素子１３から入力した受信信号を処理するようになっている。遅延時間制御部１６は、計算機４からの指令に応じて、パルサー１４から各圧電振動素子１３への駆動信号の出力タイミング（遅延時間）と各圧電振動素子１３からレシーバ１５への受信信号の入力タイミング（遅延時間）の双方を制御する。これにより、セクタスキャン方式（セクタ電子走査方式）による超音波センサ１の動作が得られるようにする。詳細には、縦波超音波ビーム１０２の入射角１０３を制御して、縦波超音波ビーム１０２を扇状に動かす。そして、レシーバ１５で処理された各圧電振動素子１３の受信信号は、データ収録部１７に収録されるとともに、計算機４に出力される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
二次エコー１０８は、縦波超音波ビームがモード変換して二次的に発生した超音波（本実施形態では、二次クリーピング波）がき裂１０９で反射した反射波である。詳しく説明すると、図７で示すように、入射角７０度程度の縦波超音波ビーム１０２Ｄが配管１００内に入射している場合、入射角３０度程度の横波超音波ビーム１１０Ａも同時に配管１００内に入射している。この横波超音波ビーム１１０Ａが配管１００の内面１０６に達すると、内面１０６の表面を伝わる二次クリーピング波１１０Ｂにモード変換する。この二次クリーピング波１１０Ｂがき裂１０９の開口部で散乱され、その散乱波１１０Ｃが超音波センサ１で受信される。ここで、二次元探傷画像は、縦波超音波ビームの入射角と音速に基づいて描画されている。そのため、散乱波１１０Ｃの受信信号、すなわち二次エコー１０８は、縦波超音波ビーム１０２Ｄの入射角７０度前後に現れる。なお、二次クリーピング波１１０Ｂにモード変換される横波超音波ビーム１１０Ａの入射角が３０度程度の幅を持つため、二次エコー１０８は、図示のように、縦波超音波ビームの入射角に広い幅を持つエコーとなる。また、二次エコー１０８は、一般的に、縦波超音波ビームの入射角が５０度程度以上で現れ、その強度が直接エコー１０７より大きい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
三次元探傷画像の描画アルゴリズムは、例えばグラフィックス・アプリケーション向けの業界標準のグラフィックス・アプリケーション・プログラミング・インタフェース（グラフィックスＡＰＩ）であるOpenＧＬ（登録商標）やDirectＸ（登録商標）というライブラリの中で実現されている。これらのグラフィックスＡＰＩをプログラム中で用いて、表示する物体の形状や視点、表示位置などの必要な情報を与えれば、三次元表示画面２３上の任意の位置に、任意の色、透明度、大きさで三次元探傷画像を描画する。すなわち、マウス６やキーボード７の操作に応じて、三次元探傷画像を任意の視点で表示したり、任意の寸法に拡大して表示したりすることが可能である。また、マウス６やキーボード７の操作に応じて、三次元探傷画像を任意の位置で切断した画像を表示させることも可能である。また、マウス６やキーボード７の操作に応じて、表示色や透明度も変更可能である。表示色は、反射強度に応じて変えることが可能である。なお、複数の表示色パターンを予め用意し、マウス６やキーボード７の操作に応じて選択してもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
そこで、本実施形態では、計算機４のＣＰＵ１８は、データ収録部１７で収録された探傷データに基づき、少なくとも直接エコー群を含み（言い換えれば、配管１００の欠陥による超音波の反射位置を含み）かつ三次元領域１１２（以降、低解像度領域という）より小さくなるような三次元領域（以降、高解像度領域という）を自動的に設定する。そして、高解像度領域における超音波の反射強度分布を、三次元探傷画像１１３（以降、低解像度画像という）より高解像度で示す（言い換えれば、ボクセル寸法が小さい）三次元探傷画像（以降、高解像度画像という）を生成する。そして、表示部５の三次元表示画面２３に、低解像度画像１１３及び高解像度画像を表示させるようになっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
その後、ステップＳ２１５に進み、読込んだ波形データから、セクタ電子走査領域のうちの予め設定された注目領域１１６に該当する波形データを選択し、選択した波形データにおける全ての波形強度（又は最大となる波形強度）を抽出する。注目領域１１６は、例えば図１４で示すように、セクタ電子走査領域のうちの縦波超音波の入射角が５０度以上である領域であって、二次エコー１０８が現れかつ底面エコー１０５が現れない領域である。その後、ステップＳ２１６に進み、抽出した波形強度のうち予め設定された閾値以上のものがあるか否かを判定する。これにより、注目領域１１６に該当する波形データに二次エコー１０８が含まれているか否かを判定する。なお、図１４で示すように、注目領域１１６には二次エコー１０８だけでなく直接エコー１０７Ａ（又は／及び１０７Ｂ）も現れる場合があるものの、かまわない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
例えばステップＳ２１６にて抽出した波形強度のうち予め設定された閾値以上のものがある場合（言い換えれば、注目領域１１６に該当する波形データに二次エコー１０８が含まれている場合）は、その判定が満たされ、ステップＳ２１７に移る。ステップＳ２１７では、下記の式（１）及び（２）により、二次元座標系におけるセンサ位置の配管周方向座標変数Ｙｓを、三次元座標系におけるＹ方向座標変数Ｙ１及びＺ方向座標変数Ｚ１に変換する。すなわち、図１５で示すように、配管１００の径方向断面上の位置Ｐ１（Ｙ１，Ｚ１）を演算する。また、ステップＳ２１８に進み、下記の式（３）及び（４）により、センサ位置に対応する配管内側位置のＹ方向座標変数Ｙ２及びＺ方向座標変数Ｚ２を演算する。すなわち、図１５で示すように、配管１００の径方向断面上のＰ２（Ｙ２，Ｚ２）を演算する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
例えばステップＳ２１６にて抽出した波形強度のうち予め設定された閾値以上のものがない場合（言い換えれば、注目領域１１６に該当する波形データに二次エコー１０８が含まれていない場合）は、その判定が満たされず、ステップＳ２２３に移る。ステップＳ２２３では、センサ位置の配管軸方向座標変数Ｘｓを、Ｘｓ＝Ｘｓ＋ΔＸｓに更新する。その後、ステップＳ２２４に進み、Ｘｓ≦Ｘendであるか否かを判定する。最初のうちは、ステップＳ２２４の判定が満たされるので、上述のステップＳ２１４に移る。そして、ステップＳ２２３でセンサ位置の座標変数Ｘｓが更新されているから、ステップＳ２１４では、次のセンサ位置（Ｘstart＋ΔＸ，Ｙstart＋ΔＹ）における波形データをデータ収録部１７から読込む。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
本実施形態では、高解像度領域１１８（図１６中点線で示された複数のボクセルからなる領域。但し、便宜上、図１６で示すボクセル寸法は実際より大きめになっている）における超音波の反射強度分布を示す高解像度画像１１９を生成し、この高解像度画像１１９を低解像度画像１１３上に重ねて表示する。そして、図１７で示すように二次エコー群１１５の周辺領域（すなわち、高解像度画像１１９の一部）を拡大すると、高解像度画像１１９の解像度が高いため、二次エコー群１１５だけでなく、直接エコー群１２０も確認できる。したがって、欠陥を詳細に評価することができる。