(57)【要約】【課題】  簡易で確実性の高い物品内の検査方法及びこれを用いた検査装置を提供すること。【解決手段】  物品内の異物や空洞を当該物品の外部から検査する物品内の検査方法である。超音波探触子を有する検査ユニット１０を設け、この検査ユニットを物品１００の表面に沿って移動させると共に、座標導出手段により検査ユニットの各移動位置毎に前記超音波探触子の座標を求める。求められた座標毎の超音波探触子１１の信号を合成し、物品１００内の状態を画像化する。座標導出手段は、検査ユニット１０と対に設けられた標点３０とを備え、検査ユニット１０及び標点３０を棒３３の先端に取り付けて操作可能である。検査ユニットと標点とを結ぶワイヤー３２とエンコーダー３０とを備えている。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品内の異物や空洞を当該物品の外部から検査する物品内の検査方法であって、
一又は移動方向に複数個並べられた超音波探触子を有する検査ユニットを設け、
この検査ユニットを前記物品の表面に沿って移動させると共に、座標導出手段により検査ユニットの各移動位置毎に前記超音波探触子の座標を求め、
前記求められた座標毎の前記超音波探触子の信号を合成し、
前記物品内の状態を画像化することを特徴とする物品内の検査方法。
【請求項２】
前記座標導出手段が前記検査ユニットと対に設けられた標点とを備え、前記検査ユニット及び標点を棒の先端に取り付けて操作可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の物品内の検査方法。
【請求項３】
前記座標導出手段が前記検査ユニットと対に設けられた標点とを備え、これら検査ユニットと標点とを結ぶワイヤーとエンコーダーとを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の物品内の検査方法。
【請求項４】
前記検査ユニットが複数の前記探触子を備え、前記表面に沿うホルダーに固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の物品内の検査方法。
【請求項５】
前記探触子が前記移動方向に交差する方向にさらに複数個並べられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の物品内の検査方法。
【請求項６】
前記移動方向に複数個並べられた探触子及び／又は前記交差する方向に複数並べられた探触子が同一チャンネルの検査装置に入力されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の物品内の検査方法。
【請求項７】
前記探触子が曲面振動子又は音響レンズを用いた広角探触子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の物品内の検査方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の物品内の検査方法に使用する物品内の検査装置であって、探触子と、座標導出手段と、座標毎の前記探触子の信号合成手段とを備えたことを特徴とする物品内の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品内の検査方法及びこれを用いた物品内の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品内の検査については、Ｘ線検査が適用される場合が多いが、寸法や内容物等の制限により、現状のＸ線検査装置では適用が困難な容器もある。また、超音波を用いた開口合成法なども知られている（特許文献１）。簡便な検査方法として、検査員が容器を叩いて異物の有無を耳で判別する打音検査も用いられている。
【特許文献１】特開平８−２０１５６９号
【０００３】
しかし、上記開口合成法では物品等における内部検査の具体的手法については開示されていない。また、打音検査の評価精度は検査員の技量に頼ることが大きく、客観的な評価が得にくいという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、簡易で確実性の高い物品内の検査方法及びこれを用いた検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る物品内の検査方法の特徴は、物品内の異物や空洞を当該物品の外部から検査する方法であって、一又は移動方向に複数個並べられた超音波探触子を有する検査ユニットを設け、この検査ユニットを前記物品の表面に沿って移動させると共に、座標導出手段により検査ユニットの各移動位置毎に前記超音波探触子の座標を求め、前記求められた座標毎の前記超音波探触子の信号を合成し、前記物品内の状態を画像化することにある。
また、前記座標導出手段が前記検査ユニットと対に設けられた標点とを備え、前記検査ユニット及び標点を棒の先端に取り付けて操作可能に構成してもよい。
さらに、前記座標導出手段が前記検査ユニットと対に設けられた標点とを備え、これら検査ユニットと標点とを結ぶワイヤーとエンコーダーとを備えてもよい。
一方、前記検査ユニットが複数の前記探触子を備え、前記表面に沿うホルダーに固定されていてもよい。
また、上記各態様において、前記探触子が前記移動方向に交差する方向にさらに複数個並べられていてもよい。
さらに、上記各態様において、前記移動方向に複数個並べられた探触子及び／又は前記交差する方向に複数並べられた探触子が同一チャンネルの検査装置に入力されるものであってもよい。
そして、前記探触子が曲面振動子又は音響レンズを用いた広角探触子であることが望ましい。
一方、上記いずれかの特徴に記載の物品内の検査方法に使用する物品内の検査装置の特徴構成は、探触子と、座標導出手段と、座標毎の前記探触子の信号合成手段とを備えたことにある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、探触子の位置を移動させて検査を行い、移動位置毎に探触子の座標を求めて合成することにより、物品内部の可視化が可能となる。そして、画像として内部が表されることにより、検査員の経験に依存せずとも超音波検査を実施でき、スピーディかつ確実に検査を行うことが可能となる。さらに、移動に伴い探触子の数が少なくて済むため、周囲の障害物により検査可能部位の制限を受けることもなく、特に、棒に探触子を取り付けることで検査はより容易となる。また、検査ユニットに複数の探触子を用いることで、ユニット毎に判定が可能となり迅速な検査を行える。また、広角に超音波を発する探触子を複数用いて物品を囲むように配置することで、より少ない数の探触子で検査することが可能となる。
本発明の他の目的、構成、効果については、以下の実施形態の項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。図１〜３に示す第一実施形態では、ドラム缶１００の内部空間を検査することを想定している。図１で示すように、本発明の物品内測定装置１は、３個の探触子１１が円弧状に連結されたセンサユニット１０と、演算処理部２０から構成される。
【０００８】
センサ部１０は、ドラム缶１００の外周に沿って３個の探触子１１が等ピッチでホルダー１２により連結されている。このホルダー１２は終端１２ｅを前測定時における前端１２ｆと符合させることで、等ピッチの測定が可能となる座標導出手段の役割を果している。このホルダー１２に沿って設けられた探触子１１の位置をドラム缶１００の直径２Ｒから予め算出しておくことにより、探触子１１の座標を導出することができる。
【０００９】
また、ホルダー１２を形成する材料に柔軟な材料を使用することにより、よりドラム缶１００に探触子１１を密着させることができる。測定対象物はドラム缶１００に限定されず、ホルダー１２が柔軟な材料で形成されるのであれば、様々な大きさの管状の物品を測定することが可能となる。その際には、予めホルダー１２の曲率等からそれぞれの探触子１１の座標を算出する。
【００１０】
演算処理部２０は、パーソナルコンピュータ（以下ＰＣと略す）２、送受信部３、プリアンプ４、フィルタ５、Ａ／Ｄ変換機６により構成される。送受信部３はセンサ部１０の探触子１１と接続され、探触子１１に超音波を発生させる信号を送信する。探触子１１で受信した信号をプリアンプ４で増幅し、送受信部３、フィルタ５、Ａ／Ｄ変換機６を介してＰＣ２において演算処理を行う。図示しないが、すべての探触子１１と送受信部３とが接続されている。
【００１１】
図２に示すように、探触子１１は曲面振動子１３が用いられ、指向角θ１を拡大させて超音波を伝搬させている。また、この曲率振動子１３の替わりに平面振動子と音響レンズとを用い、同様に広範囲に超音波を伝搬させてもよい。
【００１２】
図３は指向角の拡大による探触子数の減少を説明する図であり、探触子１１ａの設置間隔が１０度（指向角７度の探触子）よりも、探触子１１ｂの間隔が約２０度（指向角１４度の探触子）のほうが、同じ検査面積を測定する場合に探触子１１の数を減らすことが可能となること示す。つまり、探触子１１の数が少ないほうが低コストであり、さらには減算処理の回数が少ないので、スピーディに検査結果を得ることができる。
【００１３】
図１において、本発明の物品内測定装置１を用いた測定方法を説明する。まず、ドラム缶１００の側面に検査ユニット１０を接当させ、各探触子１１から超音波を送信する。各探触子１１の位置は座標導出手段であるホルダー１２によって導出される。最初の検査ユニット１０の位置は、前端１２ｆでマーキングを行い、順次ユニット１０を探触子１１の３ピッチ分ずつずらせてマーキング位置に終端１２ｅを符合させることで、特定する。すなわち、本実施例では前端１２ｆ、終端１２ｅが標点となる。
【００１４】
各測定位置における受信波形は各探触子の位置と共にＰＣ２に記録される。そして、各座標位置における受信波形を上記指向角との関係で表示し開口合成処理を行うことで、図４に示すように、ドラム缶１００の内部空間の断面を画像化することができる。これにより、検査員の経験に関係なくドラム缶１００の内部の検査（内容物の異常、異常な空間の発見等）を行うことができる。
【００１５】
なお、各座標位置の受信波形の合成は開口合成法によるものの他、通常のＢスコープ画像として表示することも可能である。また、検査ユニット１０は前端１２ｆと終端１２ｅとを必ずしも符合させずに概略の測定を行うことも可能である。
【００１６】
次に、図５〜８を用いて本発明の第二実施形態を説明する。なお、第一実施形態と同様の構成には同様の符号を用いてある。本実施形態では、単一の探触子１１を使用した検査ユニット１０を用いている。座標導出手段としてエンコーダー３０とワイヤー３２を用いて探触子１１の位置を特定し、各移動箇所で波形を採取することにより、ドラム缶１００内部の検査を行う。
【００１７】
図５に示すように、２本の棒３３の端部に探触子１１とエンコーダー３０が設けられている。棒３３の端部に探触子１１とエンコーダー３０が設けられることにより、ドラム缶１００の最下部まで測定することを可能としている。この探触子１１とエンコーダー３０とはマグネット３４によりドラム缶１００に密着している。
【００１８】
また、探触子１１は、ワイヤー３２を介してエンコーダー３０と接続されている。つまり、探触子１１をドラム缶１００の外周に沿って移動させたとき、特定箇所に固定されたエンコーダー３０のリール３１に巻かれたワイヤー３２が探触子１１と共に伸びることにより、探触子１１の位置を特定している。本実施例ではエンコーダー３０側の部材（３０，３１，３３，３４）が標点となる。
【００１９】
図５（ａ）では理解の容易のためにドラム缶１００とワイヤー３２とを分離して記載している。しかし、実際は、このワイヤー３２はドラム缶１００の外縁を沿うようにリール３１から延出されることにより、探触子１１の座標を簡易かつ正確に導出することができる。
【００２０】
以下、図６において、その測定原理を説明する。図６（ａ）で示すドラム缶１００の位置（１）で採取した波形のピーク位置までの距離ｄＩと、位置（２）で採取した波形のピーク位置までの距離ｄIIとを図６（ｂ）の如くマーキングすることにより、それぞれの位置で測定された波形を演算し、内部空間の画像を形成することができる。この場合はＢスコープ画像として内部画像を可視化しているが、先と同様に開口合成処理を行うことも可能である。
【００２１】
本装置は図７に示すようなドラム缶１００が並べて配置されている環境でも、使用することができる。本実施形態のように、並べられたドラム缶間に露出する表面部分に本測定装置を差し込んで接当させることにより、ドラム缶内部を測定することが可能となる。
【００２２】
さらには、２本の棒３３をドラム缶１００の上下方向に移動させることにより、
ドラム缶の円周方向だけではなく、上下方向の内部空間の画像を得ることが可能となる。この際、図示しないが、上下方向の座標を測定するエンコーダーを設けることにより、探触子１１の上下方向の座標を特定可能である。
【００２３】
ここで、本第二実施形態の測定装置における処理を詳述する。図８に示すように、まず、ドラム缶のような容器、石材又は鉄鋼の如く、材料の種類が選定される（Ｓ２）。検査画面の初期化（Ｓ３）の後、検索不可リストに上記測定対象物が登録されているか否かが判定され（Ｓ４）、YESなら検査は終了する。NOであるなら、以前に検査したことがある測定対象物であるかを選択する（Ｓ５）。以前検査したことがあるのであれば、設定されている設定ファイルを読み込み（Ｓ６）、検査を実施する。検査したことがないのであれば、感度調整（Bエコーが確認できるか）／音速調整を行い（Ｓ１１）、感度調整が可能であれば、感度調整を行い（Ｓ１２）、検査を実施（Ｓ７）する。
【００２４】
感度調整ができないのであれば、パルススルー法を実施して検査を実施する（Ｓ１３）。パルススルー法とは、図示しないが、ドラム缶１００の円周方向の対称位置に送信探触子と受信探触子を配置して、ドラム缶１００内部に超音波を通過させる測定方法である。このパルススルー法でも測定できない場合は検査不可リストに測定対象物を登録する。上述のステップで検査を実施したならば、データを保存し、設定ファイルに保存（Ｓ１５）して検査が終了する。通常の場合は検査実施（Ｓ７）後、データ・設定ファイルが保存され（Ｓ８）、内部画像の可視化処理が行われ表示され（Ｓ９）、検査が終了する（Ｓ２０）。
【００２５】
本発明は、上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明のさらに他の実施形態の可能性について言及する。
上記実施形態では、検査ユニットにおいて、複数の探触子１１をドラム缶１００表面の移動方向である円周方向に並べて配置した。しかし、探触子を前記移動方向に交差する方向、すなわち棒３３の高さ方向にさらに複数個並べて配置してもよい。この場合、一度の走査で立体的に検査を実施することも可能である。
また、前記移動方向に複数個並べられた探触子及び／又は前記交差する方向に複数並べられた探触子が同一チャンネルの検査装置に入力されるようにしてもよい。これらの場合、複数チャンネルの探触子からの入力が同一チャンネルに同時受信されるので、同時受信時の探触子の座標位置は特定不能であり、例えば第一実施形態の場合は３探触子の座標位置に全て同じ画像が表示されることになる。しかし、本発明は迅速且つ簡易に異物や空間の存在を確認することが目的故、複数探触子間の未分離は許容されることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、税関や航空機荷物検査、外部からは一体物に見える物体や開封が不能な容器等の物体の内部検査に適用することが可能である。本発明は鉄鋼、石材、その他の薄板容器等の内部検査に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態を示す検査装置の概略図である。
【図２】探触子の構造を示す概略図である。
【図３】指向角の拡大による探触子数の減少を説明する図である。
【図４】測定装置により得られた容器内部の画像である。
【図５】第二実施形態を示し、（ａ）はドラム缶の横断面図、（ｂ）は（ａ）の斜視図である。
【図６】図５の測定原理を説明する図、（ｂ）は（ａ）を用いて画像化を行う手順を示す図である。
【図７】測定方法を説明するための斜視図である。
【図８】本発明の測定方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：物品内測定装置、２：ＰＣ、３：送受信部、４：プリアンプ、５：フィルタ、６：Ａ／Ｄ変換機、１０：検査ユニット、１１：探触子、１２：ホルダー、１３：曲率振動子、２０：演算処理部、３０：エンコーダー、３１：リール、３２：ワイヤー、３３：棒、３４：マグネット、１００：ドラム缶（物体）
【図１】
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【図２】
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【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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