(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、上記容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子とを備え、上記被検体の複数箇所において上記超音波探触子より超音波を送信して反射波を受信することにより上記被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
上記超音波が上記被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第１の検出手段と、上記裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出する第１の欠陥検出手段と、
上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、上記欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出する第２の欠陥検出手段と、
上記被検体の内周領域部において上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、上記被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が上記高しきい値より小さい場合は良と、また、上記高しきい値より大きい場合は不良として検出する第３の欠陥検出手段と、
上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、上記第２の欠陥検出手段の不良情報を、上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第１の欠陥検出手段および第３の欠陥検出手段の不良情報を加えて上記被検体の良品および不良品を判断する上記判断手段とを備えたこと特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、上記容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより上記被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
上記ステージを一定速度にて回転駆動させる第１の駆動手段と、上記超音波探触子を上記被検体の径方向に一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、上記超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、上記両駆動手段の情報により上記超音波探触子が上記被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、上記被検体の最外周径と、上記位置判別手段にて判断された上記被検体における上記超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、上記反射波に上記重み付け係数を付加する計数値補正手段と、
上記超音波が上記被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第１の検出手段と、上記裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出した値に上記計数値補正手段より上記重み付け係数を付加されたもの検出する第１の欠陥検出手段と、
上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、上記欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出した値に上記計数値補正手段より上記重み付け係数を付加されたもの検出する第２の欠陥検出手段と、
上記被検体の内周領域部において上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、上記被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が上記高しきい値より小さい場合は良と、また、上記高しきい値より大きい場合は不良として検出した値に上記計数値補正手段より上記重み付け係数を付加されたもの検出する第３の欠陥検出手段と、
上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、上記第２の欠陥検出手段の不良情報を、上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、上記第１の欠陥検出手段および上記第３の欠陥検出手段の不良情報を加えて上記被検体の良品および不良品を判断する上記判断手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超音波探傷装置において、第１の欠陥検出手段または／および第２の欠陥検出手段または／および第３の欠陥検出手段または／および欠陥検出手段の情報により、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項４】
超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、上記容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより上記被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
上記ステージを一定速度にて回転駆動させる第１の駆動手段と、上記超音波探触子を上記被検体の径方向に一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、上記超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、上記両駆動手段の情報により上記超音波探触子が上記被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、上記被検体の最外周径と、上記位置判別手段にて判断された上記被検体における上記超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、上記反射波に上記重み付け係数を付加する計数値補正手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、精度よく、また、低コストにて被検体の良品および不良品を判断することができる超音波探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は例えば特開平７−２２９８８０号公報に記載された従来の超音波探傷装置の構成を示す図、図７は図６に示した超音波探傷装置にて被検体を検出した検出位置を点にて示す上面図、図８は図６に示した超音波探傷装置にて検出された反射波の状態を示す波形図である。図６において、１は水槽、２はこの水槽１に満たされた水、３は水槽１の底面に固定された台、４は台３に可回転に支持された回転テーブル、５は回転テーブル４上に載置固定された被検体である。
【０００３】
６は超音波探触子、７はこの超音波探触子６を上下可自在に支持する支持体、８は支持体７を支持する移動体、１０は支持体７を左右方向に移動させるモータ、１１は超音波探触子６を上下方向に移動させるモータ、１２は回転テーブル４を回転させるモータ、１３、１４、１５はそれぞれモータ１０、１１、１２の可動量に比例したパルス出力するとともに、対応するモータ１０、１１、１２を制御するエンコーダである。
【０００４】
１６はパルサ・レシーバであり、超音波探触子６にパルスを出力して超音波を発生させるとともに、超音波探触子６に入力した被検体５からの反射波を受信してこれを超音波データとして出力する。１７はゲート回路ピークホールドであり、パルサ・レシーバ１６から出力されたデータのうち任意のデータのみ通過させる回路である。
【０００５】
１８はＡ／Ｄ変換器であり、パルサ・レシーバ１６から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。１９はマイクロコンピュータを用いて構成される制御部であり、パルス発生部や、発生したパルスを分周する分周部等を備え、各モータ１０、１１、１２の制御、パルサ・レシーバ１６の制御、Ａ／Ｄ変換器１８の作動指令等、所用の制御、演算を行う。
【０００６】
次に、上記のように構成された従来の超音波探傷装置の動作について説明する。まず、例えば、回転する被検体５の回転速度を一定とし、超音波探触子６のサンプリング時間を徐々に変化させる。そして、各モータ１０、１１、１２を制御することにより、図７に示すように、被検体５上において、渦巻軌跡上でほぼ同一間隔にて各サンプリング位置を設定する。
【０００７】
そして各サンプリング位置にて得られた信号を、例えば図８に示す。図８（ａ）は、パルサ・レシーバ１６に入力される信号で、被検体５に欠陥がなくとも必ず得られる信号としては、超音波の送信開始信号Ｔと、超音波の被検体５の表面における表面反射波Ｓと、超音波の被検体５の裏面における裏面反射波Ｂとがある。また、この表面反射波Ｓと裏面反射波Ｂとの間には、被検体５の内部に存在する欠陥における欠陥反射波Ｆが得られる。
【０００８】
図８（ｂ）は、ゲート回路ピークホールド１７にて、被検体５の欠陥に対応する欠陥反射波Ｆのみを抽出したものである。その方法としては、送信開始信号Ｔに同期して、時刻ｔ１（表面反射波Ｓの立ち下がりの時刻）から時刻（ｔ１＋ｔ２）（裏面反射波Ｂの立ち上がりの時刻）の間の、ｔ２時間に存在するアナログ信号のみを出力する。図８（ｃ）は、Ａ／Ｄ変換器１８にて、欠陥として判断される所定のしきい値Ｌｆより大きい信号を検出し、デジタル信号に成形したものである。
【０００９】
このようにして、欠陥として判断される信号を、制御部１９にてカウントし、そのカウント値が、規定値以内なら被検体５は良品と、規定値を越えていれば被検体５は不良品として判断する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波探傷装置は上記のように構成され、被検体５の良品および不良品を判断していた。しかし、被検体５が例えばセラミック等のポーラスな材質で形成されているような場合、表面反射波Ｓと裏面反射波Ｂとの間に検出される欠陥反射波Ｆが多く発生する。そのため、適当なしきい値Ｌｆを設定し、本来欠陥と見做す必要のある欠陥空洞と、そうでない空洞とを区別することが困難となり、検出の精度が低下するという問題点があった。
【００１１】
この区別が困難となる原因と考えられる事項について、図９を用いて説明する。図９において、２０は被検体５のポーラス空洞で、図示はしないが無数に被検体５内に存在するものとする。２１および２２は被検体５の欠陥空洞で、同様の大きさにてなり欠陥として判断するべきものとする。そしてこれらそれぞれの空洞に超音波が照射されると、欠陥反射波Ｆがそれぞれ得られる。
【００１２】
よって、ポーラス部分２０を欠陥として判断しないためには、ポーラス空洞２０にて反射する反射波の波高値を除去する必要がある。そのため、ポーラス空洞２０の超音波の照射される面積ｈ１から得られる欠陥反射波Ｆに相当するレベルの波高値が、しきい値以下となるように設定される必要がある。このようにしきい値を設定した場合、欠陥空洞２２の超音波の照射される面積ｈ３は、ポーラス空洞２０の超音波の照射される面積ｈ１より、大きいため、ポーラス空洞２０の欠陥反射波Ｆより高いレベルを有する欠陥反射波Ｆが得られ、欠陥として検出される。
【００１３】
しかし、欠陥部分２１の超音波の照射される面積ｈ２は、ポーラス部分２０の超音波の照射される面積ｈ１と、同様の大きさを有するため、ポーラス部分２０と同様のレベルを有する欠陥反射波Ｆが得られることとなり、欠陥として検出されず、適切な欠陥のカウントを行うことができないという問題点があった。
【００１４】
また、他の問題点としては、従来の超音波探傷装置は被検体５上における各サンプリング位置を渦巻軌跡上でほぼ同一間隔となるように設定しているため、超音波探触子６のサンプリング時間を徐々に変更させるか、超音波探触子６の移動速度を徐々に変更させるなどが必要となり装置の構造および制御が複雑になるという問題点があった。
【００１５】
また、従来の超音波探傷装置は装置自体が正常に働いているか、また、被検体５が正常に設置されているか等の検出を行うことができないため、正確な検出が行われているか否かを判断することができないという問題点があった。
【００１６】
この発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、精度に優れた欠陥検出を行うことができる超音波探傷装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子とを備え、被検体の複数箇所において超音波探触子より超音波を送信して反射波を受信することにより被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第１の検出手段と、裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出する第１の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出する第２の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出する第３の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第２の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第１の欠陥検出手段および第３の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたものである。
【００１８】
また、この発明に係る請求項２の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第１の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段と、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第１の検出手段と、裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの検出する検出第１の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたものを検出する第２の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたものを検出し第３の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第２の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第１の欠陥検出手段および第３の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたものである。
【００１９】
また、この発明に係る請求項３の超音波探傷装置は、請求項１または請求項２に記載の超音波探傷装置において、第１の欠陥検出手段または／および第２の欠陥検出手段または／および第３の欠陥検出手段または／および欠陥検出手段の情報により、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係る請求項４の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第１の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段とを備えたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の超音波探傷装置の構成を示す図、図２および図３は被検体における外周領域部および内周領域部を説明するための図、図４は図１に示した超音波探傷装置の動作フローを示す図、図５は図１に示した超音波探傷装置における波形処理を説明するための図である。
【００２２】
図１において、２３は超音波を伝達することができる伝達媒体として、例えば水２４が貯留された容器、２５は容器２３内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面に被検体２６が載置されたステージで、水２４に浸漬されるとともに回転駆動する。２７は水２４内に設置され、被検体２６に水２４を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子、２８は超音波探触子２７を支持する支持体である。
【００２３】
２９はステージ２５を回転駆動させる第１の駆動手段としての第１のモータで、一定速度にて回転させるものである。３０は支持体２８を左右方向すなわち被検体２６の径方向に移動させる第２の駆動手段としての第２のモータで、一定速度にて移動させるものである。３１は第２のモータ３０のエンコーダ、３３は超音波探触子２７のコントローラとしてのパルサ・レシーバであり、超音波探触子２７に一定時間毎にパルスを出力して超音波を発生させるとともに、超音波探触子２７に入力した被検体２６からの反射波を受信してこれを超音波データとして出力する。
【００２４】
３４は各反射波を検出するための反射波区別手段で、パルサ・レシーバ３３から出力されたデータからの任意のデータのみ、例えば被検体２６の表面反射波Ｓのデータ、被検体２６の裏面反射波Ｂのデータ、および、被検体２６の内部に存在する空洞にて反射する欠陥反射波Ｆのデータを検出する回路である。３５はそれぞれの反射波より不良と判断する反射波を検出する欠陥検出手段である。
【００２５】
３６はマイクロコンピュータを用いて構成される制御部であり、パルサ・レシーバ３３、各モータ２９、３０およびエンコーダ３１の動作制御手段３７と、動作制御手段３７の情報より超音波探触子２７が被検体２６のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段３８と、位置判別手段３８にて判断された被検体における超音波探触子２７の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、超音波探触子２７にて検出された反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段３９と、欠陥検出手段３５の情報により被検体２６の良品および不良品の判断を行う判断手段４０とを備える。
【００２６】
次に、上記のように構成された実施の形態１の超音波探傷装置の動作について説明する。まず、被検体２６上の各サンプリング位置について説明する。被検体２６の載置されているステージ２５を一定の回転速度にて、第１のモータ２９にて回転させ、超音波探触子２７を第２のモータ３０にて、被検体２６の径方向に一定速度で動作させ、パルサ・レシーバ３３にて超音波探触子２７から一定時間毎に超音波を発振させて行う。よって、被検体２６上における各サンプリング位置は、従来のようにサンプリング位置が等間隔とはならず、渦巻軌跡上で外周側が広い間隔で、内周に向かうほど狭い間隔にてサンプリングされることとなる。
【００２７】
このように、等間隔にてサンプリングを実施していないので、それぞれの箇所における、検出値を等価的に判断するために、各検出値に重み付け係数を付加する必要がある。この重み付け係数とは、被検体２６の最外周径と、位置判別手段３８にて判断された被検体２６における超音波探触子２７の検査位置に相当する径寸法との比（下記、式（１）にて示す）にてなる。
【００２８】
最外周の検査ピッチＰｏは、
Ｐｏ＝２πＲｏ／Ｔｐ
半径Ｄｉ位置における検査ピッチＰｉは、
Ｐｉ＝２πＲｉ／Ｔｐ
重み付け係数Ｋｉは検査ピッチＰｏと検査ピッチＰｉとの比に相当する。
Ｋｉ＝Ｐｉ／Ｐｏ＝（２πＲｉ／Ｔｐ）／（２πＲｏ／Ｔｐ）
＝Ｒｏ／Ｒｉ・・・（１）
Ｒｏ：被検体２６の半径
Ｒｉ：超音波探触子２７の検査位置に相当する半径
Ｔｐ：送信時間間隔
【００２９】
よって、各サンプリング位置から得られた反射波の値に重み付け係数Ｋｉを付加することにより、被検体２６上における各サンプリング位置は、従来のようにサンプリング位置が等間隔とはならなくても、等間隔にてサンプリングを行ったと同様の評価を得ることができる。以下、実際に得られた反射波からの欠陥検出方法について説明する。ここで、反射波としては、被検体２６の表面からの反射波を表面反射波Ｓと、被検体２６の裏面からの反射波を裏面反射波Ｂと、被検体２６内に存在する空洞にて反射する反射波を欠陥反射波Ｆとして説明する。
【００３０】
まず、従来の場合にて示した図９の、欠陥部分２１における欠陥反射波Ｆはポーラス空洞２０の欠陥反射波Ｆとの波高値とほぼ同様となり、その差はほとんどなく、欠陥反射波Ｆにより、欠陥空洞２１を検出することは困難である。そこでここでは、欠陥空洞２１の箇所における、裏面反射波Ｂに注目する。欠陥空洞２１の箇所における裏面反射波Ｂは、欠陥空洞２１にて減衰するため、ポーラス空洞２０の箇所における裏面反射波Ｂの減衰率より、大きく減衰していることがわかった。
【００３１】
よって、裏面反射波Ｂを利用し、その値が基準となる基準裏面反射波（例えば、欠陥の存在しない部分における裏面反射波をあらかじめ測定しておく）と比較してどのくらい減衰しているかを求め、その減衰率が所定のしきい値ＬＢ（例えば、被検体２６におけるポーラス部分の分布を参考に、決定されるような値）を越えている場合は、欠陥ありと、そうでない場合は欠陥なしと判断するようにした。このように欠陥を検出すれば、欠陥空洞２１は欠陥として検出され、ポーラス空洞２０は欠陥として検出されない。
【００３２】
しかし、このように裏面反射波Ｂにて検出することができるのは厳密に言えば、図２の被検体２６の上面図に示すような、被検体２６の内周領域部２６ａのみとなり、外周領域部２６ｂはこの裏面反射波Ｂによる欠陥検出を行うことは難しい。このことについて、図３を用いて説明する。まず、超音波を送信すると、超音波は広がりを有する。よって、図３に示すように、超音波探触子２７ａが被検体２６の端部位置に存在する場合、超音波の被検体２６の裏面における照射領域４１の一部は欠ける。このような、部分は欠陥の有無にかかわらず、始めから、裏面反射波Ｂの一部が反射せず、裏面反射波Ｂは大きく減衰することとなる。
【００３３】
このため、超音波の被検体２６の裏面における照射領域４１の一部が欠ける外周領域部２６ｂにおいては、裏面反射波Ｂの減衰率にて欠陥を検出することは困難である。よって、外周領域部２６ｂでは、欠陥反射波Ｆにて欠陥を検出するという従来の方法を用いることとする。そして、超音波探触子２７ｂのような位置の場合は、すなわち、超音波の被検体２６の裏面における照射領域４１の全てが含まれている内周領域部２６ａにおいては、欠陥が存在しない場合は裏面反射波Ｂの全てが反射されるため、上記に示した裏面反射波Ｂにて欠陥を検出することができる。なお、焦点型の超音波探触子を用いたとしても、上記場合と同様に、各領域を設定することができる。
【００３４】
また、他の欠陥検出方法について説明する。まず、被検体２６に欠陥がなくとも必ず得られる反射波として、表面反射波Ｓと、裏面反射波Ｂとがある。これらの、表面反射波Ｓの検出時刻と、裏面反射波Ｂの検出時刻との時間差ｔを検出する時間差検出手段にて検出し、この時間差が所定の範囲内に入っていれば良と、所定の範囲から外れていれば不良と検出する欠陥を検出する方法がある。
【００３５】
この表面反射波Ｓと、裏面反射波Ｂとの時間差は、すなわち、被検体２６の厚みを測定していることになる。よって、被検体２６の厚みの規定範囲にて、その時間差の所定の範囲は決定される。そして、その範囲から外れている箇所は欠陥箇所として検出することができる。
【００３６】
また、他に、被検体２６に欠陥がなくとも必ず得られる反射波の表面反射波Ｓを検出する際に、その表面反射波Ｓの波高値が所定のしきい値ＬＳより小さい場合、装置動作不良として判断する装置不良判断手段を備えるようにし、被検体２６が正常にステージ２５上に設置されていない場合や、超音波探触子２７の不良や、他の様々な原因による装置不良として判断すると、被検体２６の良不良の判断を不用意に行うことがなくなる。
【００３７】
次に、上記の各方法を、図４に示した動作フロー図および図５の波形図に基づいて説明する。まず、パルサ・レシーバ３３にて得られた反射波（図５（ａ））は、反射波区別手段３４の表面エコー検出ゲート３４ａ、欠陥エコー検出ゲート３４ｂ、および、裏面エコー検出ゲート３４ｃで、表面反射波Ｓ（図５（ｂ））、欠陥反射波Ｆ（図５（ｄ））、裏面反射波Ｂ（図５（ｆ））にそれぞれ検出される。
【００３８】
次に、欠陥検出手段３５にて、表面反射波Ｓの所定のしきい値ＬＳを設定し（図４のステップＳ１）、表面反射波Ｓの波高値がしきい値ＬＳより大きいか否かを装置不良判断手段３５ａにて判断して、大きい場合は第１のゲート４３へ、小さい場合は装置動作不良として、装置不良警告手段４４に出力し、装置不良を外部に知らせる。
【００３９】
また、欠陥反射波Ｆの所定のしきい値ＬＦを設定し（図４のステップＳ２）、欠陥反射波Ｆの波高値がしきい値ＬＦより大きいか否かを第２の欠陥検出手段３５ｂにて検出し、大きい場合には第２のゲート４５へ、小さい場合は第１のゲート４３へ信号を出力する。また、裏面反射波Ｂの所定の減衰率ＬＢを設定し（図４のステップＳ３）、裏面反射波Ｂの減衰率が減衰率ＬＢより大きいか否かを第１の欠陥検出手段３５ｃにて検出し、小さい場合には第３のゲート４６へ、大きい場合には第１のゲート４３へ信号を出力する。
【００４０】
また、表面反射波Ｓの検出時刻と、裏面反射波Ｂの検出時刻との時間差ｔを、時間差検出手段３５ｄにて検出し、その時間差ｔが所定の範囲内の例えば、Ｔ１より大きくＴ２より小さい範囲に入るか否かを欠陥検出手段３５ｅにて検出し、範囲内であれば第１のゲート４３へ、範囲から外れていれば不良としてカウントする。
【００４１】
そして、位置判別手段３８の情報により、超音波探触子２７の検査位置が被検体２６の外周領域部２６ｂか否かを検出し（図４のステップＳ４）、外周領域部２６ｂならば、第２のゲート４５の信号を、外周領域部２６ｂでなく内周領域部２６ａならば、第３のゲート４６の信号を、出力してカウントする。次に、位置判別手段３８の情報より、超音波探触子２７の検査位置における重み付け係数Ｋｉを求める（図４のステップＳ５）。
【００４２】
次に、計数値補正手段３９にて、各カウント値に、それぞれ重み付け係数Ｋｉを付加する（図４のステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８）。そして、判断手段４０にて、その値ＮＢ、ＮＦ、ＮＴが被検体２６を良品として判断するための値ｎ１、ｎ２、ｎ３より大きいか否かを判断し（図４のステップＳ９、Ｓ１０、Ｓ１１）、小さい場合は第４のゲート４７へ、大きい場合は不良品判断４８として判断される。そして、第１および第４のゲート４３、４７では、入力されるべき全ての信号が入力されると、良品判断４９として判断される。
【００４３】
上記のように構成された実施の形態１では、被検体２６の欠陥検出を、裏面反射波Ｂにて検出するようにしたので、良品および不良品を精度よく検出することができる。さらに、表面反射波Ｓと裏面反射波Ｂとの時間差により検出される被検体２６の厚み欠陥を、また、被検体２６の外周領域部２６ｂにおいては欠陥反射波Ｆにて検出される洞欠陥をそれぞれ検出できるため、さらに精度に優れた検出を行うことができる。
【００４４】
また、被検体２６の回転速度、超音波探触子２７の超音波発振時間間隔および超音波探触子２７の被検体２６の径方向における移動速度をすべて一定にし、各検出値に重み付け係数を付加するようにして、被検体２６の検査位置を等間隔に行った場合と、同程度に評価を行うことができる。よって、駆動手段が少なくてすみ、それにともなう制御が少なくてすむため、低コストにて超音波探傷装置を製作することができ、ひいては低コストにて被検体２６の評価を行うことができる。
【００４５】
また、装置不良を被検体２６の表面反射波Ｓにて判断することができるため、装置不良のような場合、無用な被検体２６の検出を行うことがなく検出を行うことができる。
【００４６】
尚、上記実施の形態１においては、超音波探触子２７の検出位置を、等間隔にて行わない例を示し、それを補うために、検出値に重み付け係数Ｋｉを付加する例を示したが、これに限られることはなく、従来のように超音波探触子２７の検出位置を等間隔にて行うようにしてカウントし、被検体２６の良品および不良品を判断するようにしてもよく、その場合は検出値に重み付け係数を付加する必要はない。
【００４７】
また、上記実施の形態１においては、被検体２６の内周領域部２６ａと、外周領域部２６ｂとを区別して判断する例を示したが、これに限られることはなく、例えば、被検体２６の外周領域部２６ｂを判断する必要がないような場合などは、上記示した内周領域部２６ａの裏面反射波Ｂのみの判断にて行うことができる。
【００４８】
また、上記実施の形態１においては、被検体２６の厚みの判断を、空洞欠陥の判断に付加して、被検体２６の良品および不良品の判断する例を示したが、これに限られることはなく、被検体２６の種類によっては、被検体２６の厚みのみにて、被検体２６の良品および不良品の判断をするようにしてもよく、また、逆に、空洞欠陥のみにて、被検体２６の良品および不良品の判断をするようにしてもよい。
【００４９】
また、上記の実施の形態１においては、内周領域部２６ａにおける空洞欠陥を、裏面反射波Ｂのみにて判断するようにしたが、これに限られることはなく、この判断に追加して、欠陥反射波Ｆにて欠陥を検出する手段を追加することもできる。このように、内周領域部２６ａで、欠陥反射波Ｆを利用する場合、欠陥反射波Ｆの所定のしきい値を、外周領域部２６ｂの欠陥反射波のしきい値Ｌｆより高い値の高しきい値Ｌｆ１に設定することができる。
【００５０】
これは、外周領域部２６ｂではポーラス部分を検出しないとする、余裕の少ない値にてしきい値Ｌｆを設定する必要があるのに対し、内周領域部２６ａの欠陥反射波Ｆでは、ポーラス部分と大きく異なる大きな欠陥のみ、例えば、図９の欠陥空洞２２のようなもののみ検出することができればよいため、しきい値Ｌｆより高い高しきい値Ｌｆ１というように、余裕をもったしきい値を設定することができ、確実に欠陥のみを検出することができる。
【００５１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、被検体の良品および不良品を欠陥のカウント値にて判断するようにしたが、これに限られることはなく、例えば、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えるようにし、作業者がその表示により経験的にあるいは画像処理技術を利用して判断してもよい。また、この表示においては、不良とするしきい値のレベルを複数個設け、レベル毎に色分けして表示するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
この発明に係る請求項１の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子とを備え、被検体の複数箇所において超音波探触子より超音波を送信して反射波を受信することにより被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第１の検出手段と、裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出する第１の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出する第２の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出する第３の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第２の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第１の欠陥検出手段および第３の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたので、確実に精度よく欠陥を検出することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【００５３】
また、この発明に係る請求項２の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第１の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段と、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第１の検出手段と、裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの検出する第１の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの検出する第２の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの第３の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第２の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第１の欠陥検出手段および第３の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたので、確実に精度よく欠陥を検出することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【００５４】
また、この発明に係る請求項３の超音波探傷装置は、請求項１または請求項２に記載の超音波探傷装置において、第１の欠陥検出手段または／および第２の欠陥検出手段または／および第３の欠陥検出手段または／および欠陥検出手段の情報により、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えたので、欠陥の分布を確認することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【００５５】
また、この発明に係る請求項４の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第１の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段とを備えたので、低コストにて被検体の欠陥を検出することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図２】  被検体の内周領域部および外周領域部を示す上面図である。
【図３】  被検体の内周領域部および外周領域部を説明するための断面図である。
【図４】  図１に示した超音波探傷装置の動作を説明するための図である。
【図５】  図１に示した超音波探傷装置の動作を説明する波形図である。
【図６】  従来の超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図７】  図６に示した超音波探傷装置の被検体上における検査位置を示した図である。
【図８】  図６に示した超音波探傷装置の動作を説明する波形図である。
【図９】  従来の超音波探傷装置における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
２３  容器、２４  水、２５  ステージ、２６  被検体、
２６ａ  内周領域部、２６ｂ  外周領域部、
２７，２７ａ，２７ｂ  超音波探触子、２８  支持体、２９  第１のモータ、
３０  第２のモータ、３１  エンコーダ、３３  パルサ・レシーバ、
３４  反射波区別手段、３４ａ  表面エコー検出ゲート、
３４ｂ  欠陥エコー検出ゲート、３４ｃ  裏面エコー検出ゲート、
３５  欠陥検出手段、３５ａ  装置欠陥判断手段、
３５ｂ  第２の欠陥検出手段、３５ｃ  第１の欠陥検出手段、
３５ｄ  時間差検出手段、３５ｅ  欠陥検出手段、３６  制御部、
３７  動作制御手段、３８  位置判別手段、３９  計数値補正手段、
４０  判断手段、４１，４２  照射領域、４３  第１のゲート、
４４  装置不良警告手段、４５  第２のゲート、４６  第３のゲート、
４７  第４のゲート、４８  不良品判断、４９  良品判断。
【図１】
0004088384.tif 000002
【図２】
0004088384.tif 000003
【図３】
0004088384.tif 000004
【図４】
0004088384.tif 000005
【図５】
0004088384.tif 000006
【図６】
0004088384.tif 000007
【図７】
0004088384.tif 000008
【図８】
0004088384.tif 000009
【図９】
0004088384.tif 000010