(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中で向かい合わせに配置された二個一対の探触子と、前記探触子の一方から送信された超音波及び電界を前記探触子の他方で受信し透過パルス及び電界効果パルスを画面表示する超音波探傷器と、前記超音波探傷器に画面表示される透過パルス及び電界効果パルスに基づいて物体の存在の有無や物体が金属であるか否かを識別する評価装置とを備えたことを特徴とする物体識別装置。
【請求項２】
前記評価装置は、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したときは、二個一対の探触子間に物体が存在しないと判定することを特徴とする請求項１に記載の物体識別装置。
【請求項３】
前記評価装置は、電界効果パルスのみを受信したときは、二個一対の探触子間に非金属物体が存在すると判定することを特徴とする請求項１に記載の物体識別装置。
【請求項４】
前記評価装置は、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信しないときは、二個一対の探触子の間に金属物体が存在すると判定することを特徴とする請求項１に記載の物体識別装置。
【請求項５】
空気中で向かい合わせに配置された二個一対の探触子の一方から超音波及び電界を送信し、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したか否かを判定し、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したときは二個一対の探触子間に物体が存在しないと判定し、電界効果パルスのみを受信したときは二個一対の探触子間に非金属物体が存在すると判定し、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信しないときは二個一対の探触子の間に金属物体が存在すると判定することを特徴とする物体識別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、向かい合わせに配置された二個一対の探触子の一方から超音波を送信し、他方で受信する透過法による超音波検査方法を用いた物体識別装置及び物体識別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、物体の存在の有無や金属の存在の有無を識別するものとしては、各種の識別装置が開発されている。物体の存在の有無を識別するものとしては、例えば赤外線センサや超音波センサがあり、向かい合わせに配置された二個一対のセンサの間に赤外線や超音波を照射および発信して、物体が存在すると赤外線や超音波が遮られることにより、二個一対のセンサの間に物体が存在すると判断するようにしている。
【０００３】
また、金属の存在を識別するものとしては、例えば金属探知器があり、金属探知器のセンサの周辺に金属が存在すると、磁場が変化することにより金属の存在を検知するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、赤外線センサや超音波センサでは物体が存在することは識別できるが、その物体が金属なのか非金属なのかの識別はできない。一方、金属探知器ではその近傍に金属が存在することは分かるが、金属が存在する位置を容易に特定することができない。磁場の強弱を調査し磁場の強い箇所を特定しなければならない。
【０００５】
このように、物体の存在の有無の判断は、赤外線センサや超音波センサで検出できるが、その物体が金属であるか否かの判断を行うにあたっては磁場測定装置を別に用意し判断しなければならないので非効率的である。
【０００６】
本発明の目的は、物体の存在の有無と金属の識別を同時に行うことのできる物体識別装置及び方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる物体識別装置は、空気中で向かい合わせに配置された二個一対の探触子と、前記探触子の一方から送信された超音波及び電界を前記探触子の他方で受信し透過パルス及び電界効果パルスを画面表示する超音波探傷器と、前記超音波探傷器に画面表示される透過パルス及び電界効果パルスに基づいて物体の存在の有無や物体が金属であるか否かを識別する評価装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明に係わる物体識別装置においては、空気中で向かい合わせに配置された二個一対の探触子の一方から超音波及び電界を送信し、他方の探触子で透過パルス及び電界効果パルスを受信する。この場合、二個一対の探触子間での物体の存在の有無、その物体が金属または非金属によって、透過パルス及び電界効果パルスの受信状況が変化する。超音波探傷器は、受信した透過パルス及び電界効果パルスを画面表示し、評価装置は超音波探傷器に画面表示される透過パルス及び電界効果パルスの状況に基づいて物体の存在の有無や物体が金属であるか否かを識別する。
【０００９】
請求項２の発明に係わる物体識別装置は、請求項１の発明において、前記評価装置は、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したときは、二個一対の探触子間に物体が存在しないと判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係わる物体識別装置においては、請求項１の発明の作用に加え、評価装置は、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したときは、二個一対の探触子間に物体が存在しないと判定する。超音波の透過パルスを受信したことは超音波が遮られなかったことであり、また、電界による電界効果パルスを受信したことは金属による影響がなかったことであるからである。
【００１１】
請求項３の発明に係わる物体識別装置は、請求項１の発明において、前記評価装置は、電界効果パルスのみを受信したときは、二個一対の探触子間に非金属物体が存在すると判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明に係わる物体識別装置においては、請求項１の発明の作用に加え、評価装置は、電界効果パルスのみを受信したときは、二個一対の探触子間に非金属物体が存在すると判定する。超音波の透過パルスを受信しなかったことは物体の存在により超音波が遮られたことであり、また、電界による電界効果パルスを受信したことは金属による影響がないことであるから物体は非金属であると判定できる。
【００１３】
請求項４の発明に係わる物体識別装置は、請求項１の発明において、前記評価装置は、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信しないときは、二個一対の探触子の間に金属物体が存在すると判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明に係わる物体識別装置においては、請求項１の発明の作用に加え、評価装置は、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信しないときは、二個一対の探触子の間に金属物体が存在すると判定する。超音波の透過パルスを受信しなかったことは物体の存在により超音波が遮られたことであり、また、電界による電界効果パルスを受信しなかったことは金属による影響があったことであるから物体は金属であると判定できる。
【００１５】
請求項５の発明に係わる物体識別方法は、空気中で向かい合わせに配置された二個一対の探触子の一方から超音波及び電界を送信し、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したか否かを判定し、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したときは二個一対の探触子間に物体が存在しないと判定し、電界効果パルスのみを受信したときは二個一対の探触子間に非金属物体が存在すると判定し、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信しないときは二個一対の探触子の間に金属物体が存在すると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明に係わる物体識別方法においては、空気中で向かい合わせに配置された二個一対の探触子の一方から超音波及び電界を送信する。そして、他方の探触子で受信したパルスを判定する。まず、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したか否かを判定し、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したときは二個一対の探触子間に物体が存在しないと判定する。これは、超音波の透過パルスを受信したことは超音波が遮られなかったことであり、また、電界による電界効果パルスを受信したことは金属による影響がなかったことであるからである。
【００１７】
一方、電界効果パルスのみを受信したときは二個一対の探触子間に非金属物体が存在すると判定する。これは、超音波の透過パルスを受信しなかったことは物体の存在により超音波が遮られたことであり、また、電界による電界効果パルスを受信したことは金属による影響がないことであるからである。さらに、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信しないときは二個一対の探触子の間に金属物体が存在すると判定する。これは、超音波の透過パルスを受信しなかったことは物体の存在により超音波が遮られたことであり、また、電界による電界効果パルスを受信しなかったことは金属による影響があったことであるからである。
【００１８】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる物体識別装置のブロック構成図である。
【００１９】
二個一対の探触子１ａ、１ｂは、空気中で向かい合わせに配置され、一方の探触子１ａから超音波及び電界を送信し、他方の探触子１ｂで受信するようにしている。そして、超音波探傷器２は他方の探触子１ｂで受信した透過パルス及び電界効果パルスを画面表示装置３に表示する。そして、評価装置４は超音波探傷器２で受信した透過パルス及び電界効果パルスに基づいて物体の存在の有無や物体が金属であるか否かを識別する。ここで、透過パルスは、一方の探触子１ａから送信された超音波であり、一方、電界効果パルスは、一方の探触子１ａから送信された電界である。
【００２０】
探触子１ａ、１ｂは、高周波電圧が印加されて超音波を発生する振動子を有し、この振動子に高周波電圧が印加されると、圧電効果により振動子が厚さ方向に伸び縮みして超音波を発生する。つまり、高周波電圧の電気振動が機械振動に変換され超音波が発生する。それと共に、印加された高周波電圧に基づく電界も発生する。
【００２１】
他方の探触子１ｂは、一方の探触子１ａから超音波及び電界が入力されると、振動子が入力した超音波により振動させられ、その結果、振動子が伸縮運動する。この伸縮運動を電気信号に変換して透過パルスを得る。一方、一方の探触子１ａからの電界を入力すると、その電界の時間的変化を電気信号として入力し電界効果パルスを得る。
【００２２】
図２は、他方の探触子１ｂで受信された超音波のＡスコープ波形であり、図２(ａ)は、二個の探触子１ａ、１ｂの間に物体が存在しない場合のＡスコープ波形、図２(ｂ)は、二個の探触子１ａ、１ｂの間に非金属物体が存在する場合のＡスコープ波形、図２(ｃ)は、二個の探触子１ａ、１ｂの間に金属物体が存在する場合のＡスコープ波形である。このような図２(ａ)、図２(ｂ)及び図２(ｃ)に示したＡスコープ波形は超音波探傷器２の画面表示装置３に表示される。
【００２３】
二個の探触子１ａ、１ｂの間に物体が存在しない場合には、図２（ａ）に示すように、電界効果パルスＣ及び透過パルスＡの双方が受信される。
【００２４】
すなわち、二個の探触子１ａ、１ｂの間に物体が存在しない空気中では、まず、一方の探触子１ａからの電界及び超音波が空気中を伝播する。他方の探触子１ｂでは、まず、伝播速度の速い電界による電界効果パルスＣが受信され、所定の時間経過後に伝播速度の遅い超音波の透過パルスが受信される。すなわち、一方の探触子１ａから直接入力された１回目の透過パルスＡ１が受信され、以下、所定の時間経過毎に順次２回目の透過パルスＡ２、図示省略の３回目の透過パルスＡ３…、ｎ回目の透過パルスＡｎが受信される。
【００２５】
ここで、１回目の透過パルスＡ１は一方の探触子１ａから直接入力された透過パルスであり、透過パルスＡ２は他方の探触子１ｂで反射されさらに一方の探触子１ａで反射されて入力された２回目の透過パルスであり、以下同様に反射を繰り返したｎ回目の透過パルスが順次受信される。なお、２回目以降の透過パルスＡ２〜Ａｎは反射を繰り返しているのでかなり減衰したものとなる。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、超音波の透過パルスＡ１、Ａ２…を受信したことは超音波が遮られなかったことであり、二個の探触子１ａ、１ｂの間に物体が存在しないことを示している。また、電界による電界効果パルスを受信したことは金属（導体）による影響がなかったことを示している。
【００２７】
次に、二個の探触子１ａ、１ｂの間に非金属物体が存在する場合は、非金属物体の影響により超音波は遮られる。一方、非金属物体は電界（電束）を通すことから電界効果パルスは遮られることなく伝播する。
【００２８】
従って、二個の探触子１ａ、１ｂの間に非金属物体が存在する場合は、図２（ｂ）に示すように、電界効果パルスが受信される。つまり、超音波の透過パルスＡ１、Ａ２を受信しなかったことは物体の存在により超音波が遮られたことであり、これにより、二個の探触子１ａ、１ｂの間に物体が存在することを示している。また、電界による電界効果パルスを受信したことは、電界（電束）を通す物体であることを示しており、その物体は非金属であることを示している。
【００２９】
次に、二個の探触子１ａ、１ｂの間に金属物体が存在する場合は、金属物体の影響により超音波は遮られる。一方、金属物体は導体であることから電界（電束）が零となり電界効果パルスは遮られる。
【００３０】
従って、二個の探触子１ａ、１ｂの間に金属物体が存在する場合は、図２（ｃ）に示すように、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信されない。つまり、超音波の透過パルスＡ１、Ａ２を受信しなかったことは物体の存在により超音波が遮られたことであり、これにより、二個の探触子１ａ、１ｂの間に物体が存在することを示している。また、電界による電界効果パルスを受信しなかったことは、電界が零となる導体であり、その物体は金属であること示している。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態に係わる物体識別装置の動作を示すフローチャートである。まず、空気中で向かい合わせに配置された二個一対の一方の探触子１ａから超音波及び電界を送信し（Ｓ１）、他方の探触子１ｂで受信する（Ｓ２）。受信した信号は超音波探傷装置２でデータ処理され、画面表示装置３に画面表示される（Ｓ３）。
【００３２】
評価装置４では、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したか否かを判定し（Ｓ４）、透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信したときは二個一対の探触子１ａ、１ｂ間に物体が存在しないと判定する（Ｓ５）。
【００３３】
ステップＳ４の判定で透過パルス及び電界効果パルスの双方を受信していないときは、電界効果パルスのみを受信したか否かを判定し（Ｓ６）、電界効果パルスのみを受信したときは二個一対の探触子１ａ、１ｂ間に非金属物体が存在すると判定する（Ｓ７）。また、ステップＳ６の判定で電界効果パルスを受信していないときは、透過パルス及び電界効果パルスのいずれも受信しないと判断し、二個一対の探触子１ａ、１ｂの間に金属物体が存在すると判定する（Ｓ８）。
【００３４】
このように、評価装置４では、二個一対の探触子１ａ、１ｂの一方で受信する透過パルス及び二個一対の探触子１ａ、１ｂ間の電界効果パルスに注目し、二個の探触子１ａ、１ｂの間に物体が存在しない場合は、透過パルス及び電界効果パルスを受信し、二個の探触子１ａ、１ｂの間に非金属物体が存在する場合は、透過パルスが消滅し電界効果パルスのみを受信し、二個の探触子１ａ、１ｂの間に金属物体が存在する場合は、透過パルス及び電界効果パルスが消滅する現象を利用して、二個の探触子１ａ、１ｂの間の物体の存在の有無や金属か否かの識別をする。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、透過法による超音波検査方法を用いて、物体が存在するか否かに加え、その物体が金属であるかどうかを同時に検出できるので、これまで別々に行う必要のあった物体の存在の有無と金属か否かの識別とを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる物体識別装置のブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる物体識別装置における超音波探傷器の画面表示装置に表示されるＡスコープ波形図であり、図２（ａ）は二個の探触子の間に物体が存在しない場合のＡスコープ波形図、図２（ｂ）は二個の探触子の間に非金属物体が存在する場合のＡスコープ波形図、図２(ｃ)は二個の探触子の間に金属物体が存在する場合のＡスコープ波形図。
【図３】本発明の実施形態に係わる物体識別装置の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…探触子、２…超音波探傷器、３…画面表示装置、４…評価装置
【図１】
0003844282.tif 000002
【図２】
0003844282.tif 000003
【図３】
0003844282.tif 000004