JPH02194356A - 割れ検出装置の判定領域設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焼結部品である被検査品を非破壊検査によっ
て検査する検査方法に関し、特に、Ｍ検査品を打撃する
ことにより発生ずる音又は振動を分析することよって前
記被検査品の良否を判定する打撃振動解析法による割れ
検出装置の判定領域の設定方法に係わる。

〔従来の技術〕

従来、金属部材の良否を判定する非破壊検査方法の一つ
に、金属部材に打撃を加え、その振動音を検出すること
により被検査部材の割れを検出するいわゆる打撃振動解
析法がある。

この打撃振動解析法の従来例としては、例えば特開昭４
．８−３０９８３号公報に開示されているように、打撃
による固有振動の固有振動数により割れの判別を行う手
法がある。

また、例えば「打撃振動解析法による金属材料の機械的
性質と亀裂の評価」；日本非破壊検査協会第３分科会資
料Ｎｏ３８４４に開示されているように、打Ｎ振動の固
有振動数と減衰係数から亀裂発生を予測する手法もある
。

この打撃振動解析法は、打撃によって発生する振動を検
出するセンサからの検出信号を波形処理してオート・パ
ワースペクトルと波形の包絡線を求め、固有振動数およ
び振幅の減衰係数を計算し、この固有振動数および振幅
の減衰係数の大小により割れの発生を判別するものであ
る。

これは、前記日本非破壊検査協会第３分科会資料Ｎｏ３
８４４にも開示されているように、一般に、減衰係数は
割れが発生ずると大きくなり、又固有振動数は割れが発
生ずると小さくなる古いったことを利用したものである
。

ところが、割れの発生した不良品のなかには、割れがな
い良品の減衰係数よりも小さい減衰係数を有するものも
存在するし、また、割れがない良品と等しい固有振動数
を持つものも存在するので、固有振動数あるいは減衰係
数の大小のみではＩＩ別精度が十分でないという問題が
あった。

このため、出願人は先に予め固有振動数とその固有振動
数の波形の出力レベルをパラメータとする２次元平面上
に所定の良品判定領域を設定しておき、被検査品の固有
振動数とその固有振動の波形の出力レベルが前記領域内
に位置するか否かで割れ検出を行うようにするものを提
案した（特願昭６１２１１３２５号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記出願においては、′Ｍｌ検査品の種類・形
状が変わった場合には、その都度、複数の良品と確認さ
れている被検査品の固有振動数とその固有振動数の波形
の出力レベルを個別に測定し、その測定結果をもとにし
てバラツキ等の誤差を考慮しながら良品と判別する良品
判定領域を設定するといった作業が必要であった。

したがって、本発明は、被検査品の良否の判別を行うた
めの良品判定ｗ４域の設定を自動的に行うことを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は、被検査品を打撃することにより発生
ずる音または振動の振動数および出力レベルが、あらか
じめめ設定した良品判定領域内か否かによって割れ検出
を行う割れ検出装置の判定領域設定方法において、 同一の種類および形状を有する被検査品の良品を所定個
数、検査装置に投入し、 その良品の固有振動数およびその固有振動の出力レベル
から固有振動ピーク値を求め、この求められた固有振動
ピーク値を振動数および出力レベルをパラメータとする
２次元平面上にプロットし、 この固有振動ピーク値の２次元平面上の分布から重心点
を求め、その重心点を通る分布の１次回帰式から楕円の
長軸および短軸方向を決定し、それぞれの方向の標準偏
差（シグマ）を求め、それぞれの３シグマを長径・短径
とした２次元平面上における楕円を被検査品の良品判定
領域として、同一の種類および形状を有する被検査品毎
に自動的に設定登録することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、被検査品を打撃することにより
割れ検出を行う割れ検出装置における良品判定領域を、
同一の種類・形状を有する複数個の良品の固有振動数と
その固有振動数の出力レベルを検出し、検出された固有
振動数とその固有振動数の出力レベルから求めた固有振
動ピーク値を振動数および出力レベルをパラメータとす
る２次元平面上にプロットし、固有振動ピーク値の２次
元平面上の分布から、重心点を求め、その重心点を通る
分布の１次回帰式から楕円の長軸および短軸方向を決定
し、それぞれの方向の標準偏差（−シグマ）を求める。

そして、それぞれの３シグマを楕円の長径・短径とし、
この楕円は２次元平面上における被検査品の良品判定領
域として自動的に設定・登録される。

このため、検査時においては、この登録された良品判定
領域に基づいて被検査品の良否の判別がおこなわれる。

〔実施例〕

本発明の一実施例に係わる割れ検出方法を第１図ないし
第４図に基づき詳細に説明する。

第１図は割れ検出方法に用いる検査装置のプロ・７り図
、第２図は割れ検出方法における固有振動数ピーク値の
分布状態を示す分布図、第３図は被検査品の打撃振動の
振動波形を示す波形図、第４図は振動波形の周波数スペ
クトル図である。

第１図において、１は被検査品、２はシリンダで、被検
査品１は検査時にこのシリンダ２によって支持される。

３は被検査品１を打撃するための鋼球であり、所定の高
さから所定の長さのピアノ線で吊るされている。４は振
動を被検査品１との距離の変動で検出する電磁ピンクで
、鋼球３による打撃時の打撃振動を検出する。１０は検
出した信号を処理する検査装置で、デイレイ装置６、周
波数分析器７、判別・登録装置８から形成されている。

９はこの検査装置に接続された操作盤で、通常の検査を
行う検査モードまたは良品判定領域を設定する登録モー
ドの切換、および被検査品１の種類等の設定を行う。

以上のように構成された結果、鋼球３による打撃時の打
撃振動を電磁ピック４が検出すると、その出力信号は、
増幅器５によって増幅されるとともに、検査装置１０に
入力される。そして、入力された信号、即ち打撃時点か
らの振動波形をデイレイ装置６から出力されるタイミン
グ信号に応じて周波数分析器７に取り込まれる。

ここで、タイミング信号について第３図を参照して説明
する。第３図は増幅器５からの振動波形を示すもので、
波形Ａは打撃時の打撃ノイズを表し、この打撃ノイズＡ
はホワイトノイズ的な広範囲の周波数成分を含み、振幅
も大幅に変動している。波形Ｂは打撃ノイズＡが減衰し
た後の被検査品１の振動波形であって、固有振動数によ
る共振現象を示し、破線で示す波形Ｃのようなカーブと
なる。

前記打撃ノイズＡは被検査品１の固有振動とは無関係な
振動であるため、この波形を取り込んで周波数分析を行
うと誤判別を生じることになる。

そこで、この打撃ノイズＡの影響を除くため、打撃の瞬
間からｔｌだけ遅延させてｔ３時間の間サンプリングを
指示するタイミング信号を発生し、打撃の瞬間からｔ２
経過後、再度、ｔ３時間の間２回目のサンプリングを指
示するタイミング信号を発生する。

なお、共振の影響を除くために、前記サンプリング時間
ｔ、は、波形Ｃのうねりの周期よりも大、且つ（ｔｚ−
１，）／２よりも小さくする。

このようにサンプリングタイミングｔＩｓｊ２およびサ
ンプリング時間ｔ３を設定することにより、安定的かつ
高精度に判別できる。

７は前記電磁ピック４により検出した振動波形の周波数
成分およびその出力レベルを分析し出力する周波数分析
器である。

この周波数分析器７は、第４図の振動波形の周波数成分
およびその出力レベルを示す周波数スペクトル図に示す
ように、各周波数の出力レベルを検出できるようになっ
ている。本実施例においては、同４図に示す１〜３次固
有振動の固有振動数およびその出力レベルを表すピーク
値ＰＬＰ２．Ｐ３を検出できるようにしている。４次以
上の高次の固有振動はピーク値が小さくまた検出感度が
低下するため、本実施例では用いない。

８は判別・登録装置であり、操作盤９によって被検査品
の良否の判別を行う良品判定領域を設定する登録モード
が選択されると、前記周波数分析器７から出力される前
記振動波形の１〜３次固有振動の固有振動数およびその
出力レベルＰＩ、Ｐ２゜Ｐ３から、ピーク検出サブルー
チン（図示せず）により固有振動ピーク値を求めるとい
った処理が予め設定された回数、即ち所定個数の同一の
種類・形状を有する良品について繰り返される。このピ
ーク値とは、１次固有振動の場合、固有振動数をｘｌ、
出力レベルをｙｌとしたときに（ｘｌ。

ｙｌ）と表される。

予め設定した良品の１〜３次の固有振動数と出力レベル
を検出して固有振動ピーク値を求める。

そして、第２図に示すように、この固有振動数と出力レ
ベルを、振動数と出カレー・ルをパラメータとする２次
元平面、すなわち、振動数をＸ軸、出力レベルをｙｅｔ
とする２次元平面上乙こ同有振動ビーク値をプロットし
、その分布から、重心位置を求め、その重心位置を通る
分布の１次回帰式から楕円の長軸（Ｘ軸）および短軸（
Ｙ軸）方向を決め、それぞれの方向の標準偏差（−シグ
マ）を求め、それぞれ３シグマを楕円の長径（α）およ
び短径（β）とし、この楕円で囲まれた閉領域を良品と
判別する良品判定領域として設定し、これを１〜３次の
固有振動それぞれにおいて設定・登録する。

以上の処置を検査に先立−７で、種類や形状の異なる各
種の被検査品について個別に行えば、各種の被検査品の
良品判定領域を予め設定・登録することができる。

また、操作盤９において検査モードが選択されると、判
別・登録装置８は、周波数分析器７から出力される振動
波形の１〜３次固有振動の固有振動数およびその出力レ
ベルＰ１．．Ｐ２．Ｐ３が、Ｗｅ数および出力レベルを
パラメータとする二次元平面−」二の良品判定領域内に
存在するか否かを１〜３次の各固有振動毎に判別し、１
〜３次の固有振動数およびその出力レベルが全て前記良
品判定領域内にある時のみ良品と判別する。

以上、説明した検査装置９における判別・登録装置８の
処理を第５図のフローチャートに基づいて説明する。

ステップ１００において被検査品１が所定の位置にセン
トされているかどうかを判断し、セットされていない場
合は次のステップには進まず、セントされている場合の
みステップ１０１以降に進む。

ステップ１０１では、検査を行う被検査品１の種類が、
ステップ１０２では検査モードまたは登録モードが操作
盤９から入力される。

ステップ１０２において登録モードが入力されたときに
は、ステ・７プ１０４に進みＳＲＱ待ち（周波数分析器
７の出力待ち）となり、待もが解除されると、ステップ
１０５で周波数分析器７からの出力が判別・登！、３装
置８に入力され、ステップ１０６でピーク検出サブルー
チンによって１〜３次の固有振動ピーク値が求められる
。

ステップ１０７でステップ１００〜１０６までの処理が
５０回行われたかどうか判断され、５０回未満のときは
ステップ１０８に進んでカウンタが“工”インクリメン
トされてステップ１００に戻る。しかし、この場合、５
０個の良品について計測を行ったと判断された場合には
、ステップ１０９においてステップ１０６で求めた固有
振動ピーク値の分布から良品判定領域を設定・登録され
る。ここで、再度登録を行う場合はステップ１１Ｏから
ステップ１００に戻るが、登録の必要の無い場合はその
まま終了する。

次に、ステップ１０２において検査モードが入力された
ときには、ステ、ブ１０３からステップ１１１に進む。

なお、ステップ１１１〜１１３は前記ステップ１０４〜
１０６と同一の処理を行うため、その説明は省略する。

ステップ１１４ではステップ１１３で求められた１次ピ
ーク値が良品判定領域内か否かを判断し、領域内の場合
は次のステップ１．１．５に進む。

ステップ１１．５．１．１６においても同様に、２次お
よび３次ピーク値が良品判定領域内か否かが判断され、
何れも領域内の場合はステップ１】７に進みＯＫ（合格
）の信号が出力された後、ステップ１００に戻る。

また、ステップ１１４〜１１６の何れか一つでも領域外
と判断された場合は、ステップ１１８でＮＧ（不合格）
の信号が出力された後、ステップ１００に戻りこの処理
が一旦終了する。

本発明の一実施例に係わる割れ検出方法を適用した自動
検査ラインの構成および検査の流れを第６図および第７
図に基づいて詳細に説明する。

第６図は自動検査ラインを」一方より見た平面図、第７
図は同じ自動検査ラインを側方よりみた側面図である。

第６図および第７図において、】は被検査品、１１は搬
送コンベア、１３検査ステーシヨン、１６は不良品シュ
ート、１７ば搬出用コンベア、１０は検査装置、３は被
検査品１を打撃する鋼球、４は振動を被検査品１との距
離の変動で検出する電磁ピンクである。

次に、割れ検出装置の検査方法を実際のラインの流れに
沿って説明する。被検査品１は搬送コンベア１１によっ
て搬送され、所定位置までに搬送されて（ると、ブツシ
ャ−１２によって搬送コンへ７１１から検査ステーショ
ン１３に移動されるとともに所定位置にセントされる。

このセットされた被検査品１は、シリンダ２によって検
査位置まで上昇されるとともに、鋼球３により打撃され
る。このときの振動を電磁ビック４が検出し、その検出
された検出信号は検査装置１０へ入力される。

打撃および振動検出の検査の終了した被検査品１は、被
検査品１の受は治具１４に搬出されるとともに、検査装
置１０において判別結果がでるまでは受は治具１４で待
機する。

そして、判別結果が出ると、被検査品１は搬出治具１５
によって搬出コンベア１７の位置まで移動されるが、判
別結果がＮＧ（不合格）と出た被検査品１は、その途中
において不良品シュート１６が開かれて不良品バレット
（図示せず）へ投入される。

しかし、良品、即ち合格と出た被検査品１の場合には不
良品シュー１−１６は開かれず、被検査品１はそのまま
搬出コンベア１７まで移動され、搬出コンベア１７によ
って搬出される。

また、操作盤９において登録モードが選択された場合に
は、搬送コンベアＩＩに予め設定した個数の同一の種類
・形状を有する良品の被検査品１を流すことによって、
検査ステーション１３で良品の検査データが検出されて
検査装置１０に入力される。そして、検出した検査デー
タに基づいて検査時の合否の判別を行う良品判定領域を
設定・登録し、次に検査モードが選択された場合は、こ
の良品判定領域に基づいて検査を行う。

従って、従来は良品判定領域を設定するのに良品の固有
振動数および出力レベルをその都度測定する必要があっ
た。しかし、本実施例の方法によれば、検査に先立って
、登録モードを選択し、新規に検査対象となる被検査品
の良品を検査ラインに流すだけで良品判定領域の設定お
よび登録が自動的に行われるので、検査の効率化および
検査ラインの完全自動化を図ることができる。

なお、図においては検査ステーション１３へ被検査品１
が２個同時にセントされるのに打撃用の鋼球３および検
出用の電磁ピンク４は１組しか図示していないが、これ
は、１組の鋼球３および電磁ビック４が移動して検査を
行っても良いし、また、２組設置しても良いがこの場合
は検査を交互に行うものとする。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載の範囲で種々の実施態様が包含されるもので
あり、例えば、検出手段を電磁ビックではなく、マイク
で打撃時の音を検出しても良いし、また、被検査品に直
接または被検査品を支持する支持部材に直接ピンクを配
置して打撃時の振動を直接検出するようにしても同様の
効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、良品判定領域が
検査に先立ち、検査の対象となる被検査品と同一の種類
および形状を有する被検査品の良品を検査ラインに流す
だけで、自動的に設定および登録が行われる。このため
、良品判定領域設定のための実験および調査が不要とな
り、被検査品の種類が変わっても、割れ検査への対応を
迅速にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本発明の実施例に係わる割れ検
出方法を説明するための図であり、第１図は割れ検出方
法に用いる検査装置のブロック図、第２図は割れ検出方
法における固有振動数ピーク値の分布状態を示す分布図
、第３図は被検査品の打撃振動の振動波形を示す波形図
、第４図は振動波形の周波数スペクトル図、第５図は検
査装置における判定・登録装置の処理を示すフローチャ
ー１−２第６図は自動検査ラインを上方より見た平面図
、第７図は第６Ｍと同し自動検査ラインを側方より見た
側面図である。 １　−−−−被検査品 ４　・・・・電磁ピンク ６　・・・・デイレイ装置 ７　・・・・周波数分析器 ８　・・・・判別・登録装置 ９　・・・・操作盤 １０・・・・検査装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検査品を打撃することにより発生する音または振動の
   振動数および出力レベルが、あらかじめめ設定した良品
   判定領域内か否かによって割れ検出を行う割れ検出装置
   の判定領域設定方法において、 同一の種類および形状を有する被検査品の良品を所定個
   数、検査装置に投入し、 その良品の固有振動数およびその固有振動の出力レベル
   から固有振動ピーク値を求め、 この求められた固有振動ピーク値を振動数および出力レ
   ベルをパラメータとする２次元平面上にプロットし、 この固有振動ピーク値の２次元平面上の分布から重心点
   を求め、その重心点を通る分布の１次回帰式から楕円の
   長軸および短軸方向を決定し、それぞれの方向の標準偏
   差（シグマ）を求め、それぞれの３シグマを長径・短径
   とした２次元平面上における楕円を被検査品の良品判定
   領域として、同一の種類および形状を有する被検査品毎
   に自動的に設定登録することを特徴とする割れ検出装置
   の判定領域設定方法。