JPH02281139A - 超音波検査装置 - 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〕 本発明は超音波により被検材の検査を行なう超音波検査
装置に関する。

〔従来の技術〕

超音波検査装置は、被検材を破壊することなくその内部
の欠陥を検出することができ、多くの分野において用い
られている。被検材内部の欠陥の有無は、被検材の所定
の範囲についてチエツクされることが多く、その場合に
は、被検材表面の上記範囲を探触子で走査して検査が実
施される。以下、このような超音波検査装置について説
明する。

第３図は従来の超音波検査装置の系統図である。

図で、１は検査のための水槽、２は水槽１に入れられた
水、３は水槽１の底面に載置された被検材である。４は
スキャナを示し、以下の部材より成る。即ち、５は水槽
１を載置するスキャナ台、６はスキャナ台５に固定され
たフレーム、７はフレーム６に装架されたアーム、８は
アーム７に装架されたホルダ、９はホルダ８に装着され
たポール、１０は探触子である。フレーム６は図示しな
い機構によりアーム７をＹ軸方向に駆動することができ
、又、アーム７は図示しない機構によりホルダ８をＸ軸
方向に駆動することができ、さらに、ホルダ８は図示し
ない機構によりボール９と協働して探触子１０を２軸方
向（Ｙ軸およびＹ軸に直交する方向）に駆動することが
できる。

１１はパルサ・レシーバであり、探触子１０にパルス信
号を印加して被検材３に超音波を放射せしめるとともに
、その反射波を受波した探触子１０からの超音波信号（
電気信号）を増幅する。１２はパルサレシーバ１１の出
力信号に基づいて超音波波形を表示するオシロスコープ
である。１３はピーク検出器であり、パルサ・レシーバ
１１で増幅された超音波信号の任意の時間の信号のみゲ
ートにより取出し、取出した信号のうちのピーク値をホ
ールドして出力する。１４は当該ピーク値をディジタル
値に変換するＡ／Ｄ変換器である。

１５はＡ／Ｄ変換器１４により変換された値に対して所
定の処理を行なうマイクロコンピュータ、１６はマイク
ロコンピュータ１５にその処理に関する設定条件を入力
するキーボード、１７は設定条件や超音波検査装置の全
体制御状態を表示するＣＲＴ、１８はマイクロコンピュ
ータ１５の処理の結果を記憶する外部記憶装置、１９は
後述する加算平均を行なう加算平均処理器である。２０
はマイクロコンピュータ１５により処理された表示すべ
きデータを記憶するとともにこれをモニタテレビジ田ン
（モニタＴＶ）２１に表示させる画像メモリである。２
２は探触子１０をＹ軸、Ｙ軸、Ｘ軸方向に駆動するため
のモータを制御するＸ。

Ｙ、Ｚモータコントローラである。

次に、この超音波検査装置の動作を第４図を参照しなが
ら説明する。第４図は被検材３の平面図である。図中、
被検材３上に複数個示されている黒点は超音波データを
採取するためのサンプリング点の一部であり、端部のサ
ンプリング点のみ括弧でその座標が示されている。又、
ＸＲ，ＹＲはそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向の測定範囲、
ｐは測定ピッチ（サンプリングピッチ）である。なお、
図では測定ピッチｐをＹ軸、Ｙ軸とも等しくとつたが、
Ｙ軸、Ｙ軸毎に任意のピッチに選定することができるの
は当然である。

マイクロコンピュータ１５は、まずｘ、ｙ、ｚモータコ
ントローラ２２に指令を与え探触子１０を測定開始位置
であるサンプリング点（Ｘ　ｏ、　Ｙ　ｏ）上に位！せ
しめ、パルサレシーバ１１からパルスを出力させる。こ
れにより探触子１０を被検材３に超音波を放射するとと
もにその反射波をこれに応じた電気信号（超音波信号）
に変換して出力する。パルサレシーバ１１はこの超音波
信号を増幅してピーク検出器１３に出力する。ピーク検
出器１３には時間的なゲートが設けられており、超音波
信号のうちある時間内の信号（この信号は被検材３の表
面から所定深さにある検査部位からの信号である。）の
みとり出し、そのうちの最大値の信号がピーク検出器１
３から出力される。この最大値の信号はＡ／、Ｄ変換器
１４により対応するデイ、ジタル値に変換され、マイク
ロコンピュータ１５に入力される。マイクロコンピュー
タ１５は、定められた手順にしたがって上記変換された
信号（サンプリングデータ）を画像メモリ２０の所定の
アドレスに格納する。この格納処理が終了すると、マイ
クロコンピュータ１５はＸ、Ｙ、Ｚモータコントローラ
２２に指令を出力し、接触子１０を測定ピッチｐだけＸ
軸方向に移動させ、その新たなサンプリングポイント（
ＸＩ　、　ＹＯ）において再び上記と同様の動作でサン
プリングデータが採取され画像メモリ２０に格納される
。

このようにして、サンプリング点（Ｘ（、Ｙｏ）のデー
タが格納されて探触子１０によるＸ軸方向の第１回目の
走査が終了すると、今度は探触子１０はＹ軸方向に測定
ピッチｐだけ移動せしめられ、サンプリング点（Ｘ：　
、ＹＩ）に位置せしめられる。探触子１０はこのサンプ
リング点からＸ軸上において上記とは逆方向に走査され
、サンプリング点（Ｘ、、Ｙｌ　）に至ってＸ軸方向第
２回目の走査が終了する。探触子１０はこのように蛇行
状に走査されて被検材３の第１回目の走査を終了する。

なお、この間、Ｘ軸方向の走査は（ｊ　＋　１）回行な
われる。上記第１回目の走査においてサンプリングされ
たデータはいったん画像メモリ２０に記憶し、第１回目
走査終了後、すべて外部記憶装置１８に格納される。

上記探触子１０による被検材３のデータ採取のための走
査は、１回だけでなく、所定の回数（ｎ回）実行される
。このように複数回（ｎ回）の走査を行なう理由は次の
とおりである。即ち、被検材３内部の検査を高分解能で
測定しようとする場合には、使用周波数として高周波が
用いられる。

しかしながら、媒質および被検材３内部での超音波減衰
は周波数の１〜４乗に比例するので、周波数が高いと超
音波の減衰は飛躍的に増大する。これに対処するため、
採取データの増幅度が大きくされるが、そうすると、外
部機器から発生するノイズも増幅され、結局、微細な欠
陥信号を誤りなく検出することができなくなる。ここで
、上記ノイズは欠陥信号に対して不規則に発生するとい
う特徴を利用し、データを複数回（ｎ回）採取してそれ
らを加算平均することにより上記ノイズの影響を除去し
、欠陥信号のみを抽出することができる。

このようにして、ｎ回の走査により採取されたデータは
すべて外部記憶装置１８に格納される。

そして、所定回数ｎ回の走査が終了すると、マイクロコ
ンピュータ１５は外部記憶装置１８のｎ回の走査データ
について、各サンプリング点毎にそのｎ回のデータを取
出し、これらを加算平均処理器１９により加算する。加
算平均された値は画像メモリ２０に入力され、所定の処
理を経た後、モニタＴＶ２１に表示される。このように
、同一サンプリング点について０回データを採取し、こ
れらを加算平均した表示を行なうので、被検材３に欠陥
が存在する場合、モニタＴＶ２１上には、当該欠陥が明
瞭に、かつ、高分解能をもって表示され検査を容易に行
なうことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記超音波検査装置による検査は、ｎ回走査
を繰返すことにより被検材３の欠陥を明瞭に表示するこ
とができる反面、採取されたデータを外部記憶装置１８
に記憶させ、その後これらデータをとり出して加算平均
処理器１９により演算を行ない、演算結果を画像メモリ
２０に格納するという動作を行なうので、マイクロコン
ピュータ１５と外部記憶装置１８との間の記憶、読出し
時間が長くなり、検査開始から被検材３の超音波像を表
示するまでに相当の時間を要するという問題があった。

又、ノイズの影響を充分になくし、欠陥をより一層正確
に表示したい場合には、上記走査回数を増加すればよい
が、この走査回数はデータを格納する外部記憶装置１８
の記憶容量により制限され、任意に走査回数を増加する
ことはできず、所期の精度の表示を得ることができない
という問題もあった。さらに、探触子１０は、１回の走
査終了毎に走査終了点（Ｘｉ　、　Ｙｊ　）から走査開
始点（ｘｏ　、　Ｙｏ）に移動するので、複数回の走査
の間に各走査回における各サンプリング点に僅かながら
位置ずれを生じ、正確な超音波像を得ることができなく
なるおそれがあった。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
検査時間を短縮するとともに任意回数の走査を行なうこ
とができ、又、精度の良い超音波像を得ることができる
超音波検査装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、第１の発明は第１の方向お
よび第２の方向で規定される平面で被検材を超音波によ
り所定回数走査し、これら各回の走査により得られた各
走査データを各位置毎に加算平均し、当該各位置毎の加
算平均値を画像メモリを介して表示部に表示する超音波
検査装置において、前記各走査データの採取の都度直ち
に当該走査データを前記画像メモリに格納された同位置
のデータと加算平均する加算平均手段と、この加算平均
手段により得られた値を同位置の格納アドレスに格納す
る手段とを設けたことを特徴とする。

さらに第２の発明は、上記第１の発明に加え、前記走査
データの採取を、前記第１の方向について連続して前記
所定回数走査することにより行なうことを特徴とする。

〔作用〕

第１回目の走査により得られたデータは、外部記憶装置
に一旦格納されることなく、直ちに画像メモリに格納さ
れる。次いで、第２回目の走査により得られたデータは
、同じく外部記憶装置に格納されることなく加算平均処
理器に入力される。

そして、順次、画像メモリに格納されている第１回目の
データのうちの対応するデータと加算平均され、その加
算平均値は第１回目のデータに代えて画像メモリに格納
される。以後の各走査において同様の処理が実行される
。所定回数の走査が終了した時点で、走査の各回の加算
平均値は画像メモリに格納されている。又、第２の発明
では、上記の処理において、第１の方向の走査を所定回
数連続して行ない、次いで第２の方向に１ピツチ移動し
て再び第１の方向の走査を所定回数連続して行ない、こ
のような走査を第２の方向の最終ピッチまで行なう。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波検査装置の系統図
である。図で、第３図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。２４は外部記憶装置、２５
はマイクロコンピュータである。従来の装置における外
部記憶装置１８が、各回の走査により得られたデータを
すべて格納するのに用いられているのに対して、本実施
例の外部記憶袋Ｗ２４は当該データの格納だけではなく
当該データを加算平均してモニタＴＶに表示する処理に
は全く使用されず、したがって、他の用途に使用されな
い場合には不要である。又、マイクロコンピュータ２５
は、従来装置のマイクロコンピュータ１５とは処理内容
を異にする。本実施例の他の構成は、第３図に示す従来
装置の構成と同じである。

次に、本実施例の動作を第２図（ａ）、　　（ｂ）に示
すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、オペレータはキーボード１６を用いてマイクロコ
ンピュータ２５に各測定条件を入力する（第２図（ａ）
に示す手順Ｓ、）。即ち、第４図に示す測定開始位置の
座標Ｘ。、ｙｏ、測定範囲ＸＲ２，ＸＲ１Ｒ１測定ピッ
チルよび定められた加算回数ｎが入力される。次いで、
上記入力値に基づき、モニタＴＶ２１で用いられる画素
数が演算され、又、画像メモリ２０のデータ領域の設定
とデータクリアがなされる（手順Ｓ２）。画素数の計算
は、Ｘ軸方向の画素数をＸイ、Ｙ軸方向の画素数をＹ、
とすると次式で求められる。

そして、上記画素数に基づいて画像メモリ２０のデータ
領域が設定される。さらに、画像データとして、Ｐｏ　
（ｘ、ｙ）＝Ｏと定めデータクリアを行なう。ただし、
上記Ｘは、１≦Ｘ≦Ｘ１．上記ｙは、１≦ｙ≦Ｙ、の範
囲内にあり、ｘ、ｙとも１から始まる正の整数である。

さらに又、Ｘ軸方向の走査回数を符号■、Ｙ軸方向の各
ピッチの番号をｙＡと置き、上記手順Ｓ２において、符
号■を１とし、番号ｙＡを１番とする。

マイクロコンピュータ２５は、ｘ、ｙ、ｚモータコント
ローラ２２に対し手順Ｓ、で定めた測定開始位置（Ｘｏ
　、　Ｙｏ　）を指令し、接触子１０はこれに対応した
位置に移動せしめられる。以後、超音波走査が開始され
るが、この走査は前述したように、Ｘ軸方向の走査を連
続してｎ回行なった後Ｘ軸方向に１ピツチｐだけ移動し
、この位置で再びＸ軸方向の走査を連続してｎ回行なう
という方法を繰返す。まず、Ｙ軸方向の１番の位置にお
いて、Ｘ軸方向の第１回の走査を行ないデータを採取す
る（手順ｓｉ）。この走査により得られた各サンプリン
グ点のデータＰ＋（ｘ）は、外部記憶装置２４に入力さ
れることなく、直ちに画像メモリ２０の対応するアドレ
スに格納される（手順Ｓ４）。

そして、上記Ｘ軸方向の第１回の走査が終了すると、符
号■に数値１を加え（手順Ｓ、）、第２回目（Ｉ−２）
のＸ軸方向の走査を実施してそのデータＰ２　　（ｘ）
を採取する（手順Ｓ６）。なお、この第２回目の走査は
、第１回目の走査の最終位置から逆方向に行なってもよ
いし、又は当該最終位置から最初の位置に戻って同一方
向に行なってもよい。

手順Ｓ６の処理で採取された第２回目の走査の各データ
Ｐ２　　（ｘ）は、今度は加算平均処理器１９に順次転
送される。一方、マイクロコンピュータ２５は、転送さ
れたデータｐｚ　　（Ｘ）と対応する（同じサンプリン
グ点の）第１回走査によるデータＰ＋（ｘ）を画像メモ
リがら取出す。この取出されたデータＰＩ　　（ｘ）は
画像メモリの所定アドレスに格納されているデータＰ。

（Ｘ、ｙＡ）である。加算平均処理器１９では、転送さ
れたデータＰ２　（ｘ）と取出されたデータｐｏ（Ｘ＋
ＹＡ）とが加算され、この加算平均値は画像メモＩＪ　
２０の上記所定のアドレスに新らしいデータとして格納
される（手順３７）。即ち、走査ライン上のサンプリン
グ点についてみると、第１回の走査におけるそのサンプ
リング点のデータは画像メモリ２゜の所定アドレスに格
納され、第２回の走査における当該サンプリング点のデ
ータは加算平均処理器１９に転送され画像メモリ２０の
上記所定アドレスから取出された第１回の走査のデータ
と加算子均され、その加算平均値は画像メモリ２０の上
記所定アドレスに新らしい値として格納されることにな
る。上記手順Ｓ７の処理は、探触子１０が１つのサンプ
リング点から次のサンプリング点に移動する間に実行さ
れる。

第二回目の走査における最終サンプリング点についての
手順Ｓ７の処理が終了すると、マイクロコンピュータ２
５は、現在の符号Ｉが、設定された加算回数ｎに等しい
か否か判断しく第２図（ｂ）に示す手順Ｓ８）、等しく
ない場合、処理は再び手順Ｓ５に戻される。かくして、
手順３５〜ｓ８の処理が繰返され、手順Ｓ８でＩ＝ｎと
判断されたとき、Ｙ軸方向の第１番目の位置（ｙａ＝１
＞におけるＸ軸方向の所定回数の走査が終了し、その走
査ライン上の各サンプリング点についてのｎ個のデータ
の加算平均値は上記各サンプリング点に対応する画像メ
モリ２０の各所定のアドレスに格納された状態となる。

手順Ｓｌｌで、Ｉ＝ｎと判断されると、次に、ｙＡ＝ｙ
ｍ（Ｙ軸方向の位置がｍ番目か否か）が判断され（手順
Ｓ、）、ｙＡがｙ□に達していない場合には、マイクロ
コンピュータ２５は、ＸＹ、Ｚモータコントローラ２２
に指令を出力し、探触子１０をＹ軸方向に１ピツチｐだ
け移動させ、ｙ、に１を加え（手順５１６）、処理は再
び手順ｓ３に戻され、Ｙ軸方向における新らしい位置で
のＸ軸方向の走査が開始される。以上の動作が繰返され
、手順Ｓ、で、ｙＡ＝Ｙｍと判断されたとき、動作が完
了する。このとき、画像メモリ２ｏには、被検材３の各
サンプリング点毎の超音波データの加算平均値が格納さ
れた状態となる。そして、これらデータに基づき５１画
像メモリ２ｏはモニタＴＶ２１に被検材３に超音波像を
表示する。

このように、本実施例では、走査により得られたデータ
を外部記憶語”１１２４に格納せず、直ちに前回までの
走査のデータの加算平均値に加算し、その加算値を平均
し、これにより得られた加算平均値を画像メモリに格納
するようにしたので、すべてのデータを一旦外部記憶装
置１８に記憶していた従来装置に比較して、検査時間を
短縮することができる。又、外部記憶装置２４を使用し
ないので、その容量によって走査回数に制限を受けるこ
とはなく、走査回数を自由に選定することができる。さ
らに、最終のサンプリング点から最初のサンプリング点
への移動がないので、各回の走査毎に当該移動を行なう
従来の装置に比較し、画像の精度を向上させることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、採取された走査データ
を外部記憶装置に格納せず、直ちに画像メモリの同位置
の走査データの加算平均値に加算し、それらの平均値を
新らたなデータとして画像メモリに格納するようにした
ので、従来装置に比較して検査時間を短縮することがで
きるとともに、走査回数を自由に選定することができる
。又、上記走査は、第１の方向の走査を所定回数連続し
て行なうようにしたので、超音波像の精度を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波検査装置の系統図
、第２図（ａ）、　　（ｂ）は第１図に示す装置の動作
を説明するフローチャート、第３図は従来の超音波検査
装置の系統図、第４図は被検材の平面図である。 ３・・・・・・・・・被検材、１ｏ・旧・・・・・探触
子、１１・・・・・・・・・パルザレシーバ、１４−−
−−−−−・−Ａ／Ｄ変換器、１９・・・・・・・・・
加算平均処理器、２ｏ・・・・・・・・・画像メモリ、
２１・・・・・・・・・モニタ’ｌ’Ｖ、２５・・・・
旧・・マイクロコンピュータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の方向および第２の方向で規定される平面で
   被検材を超音波により所定回数走査し、これら各回の走
   査により得られた各走査データを各位置毎に加算平均し
   、当該各位置毎の加算平均値を画像メモリを介して表示
   部に表示する超音波検査装置において、前記各走査デー
   タの採取の都度直ちに当該走査データを前記画像メモリ
   に格納された同位置のデータと加算平均する加算平均手
   段と、この加算平均手段により得られた値を同位置の格
   納アドレスに格納する手段とを設けたことを特徴とする
   超音波検査装置。
2. （２）請求項（１）記載の超音波検査装置において、前
   記走査データの採取は、前記第１の方向を連続して前記
   所定回数走査することにより行なうことを特徴とする超
   音波検査装置。