JPH0558502B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超音波探傷装置に係わり、特にＣスコ
ープ表示とＡスコープ表示とを連続して行いその
双方により被検体内の欠陥を調べることの出来る
超音波探傷装置に関する。

（従来の技術） 従来、半導体、金属板、セラミツク構造物など
の物品の内部の欠陥を調べるのに超音波探傷装置
を用いることが行われており、この超音波探傷装
置には、被検体の内部をＡスコープ表示するもの
と、Ｂスコープ表示するものと、Ｃスコープ表示
するものとが知られている。Ａスコープ表示と
は、探触子から被検体に向けて超音波を発射しそ
れからの例えば反射波を、オシロスコープ装置の
横軸に時間をとり縦軸に波形の振幅をとつてた表
示したものであり、被検体の表面から反射された
表面エコーと、欠陥から反射された欠陥エコー
と、被検体の底面から反射された底面エコーとを
観察し、例えば表面エコーと欠陥エコーとの間の
時間ｔを読むことにより欠陥の深さ位置を知るこ
とが出来、欠陥エコーの最大又は最小振幅を読む
ことにより欠陥の大きさを知ることができる。

Ｂスコープ表示とは、被検体に対して探触子を
一方向にスキヤンし、モニターテレビの表示画面
上の横軸に移動距離をとり縦軸に被検体の断面深
さ（距離）をとつて表示エコー、欠陥エコー、底
面エコーをそれらの強さに従つて階調表示したも
ものである。これにより被検体の欠陥情報を含ん
だ縦断面を描かせることが出来、欠陥の有無及び
位置を面の広がりをもつて知ることが出来る。

Ｃスコープ表示とは、探触子を被検体に対して
縦横にスキヤンし、ゲート回路のゲート幅で設定
された断面深まの特定範囲からの欠陥エコーをモ
ニターテレビの表示画面上の横軸に探触子の移動
の横方向（Ｘ方向）距離をとり縦軸に縦方向（Ｙ
方向）距離をとつて、その強さに従つて階調表示
したものである。これにより被検体の欠陥情報を
含んだ横断面を描かせることが出来、被検体の全
体につき欠陥の有無を知ることができる。

又Ａスコープ表示とＣスコープ表示の双方を行
うことの出来る超音波探傷装置も知られており、
この装置ではまず被検体を何箇所かＡスコープ表
示させて、欠陥の有無、深さ位置、大きさを調
べ、ついでこれらの情報から、ゲート幅、パルス
レシーバのアンプゲイン、（探触子が焦点型の場
合には）焦点位置（探触子と被検体との距離）な
どの、鮮明なＣスコープ像を得るための条件を求
め、その条件に従つて超音波探傷装置を設定して
Ｃスコープ表示を行い、被検体の全体につき詳細
な欠陥情報を得るものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記いずれの表示を行う超音波探
傷装置においても、被検体の全体によき正確な欠
陥情報を得るためには、作業に手間がかかり、検
査員の習熟度が要求され、かつ相当の時間がかか
るなどの問題点があつた。即ちＡスコープ表示に
よる場合は、一回に探触子直下の情報しか得られ
ず、被検体の全体を網羅するには相当回数のＡス
コープ表示を行う必要があり、かつ前の情報は画
面から消えてしまうので、「線」または「面」の
広がりをもつた情報を得るためには、専ら検査員
の頭脳の中で整理、判断されなければならず、こ
のためには検査員の相当の習熟度が必要である。
Ｂスコープによる場合も、何回かの表示作業が必
要であり、かつ「面」の広がりをもつた情報とす
るためにはやはり検査員の頭脳作業が必要であ
る。Ｃスコープ表示による場合は、被検体の全体
につき欠陥の有無は分かるが、欠陥の深さ位置は
正確には知ることが出来ない。深さ位置を正確に
知るためにはゲート幅を出来るだけ狭めればよい
が、そうするとその幅に対応する深さ位置以外の
所にある欠陥からの欠陥エコーはとらえることが
出来ず、全深さ位置における欠陥情報を得るため
には、何個かの深さ位置につきＣスコープ表示を
行う必要がある。一方ゲート幅が広い場合には、
同じ深さ方向の異なる位置に上下に重なつて２個
以上の欠陥が存在する場合には、その個数を識別
することが出来ないという問題がある。

さらにＡスコープ表示で条光件を求めた後Ｃス
コープ表示をする場合は、最初のＡスコープ表示
は欠陥が有るかどうか分らない状態で行うのであ
るから、やはり相当箇所の検査が必要であり、相
当の手間及び時間がかかる。

従つて本発明の目的は、上記従来の技術の欠点
を解消し、被検体内部の欠陥の有無、位置、大き
さなどの欠陥情報を簡単かつ短時間で得ることの
出来る超音波探傷装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、本発明の
全体構成を示す第１図を参照して説明すれば、被
検体Ｄに向けて超音波を発射する探触子４と、探
触子４と被検体Ｄとを直交する二方向に組対的に
移動させるスキヤニング装置６と、探触子にパル
スを送信し、かつ被検体からの超音波を受信しそ
れを示す電気信号を出力するパルサーレシーバ２
０と、パルサーレシーバ２０からの電気信号をＣ
スコープ表示を行うための画像データ信号に変換
する信号処理装置２２と、パルサーレシーバ２０
からの電気信号をＡスコープ表示するオシロスコ
ープ装置２４と、信号処理装置２２の画像データ
信号をＣスコープ表示るするモニターテレビ３４
とを備えた超音波探傷装置２において、モニター
テレビ３４に接続され、モニターテレビの表示画
面上の座標系の座標値と対応したアドレスを有す
る画像メモリ手段３２Ｃと、オペレータにより操
作され、画像メモリ手段３２Ｃの所望のアドレス
をアクセスしてそれに対応したモニターテレビ３
４の表示画面上の座標位置に位置表示手段を映し
出す操作手段３８と、スキヤニング装置６、信号
処理装置２２、画像メモリ手段３２Ｃ、及び操作
手段３８に接続された制御手段３３であつて、ス
キヤニング装置６により探触子４と被検体Ｄが相
対的に動かされる時に、その移動のデータ取込み
数が画像メモリ手段３２Ｃの対応するアドレスの
数に一致するように定められたピツチ間隔毎に、
信号処理装置２２から出力された画像データ信号
の画像データを画像メモリ手段３２Ｃの対応する
アドレスに取込ませて、その画像データをモニタ
ーテレビ３４の表示画面上にＣスコープ表示させ
ると共に、操作手段３８によりその表示画面上に
位置表示手段を映し出した時に、操作手段３８に
よりアクセスされた画像メモリ手段３２Ｃのアド
レスと前記ピツチ間隔とから、表示画面上の位置
表示手段に対応する位置に被検体Ｄに対して探触
子４を位置決めするのに必要なスキヤニング装置
６の駆動量を演算し、その値に従つてスキヤニン
グ装置６を駆動してその対応する位置に探触子４
を位置決めし、その位置におけるオシロスコープ
装置２４によるＡスコープ表示を可能にする制御
手段３３と、を備えていることを特徴とする超音
波探傷装置を提供する。

（実施例） 第２図において、本発明の好適実施例である超
音波探傷装置が全体に符号２で示されており、こ
の装置２は、水を入れられた容器Ｃの底に置かれ
た被検体Ｄに向けて、例えば周波数２−数10MHz
の超音波を発射する、例えば焦点型の探触子４を
有し、探触子４はスキヤニング装置６により被検
体Ｄに対して直交する二方向、即ちＸ方向及びＹ
方向に移動し得るようになつている。探触子４は
超音波が平行に発射されるフラツト型であつても
よい。容器Ｃは支持板８上に置かれ、支持板８に
は、Ｙ方向を向いた一対の平行な固定案内１０
ａ，１０ｂが設けられ、この固定案内上にはこれ
に直角をなしＸ方向を向いた可動案内１２が固定
案内に対してＹ方向に移動し得るように設けら
れ、可動案内上には探触子４を支持しかつ可動案
内に対してＸ方向に動き得る支持体１４が配置さ
れている。

スキヤニング装置６は、図示実施例では、前記
固定案内１０ａ，１０ｂ、可動案内１２及び支持
体１４に加えて、可動案内１２に装架された第一
のモータ１６ａと、一方の固定案内１０ｂに装架
された第二のモータ１６ｂと、これら第一及び第
二のモータにそれぞれ接続されこれらモータの回
転量に比例した周波数のパルス信号を出力する第
一及び第二のエンコーダ１８ａ，１８ｂとからな
つている。第一のモーター１６ａを駆動すると図
示しない例えばラツク・ピニオン機構により支持
体１４を可動案内１２の沿つてＸ方向に動かし、
従つて探触子４を被検体Ｄに対してＸ方向にスキ
ヤンし、第二のモータ１６ｂを駆動するとやはり
図示しないラツク・ピニオン機構により可動案内
１２を固定案内１０ａ，１０ｂに沿つてＹ方向に
動かし、従つて探触子４を被検体Ｄに対してＹ方
向にスキヤンする。なおスキヤニング装置６は、
支持板８をＸ―Ｙステージとして構成して、Ｘ，
Ｙ方向に動かすようにしてもよい。

探触子４には、それにパルスを与えてその振動
子を振動させ超音波を発射させ、かつ被検体Ｄか
らの反射波を探触子４を介して受信しそれを示す
電気信号を出力するパルサーレシーバ２０が接続
されており、パルサーレシーバ２０には、それか
らの電気信号をＣスコープ表示を行うための画像
データ信号に変換する信号処理装置２２と、同電
気信号をＡスコープ表示するオシロスコープ装置
２４とが接続されている。信号処理装置２２は、
パルサーレシーバ２０からの電気信号にゲートを
かけ、そのゲート幅内の波形の最大値又は最小値
（負の最大値）に比例した直流のアナログ電圧を
出力するゲート回路２６と、これに接続されその
アナログ電圧をデジタル化して画像データ信号と
して出力するＡ／Ｄ変換器２８とからなつてい
る。ゲート回路２６においては次のようにゲート
がかけられている。第３ａ図に示すように、表面
から深さｈの所に欠陥Ｆがある被検体をＡスコー
プ表示する第３ｂ図に示すようになり、その波形
には、被検体Ｄの表面から反射される表示エコー
Ｓと、欠陥Ｆから反射される欠陥エコーＡと、被
検体Ｄの底面から反射される底面エコーＢとが現
れる。表面エコーＳと欠陥エコーＡとの間の時間
間隔ｔは欠陥深さｈに比例した値となり、欠陥エ
コーＡの最小値ａは欠陥Ｆの大きさｄに比例した
値となり、これらの値ｔ及びａを知ることによ
り、欠陥Ｆに関する情報を得ることが出来る。こ
のような波形にゲートをかける場、第３ｄ図のよ
うに欠陥エコーが現れると予想される位置に幅の
狭いゲートG₁かけてもよいが、欠陥Ｆがゲート
内にない場合はそれをとらえることが出来なくな
るし、又欠陥Ｆの深さが分らない場合もある。従
つて第３ｃ図に示すように、図示実施例では、表
面エコーＳ及び底面エコーＢにかからない範囲で
出来るだけゲート幅を広げ、ゲート幅に余裕を持
たせるようにゲートG₂を設定している。ただし、
例えば半導体内の隣接層間の接着状態を検査する
場合のように、欠陥が生じる部位の深さが予想出
来る場合には、第３ｄ図に示すようにゲートG₁
の幅を狭めることが好ましい。この場合探触子４
から発射される超音波の焦点が接着層の部位に位
置決めされるように探触子４と被検体Ｄの表面と
の間の水距離を調節することにより、鮮明な波形
の欠陥エコーが得られ、鮮明な欠陥像を映し出し
Ｃスコープ像を得ることができる。

Ａ／Ｄ変換器２８は又、後述するタイミングで
トリガ信号を出力するデータ取込みタイミング装
置、例えば分周器３０に接続され、そのトリガ信
号を受けた時にのみ上述したＡ／Ｄ変換を行い、
画像データ信号を出力するようになつている。
Ａ／Ｄ変換器２８から出力された画像データ信号
は画像処理装置３２に送られ、ここで処理された
後モニターテレビ３４に送られ、Ｃスコープ表示
される。

画像処理装置３２は、第一のCPU３２ａと、
画像入出力部３２ｂと、画像メモリ３２ｃとから
なつており、第一のCPU３２ａは、Ａ／Ｄ変換
器２８に接続されその画像データ信号をを入力す
ると共に、分周器３０に接続されトリガ信号を出
力するタイミングを制御するようになつている。
第一のCPU３２ａは又、第二のCPUを内蔵した
モータコントローラ３６と、オペレータによつて
操作される操作手段となるキーボード３８とに接
続されている。なお、分周器３０はさらに第一の
エンコーダ１８ａに接続されており、モータコン
トローラ３６は第一及び第二エンコーダ１８ａ，
１８ｂに接続されている。モータコントローラ３
６は、その第２のCPUを第１のCPU３２ａと一
体化し第１のCPU３２ａに第２のCPUの機能を
持たせてやることもできる。画像入出力部３２ｂ
はモニターテレビ３４に接続され、第一のCPU
３２ａで受取つた画像データ信号はここを介して
画像メモリ３２ｃに一旦記憶され、ここから又画
像入出力部３２ｂを介してモニターテレビ３４に
出力される。

画像メモリ３２ｃはモニターテレビ３４の表示
画面上の座標系の座標値と対応したアドレスを有
している。即ち、例えばモニターテレビ３４の表
示画面上の座標系が第４図に示すように250ドツ
ト×240ドツトのＸ―Ｙ座標系であるとすると、
その座標値（Xa，Ya）はXaが０から249までの
値を持ち、Yaが０から239の値を持ち、同様に画
像メモリ３２ｃのアドレスもアドレス（Xa，
Ya）で現され、Xaが０から249の値を持ち、Ya
が０から239の値を持つ。そしてアドレス（Xa，
Ya）がアクセスされると、そこに記憶されてい
た画像データは、Xa及びYaの値を同じくする表
示画面上の座標値（Xa，Ya）のドツトに映し出
され、このようにして画像メモリ３２ｃの画像デ
ータが取込まれたアドレスの全てがアクセスされ
るとそれら画像データがモニターテレビ３４の表
示画面上にＣスコープ表示される。

キーボード３８は探触子４の被検体Ｄに対する
スキヤン範囲を設定、指示すると共に、画像メモ
リ３２ｃの所望のアドレス（Xa，Ya）をアクセ
スしそれに対応するモニターテレビ３４の表示画
面上の座標位置に、位置表示手段、例えばカーソ
ルを映し出す。

第一のCPU３２ａには、メモリ画像メモリ３
２ｃのアドレス（Xa，Ya）のＸ座標値の数に対
応した数の画像データの取込み数、即ち250が予
じめ設定されており、この画像データ取込み数で
キーボード３８で支持されたスキヤン範囲のＸ方
向距離を除すことにより、スキヤニング装置６に
より被検体Ｄに対して探触子４が動かされる時の
画像データが取込まれるピツチ間隔を演算する。
第一のCPU３２ａはそのピツチ間隔を基りして、
キーボード３８により指示されたスキヤン範囲を
探触子４がスキヤンするに必要なスキヤニング装
置６の駆動量を演算し、モータコントローラ３６
内の第二のCPUと協働して、その値に従つてス
キヤニング装置６を駆動すると共に、分周器３０
から出力されるトリガ信号のタイミングをそのピ
ツチ間隔に一致するように制御する。又第一の
CPU３２ａは、この時そのように制御された分
周器３０のトリガ信号によりＡ／Ｄ変換器２８か
ら出力された画像データ信号の画像データを画像
メモリ３２ｃの対応するアドレス（Xa，Ya）に
取込ませて、その画像データをモニターテレビ３
４の表示画面上にＣスコープ表示させる。さらに
第一のCPU３２ａは、キーボード３８の操作に
より画像メモリ３２ｃの所望のアドレス（Xa，
Ya）をアクセスしたモニターテレビ３４の表示
画面上の対応する位置にカーソルを映し出し、モ
ータコントローラ３６内の第２のCPUはそのア
クセスされた画像メモリ３２ｃのアドレス（Xa，
Ya）と上記ピツチ間隔とから、カーソルの位置
に対応する位帯置に探触子４を位置決めするのに
必要なスキヤニング装置６の駆動量を演算し、そ
の値に従つてスキヤニング装置６を駆動して前記
対応する位置に探触子４を位置決めし、その位置
におけるオシロスコープ装置２４によるＡスコー
プ表示を可能にする。

次に第５図―第１０図に示すフローチヤートを
参照して第一のCPU３２ａ及び第二のCPUの機
能及び動作の詳細を説明する。まず第５図―第８
図を参照してモニターテレビ３４にＣスコープ表
示する場合につき説明し、次に第９図及び第１０
図を参照してカーソルに対応する位置に探触子４
を位置決めしオシロスコープ装置２４にＡスコー
プ表示する場合につき説明する。

Ｃスコープ表示する場合の機能及び動作 第５図を参照して、まずキーボード３８を操作
することによりスキヤン範囲を設定、指示する。
これは第１１図に示すようなスキヤン範囲のＸ方
向距離XsとＹ方向距離Ysを示す値を入力するこ
とにより行われる（ステツプ１００）。第一の
CPU３２ａには前述したように、画像データ取
込み数として、画像メモリ３２ｃのアドレス
（Xa，Ya）のＸ座標値の数に対応した数250が予
じめ設定されており、第一のCPU３２ａはキー
ボード３８の指示を受けて、設定されたスキヤン
範囲のＸ方向距離Xsをその画像データ取込みピ
ツチ数250で除すことにより、データ取込みピツ
チ間隔ΔSを演算する（ステツプ１０１）。次いで
設定されたスキヤン範囲のＹ方向距離Ysをピツ
チ間隔ΔSで除すことによりＹ方向データサンプ
ル数Ypを演算し（ステツプ１０２）、設定された
スキヤン範囲のＸ方向距離Xsを第一のエンコー
ダ１８ａのパルス幅Ｐで除すことにより、Xs移
動させるに必要な第一のエンコーダ１８ａのパル
ス数Xcを演算する（ステツプ１０３）。XsとΔS
の関係及びYsとΔSとYpとの関係は第１１図に
示されており、XsとＰとXcとの関係は第１１ａ
図に示されている。又ピツチ間隔ΔSを第一のエ
ンコーダ１８ａのピツチ幅Ｐで除すことにより分
周数（パルス数）Xdを演算し（ステツプ１０
４）、分周器３０にそれを１／Xd分周に設定する
ように指示する（ステツプ１０５）。ΔSとＰと
Xdとの関係及びそれらと１／Xd分周された分周
器３０の出力との関係を第１２ｂ図に示す。次に
取込まれているデータを消去することにより画像
メモリ３２ｃを初期化し（ステツプ１０６）、Yt
＝０とすることによりＹ方向の移動量Ytを初期
化し（ステツプ１０７）、Xa＝０，Ya＝０とす
ることにより画像メモリのアドレス（Xa，Ya）
を初期化する（ステツプ１０８）。

次いでパルサーレシーバ２０を作動させ探触子
４から超音波を発射させる。そうすると第一の
CPU３２ａはＡ／Ｄ変換器２８に出力すること
を指示しそれから探触子４が初期位置にある時の
画像データが出力される。第６図に示すように第
一のCPUは次いでそのデータを画像メモリ３２
ｃのアドレス（Xa，Ya）に取込ませ（ステツプ
１０９）、それを画像メモリから直ちにモニター
テレビ３４に出力する（ステツプ１１０）。その
後モータコントローラ３６の第二のCPUは、第
一のモータ１６ａを駆動して探触子４を被検体Ｄ
に痴対してＸ方向に移動させ（ステツプ１１１）、
第一のエンコーダ１８ａからのパルス数の合計が
ステツプ１０３で演算したXcの値に達したかど
うかを判断し（ステツプ１１２）、達した場合に
は第一のモータ１６ａを停止させる（ステツプ１
１３）。同時に第一のCPU３２ａではXa＝Xa＋
１とすることにより画像メモリ３２ｃのアドレス
のＸ座標値を設定し（ステツプ１１４）、Ａ／Ｄ
変換器２８は分周器３０からトリガ信号が出力さ
れた時にのみ画像データを出力し（ステツプ１１
５）、第一のCPU３２ａはその画像データを画像
メモリ３２ｃのアドレス（Xa，Ya）に取込ませ
（ステツプ１１６）、画像メモリ３２ｃから直ちに
そのデータをモニターテレビ３４に出力し（ステ
ツプ１１７）、次いアドレスのＸ座標値Xaが249
に達したかどうかを判断し（ステツプ１１８）、
達しない場合にはステツプ１１４からステツプ１
１８までを繰り返し、達するとステツプ１１１か
らステツプ１１３までのＸ方向移動時のデータの
取込みを終了する。

次いで第二のCPUにおいては、Ｙ方向の移動
量Ytが設定距離Ysに達したかどうかを判断し
（ステツプ１１９）、達しない場合は第二のモータ
１６ｂ駆動して探触子４をＹ方向に動かし（ステ
ツプ１２０）、第二のエンコーダ１８ｂのパルス
数の合計がステツプ１０４で求めた、一ピツチ間
隔ΔSを与えるパルス数×ｄに達したかどうかを
判断し（ステツプ１２１）、達した場合には第２
のモータ１６ｂを停止させる（ステツプ１２２）。

次に第７図を参照して、Yt＝Yt＋ΔSとするこ
とによりＹ方向の移動量を演算し（ステツプ１２
３）、Ya＝Ya＋１とすることにより画像メモリ
３２ｃのアドレスのＹ座標値を設定し（ステツプ
１２４）、Ａ／Ｄ変換器２８にトリガ信号を作用
させることによりそれからステツプ１２２で第二
のモータ１６ｂを停止した時の画像データ信号を
出力させ、そのデータを画像メモリ３２ｃのアド
レス（Xa，Ya）に取込ませ（ステツプ１２５）、
次いで直ちにその画像データをモニターテレビ３
４に出力する（ステツプ１２６）。次いで第二の
CPUでは第一のモータ１６ａを負の方向に駆動
して探触子４を−Ｘ方向に移動させ（ステツプ１
２７）、第一のエンコーダ１８ａのパルス数がス
テツプ１０３で求めた値Xcに達したかどうかを
判断し（ステツプ１２８）、達した場合には第一
のモータ１６ａを停止させる（ステツプ１２９）。
同時に第一のCPU３２ａでは、Xa＝Xa−１とす
ることにより画像メモリ３２ｃのアドレスのＸ座
標値を設定し（ステツプ１３０）、Ａ／Ｄ変換器
２８は分周器３０からトリガ信号が出力された時
にのみ画像データ信号を出力し（ステツプ１３
１）、第一のCPU３２ａはその画像データを画像
メモリ３２ｃのアドレス（Xa，Ya）に取込ませ
（ステツプ１３２）、次いで直ちにそれをモニター
テレビ３４に出力し（ステツプ１３３）、次いで
アドレスのＸ座標値Xaがゼロになつたかどうか
を判断し（ステツプ１３４）、達しない場合には
ステツプ１３０−１３４を繰り返し、達するとデ
ータの取込みを終了する。

次で第８図に示すように、第二のCPUにおい
て、第６図に示したステツプ１１９−１２２と同
様の事を行つて探触子４を一ピツチ間隔ΔSだけ
移動させ（ステツプ１３５−１３８）、さらにYt
＝Yt＋ΔSとすることによりＹ方向の移動量を演
算し（ステツプ１３９）、又Ya＝Ya＋１とする
ことにより画像メモリ３２ｃのアドレスのＹ座標
値を設定する（ステツプ１４０）。次いで第６図
に示すステツプ１０９に戻り、以上述べたステツ
プの手順が繰り返される。

一方ステツプ１１９又は１３５でＹ方向への移
動量Ytが設定距離Ysに達したと判断されると、
やはり第二のCPUにおいて、画像メモリ３２ｃ
のアドレスの設定されたＸ座標値Xaがゼロかど
うかを判断し（ステツプ１４１）、ゼロでないと
判断されるとXe＝Xa・Xdを演算することによ
り、探触子４を初期位置に復帰させるに必要なＹ
方向の移動量を与える第一のエンコーダ１８ａの
パルス数Xeを設定し（ステツプ１４２）、第一の
モータ１６ａを負の方向に駆動して探触子４を−
Ｘ方向に移動させ（ステツプ１４３）、第一のエ
ンコーダ１８ａのパルスの合計数がステツプ１４
２で演算した設定値Xeに達したかどうかを判断
し（ステツプ１４４）、達した場合には今度はYe
＝Ya・Xdを演算することにより探触子４を初期
位置に復帰させるのに必要なＹ方向の移動量を与
える第二のエンコーダ１８ｂのパルス数Yeを設
定し（ステツプ１４５）、第二のモータ１６ｂを
負の方向に駆動して探触子４を−Ｙ方向に移動さ
せ（ステツプ１４６）、第二のエンコーダ１８ｂ
のパルス数がステツプ１４５で求められた設定値
Yeに達したかどうかを判断（ステツプ１４７）、
達した場合には第二のモータ１６ｂを停止する。
ステツプ１４１でアドレスのＸ座標値Xaがゼロ
であると判断された場合には直接ステツプ１４５
に移行し、ステツプ１４５−１４７の手順を同様
に行う。

以上の手順により、モニターテレビ３４の表示
画面上には、例えば第１３図に示すような被検体
Ｄについての欠陥F₁，F₂，F₃を映し出したＣス
コープ像が得られる。なおこのＣスコープ像は
Ａ／Ｄ変換器２８で変換されたデジタル信号のデ
ータ値に応じてそれを二値化した白黒表示で行う
ことも出来るし、多値化して白黒濃淡表示又はカ
ラー表示することも出来る。

Ａスコープ表示する場合の機能及び動作 第９図を参照してまずキーボード３８を操作し
てＡスコープ表示のプログラムをスタートさせる
と（ステツプ２００）、第一のCPU３２ａにおい
ては、Xaa＝０，Yaa＝０とすることによりモニ
ターテレビ３４の表示画面上に表示されるカーソ
ルの座標値Xaa，Yaaの初期設定を行い（ステツ
プ２０１）、次いでXa＝Xaa，Ya＝Yaaとする
ことにより画像メモリ３２ｃのアドレスの設定を
行い（ステツプ２０２）、それによりモニターテ
レビ３４の表示画面上のアドレス（Xa，Ya）に
対応した位置にカーソルＫを映しだす（ステツプ
２０３）。この状態が第１４ａ図にしめされてい
る。即ちステツプ２０１においてカーソル座標値
の初期設定がなされているので値、カーソルＫは
原点に表示される。次いでＣスコープ表示された
被検体Ｄの欠陥F₁に関するＡスコープ情報を得
たい場合には、モニターテレビ３４の表示画面を
見ながら、キーボード３８におけるＹ方向移動用
のキー、−Ｙ方向移動用のキー、Ｘ方向移動用の
キー、−Ｘ方向移動用のキーの必要なものをカー
ソルＫを欠陥F₁の位置に移動するのに必要な量
だけ操作してカーソルの座標値（Xaa，Yaa）を
変更し、（ステツプ２０４，２０５，２０６，２
０７）、第一のCPU３２ａではそれに対応する画
像メモリ３２ｃのアドレス（Xaa，Yaa）をアク
セスし、カーソルＫを表示画面上のそのアドレス
（Xaa，Yaa）に対応した位置に移動させる（ス
テツプ２０８）。即ちカーソルＫは第１４ｂ図に
示されるように欠陥F₁上に位置決めされる。こ
れが確認されると、キーボード３８の設定終了キ
ーを押す（ステツプ２０９）。そうすると第１０
図に示すように、第二のCPUにおいては、Xm＝
（Xaa−Xa）・Xd，Ym＝（Yaa−Ya）・Xdを演
算することにより、探触子４を今ある初期位置か
らカーソルＫの位置に対応する位置に移動させる
のに必要な第一及び第二のモータ１６ａ，１６ｂ
の駆動量を与える第一及び第二のエンコーダ１８
ａ，１８ｂのパルス数Xm，Ymが求められ（ス
テツプ２１０）、第一のモータ１６ａを駆動して
探触子４をＸ方向に移動させ（ステツプ２１１）、
第一のエンコーダ１８ａのパルス数の合計がステ
ツプ２１０で求めた値Xmに達したかどうかを判
断し（ステツプ２１２）、達した場合は第一のモ
ータ１６ａを停止し（ステツプ２１３）、又第二
のモータ１６ｂを駆動して探触子４をＹ方向に移
動させ（ステツプ２１４）、第二のエンコーダ１
８ｂのパルス数の合計がステツプ２１０で演算し
た値Ymに達したかどうかを判断し（ステツプ２
１５）、達した場合は第二のモーター１６ｂを停
止する（ステツプ２１６）。これにより探触子４
は表示画面上のカーソルＫに位置に対応する、被
検体Ｄの欠陥F₁の真上に位置決めされ、ここで
探触子４から超音波を発射することにより、オシ
ロスコープ装置２４に第３ｂ図に示すような欠陥
F₁のＡスコープ表示をえることができる。従つ
てこのＡスコープ表示より欠陥F₁の深さ、大き
さなどのそれに関する情報を得ることが出来る。

次にさらに続けてＣスコープ表示で映し出され
た欠陥F₂のＡスコープ表示を得たい場合には、
再度キーボード３８のプログラムスタートのキー
を押すと（ステツプ２１７）、再びステツプ２０
２に戻つてXa＝Xaa，Ya＝Yaaとすることによ
り画像メモリ３２ｃのアドレスの再設定を行い
（ステツプ２０２）、これによりモニターテレビ３
４の表示画面上のアドレス（Xa，Ya）に対応し
た位置にカーソルＫを表示する（ステツプ２０
３）。この状態が第１４ｃ図に示されている。即
ちこの操作によつては表示画面上のカーソルの位
置は変らないが、原点の位置がアドレス（Xaa，
Yaa）に対応した位置に移動する。次に前述した
場合と同様、キーボード３８のキーを操作するカ
ーソルが欠陥F₂の位置に移動するように座標値
（Xaa，Yaa）を変更し（ステツプ２０４−２０
７）、画像メモリ３２ｃのカーソルを表示するア
ドレスをアドレス（Xaa，Yaa）に設定する（ス
テツプ２０８）。この状態が第１４ｄ図に示され
ている。次いでカーソルの設定終了のキーを押す
と、後は前述したステツプ２１０−２１６の手順
が繰り返され、接触子４を初期位置に戻すことな
く、前回位置決めされた位置から直接、被検体Ｄ
の欠陥F₂への位置決めされる。従つてやはりこ
こで探触子４から超音波を発射することにより、
オシロスコープ装置２４に欠陥F₂に関するＡス
コープ表示を得ることができる。Ｃスコープ表示
に現れた欠陥F₃についても同様にＡスコープ表
示のデータをえることができる。このようにして
１回のＣスコープ表示の像から連続して必要な回
数だけ簡単かつ短時間にＡスコープ表示のデータ
を得ることができる。

従つて以上の実施例によれば、まず１回のＣス
コープ表示により被検体Ｄの全体についての大ま
かな欠陥の状態を把握し、次いでＣスコープの欠
陥像の位置にカーソルを移動させることにより、
探触子４を自動的に被検体Ｄのその欠陥の真上の
位置に正確に位置決めすることが出来、従つてそ
の位置でＡスコープ表示をすることにより、その
欠陥の深さ位置、大きさなどの詳細なデータを得
ることが出来、しかもこのことは簡単かつ短時間
に行うことが出来る。

なお以上の実施例においては探触子のスキヤン
範囲をキーボード３８の操作で設定する場合につ
いて説明したが、被検体が特定されていてその被
検体の専用機として設計する場合には、予じめス
キヤン範囲を知ることが出来かつそれは一定なの
で、そのスキヤン範囲のＸ方向距離を画像メモリ
３２ｃのアドレスのＸ座標値数、即ち250で除す
ことによりデータ取込みピツチ間隔ΔSを予じめ
演算し、その値を第一のCPU３２ａに一定値と
して設定しておくこともできる。この場合もちろ
ん作業の開始毎にキーボード３８を操作してスキ
ヤン範囲を設定する手間は不要となり、直接第５
図に示すフローチヤートのステツプ１０６からの
手順を行うことになる。なおこの場合でも重要な
のは、データ取込みピツチ間隔ΔSが、探触子の
一回のＸ方向移動毎のデータ取込み数を画像メモ
リ３２ｃのアドレスのＸ座標値数250に一致させ、
その数でスキヤン範囲のＸ方向距離を除すことに
より得られる値に等しくなるように定められてい
ることである。

又探触子部分の構成は、１つの探触子４が超音
波の送信部と受信部の両方を兼ねる一探触子法に
よる例を示したが、一対の探触子を被検体Ｄを挟
んで配置し、一方で超音波を送信し他方で被検体
を透過して来た超音波を受信する二探触子法によ
つて構成することも出来、これによつても同様の
効果を得ることが出来る。

又分周器３０はＡ／Ｄ変換器２８にトリカ信号
を出力しＡ／Ｄ変換を行わせるように接続した
が、そのトリガ方向を第一のCPU３２ａに出力
するように接続し、Ａ／Ｄ変換器２８は常時画像
データを出力するようにし、第一のCPU３２ａ
の方で、トリガ信号を受けた時にのみ常時送られ
て来た画像データを画像メモリ３２ｃのアドレス
に取込ませるようにしてやつてもよい。又特別に
分周器３０を設けなくても、第一のCPU３２ａ
自身で第一のエンコーダ１８ａのパルス数を監視
し、演算して得られたピツチ間隔毎にトリガ信号
をＡ／Ｄ変換器２８に出力するようにしてやつて
もよいし、トリガ信号を発生せずに単にそのピツ
チ間隔毎に、Ａ／Ｄ変換器２８から常時送られて
来る画像データ信号のデータをアドレスに取込む
動作をするように制御してやつてもよい。

又データ取込み用のピツチ間隔ΔSは、スキヤ
ン範囲の一回のＸ方向移動に対する予じめ設定さ
れたデータ取込み数で除すことにより、距離的な
値として求めたが、スキヤン範囲のＸ方向距離と
第一のモータ１６ａの回転速度とから一回のＸ方
向移動に要する時間を演算し、この時間をデータ
取込み数で除すことにより、そのピツチ間隔ΔS
を時間的な値として求めることも出来る。

さらにＣスコープに映し出された欠陥像の位置
を指示する位置表示手段としてカーソルを用いた
が、他の位置表示手段、例えばタツチパネルを用
いることが出来、この場合透明なタツチパネルを
モニターテレビ３４の表示画面上に貼り付け、欠
陥像をタツチパネルの上からタツチすることによ
り、タツチパネルはタツチされた位置のＸ座標値
及びＹ座標値にそれぞれ比例した電圧を発生し、
その電圧をデジタル値化した信号を出力するの
で、このデジタル信号を、タツチした位置に対応
した画像メモリ３２ｃのアドレスをアクセスする
のに用いることが出来る。

さらに図示実施例では、ゲート回路２６におけ
るゲート幅を被検体Ｄの厚さ方向にに出来るだけ
広げて設定した場合について説明したが、既に述
べたように、例えば半導体内の隣接層間の接着状
態を検査する場合には、検査したい部位（接着
層）の深さが特定出来るので、ゲート幅をそれに
合わせて挾めることが出来、同時に探触子４を
Ｘ，Ｙ方向と直角なＺ方向にも被検体に対して移
動させてその焦点を調整することにより、鮮明な
Ｃスコープ像を得ることが出来る。しかしながら
たとえこのような鮮明な像であつてもＣスコープ
表示のみからでは、接着界面の微妙な剥離状態ま
でも正確に知ることは不可能である。そこでこの
場合でも本発明の超音波探傷装置によつてさらに
Ａスコープ表示をし、その波形をチエツクするこ
とにより、剥離があると欠陥エコーの波形の位相
が反転するので、それから剥離の有無を確実に知
ることができる。

さらに以上の実施例では、Ｃスコープ表示をし
ついでＡスコープ表示をするという探傷パターン
を示したが、それのみに限られず他の探傷パター
ンで行つてもよい。例えば、Ｃスコープ表示を
し、Ａスコープ表示をした後、Ａスコープのデー
タから欠陥の深さ位置が分かつているので、今度
はその深さ位置に探触子４の焦点距離を合わせる
べくその水距離を調整し、その状態で再度Ｃスコ
ープ表示をすることにより、その欠陥の鮮明なＣ
スコープ像を得ることができ、その欠陥のさらに
詳細な情報を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の超音波探傷装置
によれば、探触子移動時の画像データ取込み数が
画像メモリの対応するアドレスの数に一致するよ
うに定められたピツチ間隔毎に、その画像データ
を画像メモリの対応するアドレスに取込ませてＣ
スコープ表示をすると共に、モニターテレビの表
示画面上に位置手段を映し出した時にアクセスさ
れた画像メモリのアドレスと上記ピツチ間隔とか
ら、探触子を位置表示手段に対応する位置に位置
決めするのに必要なスキヤニング装置の駆動量を
演算し、探触子を位置決めしてＡスコープ表示を
するようにしたので、簡単かつ短時間に被検体の
欠陥の有無を知ることが出来、かつ欠陥の位置、
大きさなどの欠陥情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示す概略図である。
第２図は、本発明の一好適実施例による超音波探
傷装置を示す概略図である。第３ａ図〜第３ｄ図
は、第２図に示した超音波探傷装置のゲート回路
におけるゲート幅の設定の仕方を説明するための
図であり、第３ａ図は探触子と被検体の断面を示
す、第３ｂ図は被検体からの反射波を被検体の断
面と対応して示し、第３ｃ図および第３ｄ図はゲ
ート回路のゲート幅を反射波と対応して示す図で
ある。第４図はモニターテレビの表示画面上のＸ
―Ｙ座標系と画像メモリのアドレスとの関係を示
す図である。第５図〜第８図は、Ｃスコープ表示
が行われるまでの、第１図に示す超音波探傷装置
の第一及び第二のCPUが行う動作手順を示すフ
ローチヤートである。第９図及び第１０図は、Ｃ
スコープ表示の後Ａスコープ表示が行われる。第
一及び第二のCPUの動作手順を示すフローチヤ
ートである。第１１図は被検体に対する探触子の
スキヤンの仕方を示す図である。第１２ａ図及び
第１２ｂ図は、それぞれ、第一のエンコーダの出
力パルス数と設定スキヤン範囲のＸ方向距離との
関係と、第一のエンコーダの出力パルス数とデー
タ取込みピツチ間隔と分周器出力との関係を示す
図であり、第１２ｃ図はその分周器出力を示す図
である。第１３図は、モニターテレビの表示画面
に映し出された欠陥情報を含むＣスコープ表示像
を示す図である。第１４ａ図〜第１４ｄ図は、モ
ニターテレビの表示画面上でのカーソル移動と画
像メモリのアドレスとの関係を示す図である。 図中、符号２…超音波探傷装置、４…探触子、
６…スキヤニング装置、１６ａ，１６ｂ…第一及
び第二のモータ、１８ａ，１８ｂ…第一及び第二
のエンコーダ、２０…パルサーレシーバ、２２…
信号処理装置、２４…オシロスコープ装置、２６
…ゲート回路、２８…Ａ／Ｄ変換器、３０…分周
器（データ取込みタイミング装置）、３２ａ…第
１のCPU（制御手段３３）、３２ｃ…画像メモリ、
３３…制御手段、３４…モニターテレビ、３６…
コントローラ又は第２のCPU（制御手段３３）、
Ｄ…被検体、ΔS…ピツチ間隔、Xs，Ys…スキヤ
ン範囲のＸ及びＹ方向距離、Xm，Ym，Xe，
Ye…パルス数（駆動量）、Xd…分周機（パルス
数）、Xc…パルス数、Xp…データサンプル数、
Xa，Ya…アドレスのＸ及びＹ座標値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体に向けて超音波を発射する探触子と、
   探触子と被検体とを直行する二方向に相対的に移
   動させるスキヤニング装置と、探触子にパルスを
   送信し、かつ被検体からの超音波を受信しそれを
   示す電気信号を出力するパルサーレシーバと、パ
   ルサーレシーバからの電気信号をＣスコープ表示
   を行うための画像データ信号に変換する信号処理
   装置と、パルサーレシーバからの電気信号をＡス
   コープ表示するオシロスコープ装置と、信号処理
   スコープの画像データ信号をＣスコープ表示する
   モニターテレビとを備えた超音波探傷装置におい
   て、 モニターテレビに接続され、モニターテレビの
   表示画面上の座標系の座標値と対応したアドレス
   を有する画像メモリ手段と、 オペレータにより操作され、画像メモリ手段の
   所望のアドレスをアクセスしてそれに対応したモ
   ニターテレビの表示画面上の座標位置に位置表示
   手段を映し出す操作手段と、 スキヤニング装置、信号処理装置、画像メモリ
   手段、及び操作手段に接続された制御手段であつ
   て、スキヤニング装置により探触子と被検体が相
   対的に動かされる時に、その移動のデータ取込み
   数が画像メモリ手段の対応するアドレスの数に一
   致するように定められたピツチ間隔毎に、信号処
   理装置から出力された画像データ信号の画像デー
   タを画像メモリ手段の対応するアドレスに取込ま
   せて、その画像データをモニターテレビの表示画
   面上にＣスコープ表示させると共に、操作手段に
   よりその表示画面上に位置表示手段を映し出した
   時に、操作手段によりアクセスされた画像メモリ
   手段のアドレスと前記ピツチ間隔とから、表示画
   面上の位置表示手段に対応する位置に被検体に対
   して探触子を位置決めするのに必要なスキヤニン
   グ装置の駆動量を演算し、その値に従つてスキヤ
   ニング装置を駆動してその対応する位置に探触子
   を位置決めし、その位置におけるオシロスコープ
   装置によるＡスコープ表示を可能にする制御手段
   と、 を備えていることを特徴とする超音波探傷装置。 ２ 操作手段はさらに被検体にたいする探触子の
   スキヤン範囲を設定、指示するようになつてお
   り、制御手段はさらに、画像メモリ手段の対応す
   るアドレスの数に一致した画像データ取込み数が
   予じめ設定されており、この画像データ取込み数
   と前記設定スキヤン範囲とから前記ピツチ間隔を
   演算するようになつている特許請求の範囲第１項
   記載の超音波探傷装置。 ３ 制御手段は、さらに、スキヤニング装置によ
   る探触子と被検体の相対移動が終了した時に、最
   後に画像データが取込まれた画像メモリ手段のア
   ドレスと前記ピツチ間隔とから、探触子を初期位
   置に復帰させるに必要なスキヤニング装置の駆動
   量を演算し、その値に従つてスキヤニング装置を
   駆動して探触子を自動的に初期位置に復帰させる
   ようになつている特許請求の範囲第１項記載の超
   音波探傷装置。 ４ スキヤニング装置、制御手段及び信号処理装
   置に接続され、前記ピツチ間隔毎に信号処理装置
   に画像データ手段を出力することを指示するデー
   タ取込みタイミング装置を備えている特許請求の
   範囲第１項から第３項のいずれかに記載の超音波
   探傷装置。 ５ スキヤニング装置は、前記直交する二方向の
   一方の移動を行う第一のモータ及び他方の移動を
   行う第二のモータと、第一及び第二のモータにそ
   れぞれ接続され、これらモータの回転量に比例し
   た数のパルス信号を出力する第一及び第二のエン
   コーダとを有し、データ取込みタイミング装置
   は、第一のエンコーダと信号処理装置との間に接
   続され、それから出力されるパルス信号を分周し
   分周されたタイミングでトリガー信号を信号処理
   装置に出力する分周器からなり、制御手段は、第
   一のエンコーダから出力されるパルス信号のパル
   ス幅で前記ピツチ間隔を除すことにより分周数を
   演算し、その分周数を分周器に指示して分周を行
   わせるようになつている特許請求の範囲第４項記
   載の超音波探傷装置。 ６ 制御手段は、前記設定されたスキヤン範囲の
   Ｘ方向距離をエンコーダパルス信号のパルス幅で
   除すことにより、Ｘ方向にその設定距離だけ移動
   させるに必要な第一のエンコーダのパルス数を演
   算し、そのパルス数がカウントされるまで第一の
   モータを駆動すると共に、設定されたスキヤン範
   囲のＹ方向距離を前記ピツチ間隔で除すことによ
   り、そのＹ方向の設定距離を網羅するに必要なＹ
   方向のデータサンプル数を演算し、そのサンプル
   数がカウントされるまで前記Ｘ方向の移動を交互
   に反対方向に繰り返して行なうよう第一のモータ
   を駆動し、さらに、Ｘ方向又は−Ｘ方向の移動が
   終了する度に、前記分周数に一致した数のえンコ
   ーダパルス数がカウントされるまで第二のモータ
   を駆動してＹ方向の移動を行い、次の−方向又は
   Ｘ方向の移動を開始させるようになつている特許
   請求の範囲第５項記載特の超音波探傷装置。 ７ 制御装置は、位置表示手段により設定された
   画像メモリ手段のアドレスのＸ座標値及びＹ座標
   値に前記分周数を乗することにより、位置表示手
   段の位置に対応する位置に探触子を位置決めする
   のに必要な第一及び第二のエンコーダのパルス数
   を演算し、これによりＡスコープ表示のための前
   記スキヤニング装置の駆動量を演算するようにな
   つている特許請求の範囲第５項記載の超音波探傷
   装置。 ８ 制御手段は、最後に画像データが取込まれた
   画像メモリ手段のアドレスのＸ座標値及びＹ座標
   値に分周数を乗することにより、探触子を初期位
   置に復帰させるに必要な第一及び第二のエンコー
   ダのパルス数を演算し、これにより探触子を自動
   的に初期位置に復帰させるための前記スキヤニン
   グ装置の駆動量を演算するようになつている特許
   請求の範囲第５項記載の超音波探傷装置。