JPH0740022B2 - 超音波測定における連続性欠陥の検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波測定における連続性欠陥の検出方法
に関し、詳しくは、Ｃスキャンを行ってＣスコープ像
（又はＣモード像、以下同じ）を得る超音波測定装置に
おいて、Ｃスコープ像上で表示されるような連続した欠
陥を自動的に検出することができるような超音波測定に
よる連続性欠陥の検出方法に関する。

［従来の技術］ 従来の超音波探査映像装置は、一般に、Ｃスキャンを行
って超音波探傷器からのエコーレベル信号とスキャナか
らのプローブ位置信号とをマイクロプロセッサを有する
画像処理装置に取込み、それを画像処理して探傷データ
についてＣスコープ表示を行う機能を有している。

この種の超音波探査映像装置を検査装置として利用し、
被検体を探傷してそのＣスコープ像を表示し、検査者
（測定者）がＣスコープ像を観測して検査対象となって
いる被検体、例えば、溶接部材についてその欠陥の状態
や欠陥の長さを得てその良否や品質（等級）等を判定す
る検査が行われる。

［解決しようとする課題］ しかし、近年、このような目視検査に変わって欠陥の状
態を自動的に検査できるような自動検査装置の要求が高
くなってきていて、例えば、タンク部品や圧力容器等の
大型の溶接部品をはじめとして各種の溶接部品、溶接筐
体について未溶接部、未ろう付部の欠陥が溶接部（ろう
付部）を跨ぐように連続して発生するような場合にその
Ｃスコープ像を目視観測せずに自動検査を行いたいとい
う要望がある。

第４図（ａ），（ｂ）は、超音波探査映像装置による従
来のＣスコープ像観測による部品検査の一例を示すもの
であって、図（ａ）の平面図に示すワーク１は、図
（ｂ）の断面図に示されるように、リング状の部品1aと
部品1bとがろう付部２でろう付されたものである。この
ワーク１を検査する場合には、超音波探触子（以下プロ
ーブ）３によりワーク１を回転させて部品1aの底面エコ
ー（Ｂエコー）を取込み、ワーク１の１回転が終了した
後にプローブ３を固定しているスキャナ（図示せず）を
制御してプローブ３を一定距離だけ移動させて（スキャ
ンさせて）、同様にＢエコーを取込む。このような測定
が全スキャン距離０〜ｌまでの間繰り返されて、各測定
点の測定時点で採取した部品1aのＢエコーが一定以上の
レベルか否かが判定され、それが一定レベル以上の場合
には欠陥点として検出し、スキャナにより設定されたプ
ローブ位置及びワーク１の回転位置から第５図に示すよ
うなＣスコープ像を生成して表示する。なお、第５図に
おいて、縦軸はプローブ３のワーク１における半径方向
の位置（スキャン位置）であり、横軸は、ワーク１を回
転させたときの回転位置であって、原点は左端上部に位
置する。

このＣスコープ像において、4,5,6で示す斜線部分は欠
陥が検出された測定点を示している。これらは、ワーク
１の半径方向（スキャン方向）において未ろう付け部や
未溶接部（跨は亀裂、剥がれ等）の欠陥があることを示
すものであって、斜線部分4,5では、それが未だろう付
部分のワーク半径方向の全幅に亙っていない。このこと
から斜線部分4,5を含む領域は良部と判定できる。一
方、斜線部分６は、ワーク１の半径方向において欠陥が
ろう付部全幅にわたって連続している。そこで、ここを
不良部と判定できる。

従来、測定者は、後者の欠陥の連続性をＣスコープ像を
目視して確認し、ワークの良否の判定をしている。その
ため、表示画像上において連続する欠陥とそうでない欠
陥とを見分ける必要があって、判定作業に時間を要し、
かつ、見落とし等による判定誤りが発生し易い。

そこで、データ処理により自動的に連続性の判定を行う
ことが考えられるが、欠陥の連続性を一般の画像認識で
行われているような、方向を示すチェーンコードや周囲
すべてを見る隣接判定で行うと処理ロードが大きくな
り、その処理に時間がかかる欠点がある。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、Ｃスコープ像上で表示される連続した欠陥
を自動的に簡単な処理で検出することができる超音波測
定における連続性欠陥の検出方法を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の超音波測定
における連続性欠陥の検出方法の構成は、被検体を超音
波探触子により二次元走査して各測定点における欠陥デ
ータを測定点の二次元座標の位置座標データとともに採
取し、二次元座標について欠陥の連続性を検出する方向
に対応する一方の座標軸の座標値を固定して他方の座標
軸の座標値に従って欠陥のある欠陥位置座標を検索し、
検索された欠陥位置座標について固定した一方の座標軸
の座標値をその前及び後のいずれか一方の座標値に更新
して、検索された欠陥位置座標の他方の座標軸の座標値
と同じ座標値とその前及び後の座標値とを持つ位置座標
について欠陥座標となっているか否かを判定してそのい
ずれかが欠陥位置座標であるときにその欠陥位置座標と
検索された欠陥位置座標とが連続するものとして欠陥の
連続性を検出するものである。

［作用］ このように、各測定点における欠陥データをその測定点
の二次元の位置座標とともに採取し、一方の座標値を固
定して欠陥位置座標を検索し、固定した座標値を前又は
後の座標値に順次更新して欠陥位置座標の他方の座標値
と同じ座標値及びその前後の座標値を持つ位置座標につ
いてこれらのいずれかが欠陥座標となっているか否かを
判定することにより欠陥の連続性を検出するので、欠陥
の連続性の処理が容易となり、処理ロードも少なくて済
む。

その結果、自動的に欠陥の連続性を判定でき、検査物品
について測定者が目視観測して判断する場合に比較して
迅速で信頼性の高い検査を行うことができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明の超音波測定における連続性欠陥の
検出方法を適用した一実施例の超測定装置のブロック
図、第２図は、その欠陥データ記憶内容についての説明
図、第３図は、その連続性のある欠陥についてのＣスコ
ープ像の説明図である。

第１図に示す被検体であるワーク１は、回転装置13上に
載置されて固定されている。回転装置13の回転軸にはワ
ーク１の回転角度を検出する角度検出器14が結合されて
いて、ワーク１の回転量がデジタル値の形で画像処理装
置15に入力される。回転装置４は、画像処理装置15又は
他の装置で起動され、回転装置４により回転されたワー
ク１は、プローブ３により回転走査される。

プローブ３は、XYZ方向にそれぞれ軸が移動する三次元
のスキャナ（走査装置）11に固定され、このことにより
プローブ３は、ワーク１をXY方向に沿って走査すること
ができ、かつ、そのＺ方向の移動によりワーク１に対す
る高さ方向の位置決めがなされる。なお、この場合、ス
キャナ11は、ワーク１の半径方向である第４図のスキャ
ン方向に一致するＸ方向だけ移動するような装置であっ
てもよい。また、12は、スキャナ11に結合され、プロー
ブ３のスキャン位置を検出するスキャナ位置検出器であ
る。

プローブ３は、超音波探傷器10から送信パルスを受けて
そのエコーを受信する。プローブ３がワーク１を走査し
て得られる超音波のエコー受信信号は超音波探傷器10に
入力される。超音波探傷器10は、内部にA/D変換器（A/
D）10aを有していて、入力されたエコー受信信号の所定
の位置にゲートをかけて欠陥エコーを抽出し、得られた
欠陥エコーのピーク値を前記のA/D変換器10aによりデジ
タル値に変換してこのピーク値のデジタル値を画像処理
装置15に送出する。

画像処理装置15は、相互にバス20で接続されたマイクロ
プロセッサ16と、メモリ17、インタフェース18、そして
ディスプレイインタフェース19a、このディスプレイイ
ンタフェース19aを介して接続されたディスプレイ19等
を有していて、スキャナ11に制御信号を送出してプロー
ブ３をピッチ送りし、スキャン位置を設定する制御を行
う。その結果、画像処理装置15は、ワーク１の各測定点
について探傷した結果得られる欠陥エコーにつていのピ
ーク値のデータを得ることができる。

ここで、画像処理装置15が超音波探傷器10を制御し、超
音波探傷器10においてゲートがＢエコーを採取する位置
に設定されているときには、Ｂエコーについてのピーク
値をデジタル値の形でマイクロプロセッサ17が受ける。

マイクロプロセッサ16は、メモリ17に記憶された処理プ
ログラムに従ってこのＢエコーについてのデータをメモ
リ17に一旦記憶し、メモリ17に記憶された欠陥判定処理
プログラム17aを起動してこのプログラムに従って、そ
のピーク値をあらかじめ設定された基準値と比較して欠
陥か否かの判定を行う。欠陥判定処理プログラム17a
は、各測定点対応に第４図に示すワーク１についてその
部品1aについて採取されたＢエコーに基づき前記の判定
をして各測定点について欠陥の有無を示す欠陥データ
（例えば、欠陥があるときフラグを“1"にセットするな
ど）を生成してメモリ17の欠陥データ記憶領域17cにそ
れぞれの測定点の位置座標とともに記憶する。なお、マ
イクロプロセッサ17は、測定と同時にスキャナ位置検出
器12の位置データと角度検出器14から得られるワーク１
についての角度データとを受け、これらによりワーク１
の測定点の位置座標データを生成する。そして、前記の
欠陥データはこの生成した位置座標に対応して記憶され
る。

第２図は、欠陥データ記憶領域17cに記憶される欠陥デ
ータの説明図であて、プローブ３の位置座標軸（縦軸）
における座標値として示すM₁,M₂,・・・は、ワーク１の
位置データ（ワーク１の半径方向の位置座標値）に対応
していて、ワーク１の回転角座標軸（横軸）における座
標値として示すN₁,N₂,・・・は、ワーク１の回転角につ
いての角度データ（角度座標値）に対応している。そし
て、ここでの縦横の座標値により示されるマトリックス
の各点の位置座標がワーク１の各測定点の位置座標とな
る。ここでは、プローブ３の位置座標軸（縦軸）とワー
ク１の回転角座標軸（横軸）とによる座標を二次元座標
として採り、このそれぞれの位置座標をそれぞれディス
プレイ19において表示されるＣスコープ像の画面上の各
画素の位置座標に対応させている。したがって、ワーク
１の半径方向の位置座標値が画面の縦の座標値に一致
し、角度座標値が画面の横の座標値に一致する。なお、
図中、斜線で示す位置座標が欠陥のある欠陥位置座標で
あって、例えば、欠陥フラグが“1"（欠陥有りにセッ
ト）になっているところである。

第１図のメモリ17に格納されている合否判定処理プログ
ラム17bは、ワーク１の走査がすべて終了して、欠陥デ
ータ記憶領域17cに第２図に示すようなデータが採取さ
れた時点で起動され、実行される。この合判定処理プロ
グラム17bは、欠陥データ記憶領域17cに記憶させた画面
上の各画素の座標に対応する座標で管理される欠陥デー
タについてプローブ３の座標軸を行方向とし、ワーク１
の回転角座標軸を列方向として管理して各位置座標を読
込み、次のような判定をする。

まず、プローブ３のエコーレベル取込み座標位置M₁行の
座標の横方向（ワーク１の回転角座標軸）に沿って検索
して欠陥位置座標（フラグ“1"にセットされている位置
座標）があるか否かをフラグが立てられているか否か
（言い換えれば欠陥データが有る（フラグ“1"）か否
か）により検査し、欠陥位置座標についてその座標を欠
陥座標記憶領域17dに記憶する。

例えば、第２図では、座標（M₁,N₃）に欠陥レベル以上
のエコーレベル（欠陥）があるとし、それを示す欠陥の
フラグが“1"となっている。この欠陥位置座標（M₁,
N₃）を欠陥座標記憶領域17dのM₁に対応する１行目の記
憶部分に記憶する。同様にして順次、欠陥位置座標
（M₁,N₇），（M₁,N₈）を欠陥座標記憶領域17dの１行目
の記憶部分に入れる。次にM₁行目の位置座標値を変更し
てM₂行目について、欠陥座標があるか否かをM₁で検出し
た欠陥位置座標（M₁,N₃）に対して位置座標（M₂,N₂），
（M₂,N₃），（M₂,N₄）の前方３点を検索してこれら位置
座標に欠陥があるか否か（これらがフラグが立っている
欠陥座標であるか否か）を検出する。以下同様にして欠
陥位置座標（M₁,N₇），（M₁,N₈）についても同様にこの
ことを行い、欠陥が検出された座標があるときにはその
欠陥位置座標を欠陥座標記憶領域17dのM₂に対応する２
行目の記憶部分に欠陥位置座標として順次記憶してい
く。

こうして記憶した欠陥座標記憶領域17dの２行目の欠陥
位置座標についても同様なことを行い、３行目、４行目
と順次行方向に座標値を更新して３行目以降の欠陥位置
座標の検出をしていく。このように検索して検出された
欠陥位置座標に対して行１つを更新した次の座標につい
て検索して欠陥位置座標に隣接する３つの位置座標（１
つ更新した縦の座標について欠陥位置座標と同じ横座標
値及びこの同じ横座標の前後の座標値を持つ位置座標）
について欠陥座標検出を行う。そして、このように縦の
座標を更新してそれを最後の行まで行い、最後の行のメ
モリに欠陥位置座標が１つでも記憶されるときには、最
初の行から最後の行まで欠陥部が連続したことになる。
これは、欠陥位置座標を検出した次の行に欠陥位置座標
があるときにその欠陥位置座標を記憶する関係で欠陥位
置座標が記憶されていくからである。そして、このこと
でワーク１に連続する欠陥があることが検出できる。

このようにして連続する欠陥位置座標を検出した場合
は、欠陥座標記憶領域17dの最終行に記憶された欠陥位
置座標（欠陥位置座標が複数記憶されているときには、
そのそれぞれの位置座標）から逆に始点方向の行M₁の座
標値まで欠陥位置座標を遡って検索（前述と同様に１つ
前の行の隣接する３つの位置座標についての検査によ
る）すると、連続する欠陥部分のみの画素対応のすべて
の欠陥座標データが得られる。そこで、これをＣスコー
プ像の表示データとしてディスプレイ19に表示すると第
３図に示すように、そのまま連続する欠陥部のみの画像
を表示することができる。その結果、連続する欠陥のみ
のデータが画面上に表示され、目視観測してワーク１の
品質検査をする場合に求めるデータのみを見やすいＣス
コープ像を得ることができる。

なお、この場合、欠陥データ記憶領域17cの欠陥位置座
標データを表示する画素対応に管理しているが、単に、
欠陥の連続性だけを検出する場合には、必ずしも画素対
応でなくてもよい。この場合には連続性のある欠陥があ
るか否か、或はそれがいくつあるかをディスプレイ19に
表示するか、他の出力装置に出力すれば済む。また、画
素対応よりもより詳細な位置座標或はそれより粗い位置
座標データの管理で欠陥を検出する場合には、それを画
素対応の表示データに変換して展開してもよい。

以上説明してきたが、実施例では、ワークを回転装置に
固定しているが、回転装置は必ずしも必要な装置ではな
い。また、実施例では、連続性を検索する欠陥位置座標
を縦方向の１行目から検索しているが、これは、欠陥の
連続性を検査する方向が角度方向であれば、横方向の一
列目を基準して列方向に欠陥位置座標を検索する処理を
することになる。要するに、欠陥の連続性を検出した方
向に沿って次の３つの座標について欠陥座標の検出を順
次行えばその順序方向についての欠陥の連続性を検出で
きる。さらに、欠陥の連続性の検出は、最後の行から逆
に１行目まで検索してもよい。また、途中の設定された
行から後、或は前に検索して欠陥の部分的な連続性を検
出してもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から理解できるように、この発明にあって
は、各測定点における欠陥データをその測定点の二次元
の位置座標とともに採取し、一方の座標値を固定して欠
陥位置座標を検索し、固定した座標値を前又は後の座標
値に順次更新して欠陥位置座標の他方の座標値と同じ座
標値及びその前後の座標値を持つ位置座標についてこれ
らのいずれかが欠陥座標となっているか否かを判定する
ことにより欠陥の連続性を検出するので、欠陥の連続性
の処理が容易となり、処理ロードも少なくて済む。

その結果、自動的に欠陥の連続性判定でき、検査物品に
ついて測定者が目視観測して判断する場合に比較して迅
速で信頼性の高い検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の超音波測定における連続性欠陥の
検出方法を適用した一実施例の超測定装置のブロック
図、第２図は、その欠陥データ記憶内容についての説明
図、第３図は、その連続性のある欠陥についてのＣスコ
ープ像の説明図、第４図は、従来の連続性のある欠陥検
査を行う検査方法の一例の説明図、第５図は、そのＣス
コープ像の説明図である。 １……ワーク、1a,1b……ワークの構成部品、２……ろ
う付部、３……プローブ、４……未溶接部、10……超音
波探傷器、11……スキャナ、12……スキャナ位置検出
器、13……回転装置、14……角度検出器、15……画像処
理装置、16……マイクロプロセッサ、17……メモリ、17
a……欠陥判定処理プログラム、17b……合否判定処理プ
ログラム、17c……欠陥データ記憶領域、17d……欠陥座
標記憶領域、18……インタフェース、19……ディスプレ
イ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体を超音波探触子により二次元走査し
   て各測定点における欠陥データを測定点の二次元座標の
   位置座標データとともに採取し、前記二次元座標につい
   て欠陥の連続性を検出する方向に対応する一方の座標軸
   の座標値を固定して他方の座標軸の座標値に従って欠陥
   のある欠陥位置座標を検索し、検索された欠陥位置座標
   について前記固定した一方の座標軸の座標値をその前及
   び後のいずれか一方の座標値に更新して、前記検索され
   た欠陥位置座標の前記他方の座標軸の座標値と同じ座標
   値とその前及び後の座標値とを持つ位置座標について欠
   陥座標となっているか否かを判定してそのいずれかが欠
   陥位置座標であるときにその欠陥位置座標と前記検索さ
   れた欠陥位置座標とが連続するものとして欠陥の連続性
   を検出することを特徴とする超音波測定における連続性
   欠陥の検出方法。