JP7427745B1 - Ultrasonic testing device and method - Google Patents
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Abstract
【課題】溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる超音波検査技術を提供する。【解決手段】超音波検査装置1は、少なくとも2個の母材3が溶接で互いに接合され、溶接が施された接合施工部4を有する測定対象2に照射して超音波を発生させるための送信用レーザ光Ltを発振する送信用光源10と、測定対象2に照射して超音波で計測を行うための受信用レーザ光Lrを発振する受信用光源11と、受信用レーザ光Lrを測定対象2に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する干渉計測部12と、超音波信号に基づいて、接合施工部4の少なくとも大きさを評価する評価部29と、を備え、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、母材3と接合施工部4の境界5を含むように拡張されている。【選択図】図1The present invention provides an ultrasonic inspection technique that can improve the measurement accuracy and measurement speed of ultrasonic inspection for quality assurance of welded parts. [Solution] An ultrasonic inspection device 1 is configured to generate ultrasonic waves by irradiating a measurement object 2 having at least two base materials 3 joined to each other by welding and a welded joint construction part 4. A transmitting light source 10 that oscillates a transmitting laser beam Lt, a receiving light source 11 that oscillates a receiving laser beam Lr for irradiating the measurement object 2 to perform measurement with ultrasonic waves, and measuring the receiving laser beam Lr. an interference measuring section 12 that interferometrically measures the return light reflected when the object 2 is irradiated and extracts an ultrasonic signal; and an evaluation section 29 that evaluates at least the size of the joining construction section 4 based on the ultrasonic signal. , and at least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr is expanded to include the boundary 5 between the base material 3 and the joining part 4. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明の実施形態は、超音波検査技術に関する。 Embodiments of the present invention relate to ultrasonic inspection techniques.
レーザ光を用いた超音波計測法、いわゆるレーザ超音波法は、非接触・非破壊で超音波検査ができることから、狭隘部または高温部などの検査に有用である。他方、レーザ溶接またはスポット溶接といった局所的な接合技術は、製造技術の中でも重要な役割を担っている。しかし、その品質保証、特に、接合部の健全性を正確にかつ工程に影響を与えずに高速度で計測する技術が求められている。レーザ超音波法は、非接触検査という特徴から、高速な接合部計測に効果を発揮すると考えられる。 BACKGROUND ART Ultrasonic measurement methods using laser light, so-called laser ultrasound methods, are useful for inspecting narrow areas or high-temperature areas because they enable non-contact and non-destructive ultrasonic inspection. On the other hand, local joining techniques such as laser welding or spot welding play an important role among manufacturing techniques. However, there is a need for quality assurance, especially technology for accurately measuring the health of joints at high speed without affecting the process. The laser ultrasound method is considered to be effective for high-speed joint measurement because of its non-contact inspection feature.
自動車業界では、接合技術が幅広く活用されており、その品質保証に関する技術も種々報告されている。例えば、非接触計測が可能な空中超音波を用いたスポット溶接部測定が行われている。この空中超音波は、レーザ超音波と同様に、非接触計測が可能であり、対象表面に光を照射する必要もないため、高速かつ安定した計測結果が期待される。しかし、周波数が上がるほど空中での減衰率が高いため、高い周波数が使えない。このため、溶接量がΦ数mmになるような小さな対象の測定には使用できないなどの問題がある。 In the automobile industry, bonding technology is widely used, and various techniques related to quality assurance have been reported. For example, spot welds are measured using airborne ultrasound, which allows non-contact measurement. Similar to laser ultrasound, this aerial ultrasound enables non-contact measurement and does not require irradiation of light onto the target surface, so high-speed and stable measurement results are expected. However, as the frequency increases, the attenuation rate in the air increases, so high frequencies cannot be used. For this reason, there is a problem that it cannot be used to measure a small object with a welding amount of several mm in diameter.
このレーザ超音波法を利用した同様の計測手法として、超音波を送信するためのレーザ光と受信するためのレーザ光を、溶接部を挟んで対向配置して超音波を送受信する技術が知られている。例えば、受信用レーザ光の照射位置を溶接部縁部分に固定し、溶接部上を横断するように送信用レーザ光で走査を行い、それぞれの送信位置で得られる超音波の変化傾向をみることで、溶接幅を測定する。このレーザ超音波では、前述の空気超音波に起因する問題は発生しないが、受信用レーザ光の照射位置が溶接部縁部分に限定されており、溶接部が毎回微小に変化する対象においては、安定した測定が難しい。また、安定した計測のために高精度な計測および位置合わせのための機構が必要となる。さらに、送信用レーザ光を走査するために1つの溶接部の測定に時間を要するなどの問題がある。 As a similar measurement method using this laser ultrasound method, there is a known technology in which a laser beam for transmitting ultrasonic waves and a laser beam for receiving ultrasonic waves are placed opposite each other across the welded part to transmit and receive ultrasonic waves. ing. For example, fix the irradiation position of the receiving laser beam on the edge of the weld, scan the transmitting laser beam across the weld, and observe the change trend of the ultrasonic waves obtained at each transmitting position. Measure the weld width. This laser ultrasound does not cause the problems caused by the air ultrasound described above, but the irradiation position of the receiving laser beam is limited to the edge of the weld, and in cases where the weld changes slightly every time, Difficult to make stable measurements. Furthermore, a mechanism for highly accurate measurement and positioning is required for stable measurement. Furthermore, there is a problem that it takes time to measure one welded part because the transmitting laser beam is scanned.
本発明が解決しようとする課題は、溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる超音波検査技術を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic inspection technique that can improve the measurement accuracy and measurement speed of ultrasonic inspection for quality assurance of welded parts.
本発明の実施形態に係る超音波検査装置は、少なくとも2個の母材が溶接で互いに接合され、前記溶接が施された接合施工部を有する測定対象に照射して超音波を発生させるための送信用レーザ光を発振する送信用光源と、前記測定対象に照射して前記超音波で計測を行うための受信用レーザ光を発振する受信用光源と、前記受信用レーザ光を前記測定対象に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する干渉計測部と、前記超音波信号に基づいて、前記接合施工部の形状および大きさを評価する評価部と、を備え、前記送信用レーザ光と前記受信用レーザ光が照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、前記母材と前記接合施工部の境界を含むように拡張されており、前記評価部は、前記受信用光源と前記干渉計測部とを用いて透過超音波または反射超音波を測定し、その強度を解析することで、前記接合施工部の大きさである実接合面積を推定し、前記接合施工部の形状を推定し、前記接合施工部が健全であるか否かを評価する。 An ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment of the present invention includes at least two base materials joined to each other by welding, and for generating ultrasonic waves by irradiating a measurement object having a welded joint construction part. a transmitting light source that oscillates a transmitting laser beam; a receiving light source that oscillates a receiving laser beam that irradiates the measuring object to perform measurement with the ultrasonic wave; and a receiving laser beam that radiates the receiving laser beam to the measuring object. An interference measurement unit that extracts an ultrasonic signal by interferometrically measuring the return light reflected when irradiated, and an evaluation unit that evaluates the shape and size of the bonded portion based on the ultrasonic signal. , at least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light is expanded to include the boundary between the base material and the joining construction part, and the evaluation unit is configured to By measuring transmitted ultrasonic waves or reflected ultrasonic waves using a receiving light source and the interference measurement unit and analyzing the intensity, the actual bonding area, which is the size of the bonding area, is estimated, and the bonding area is estimated. The shape of the part is estimated, and it is evaluated whether the joined part is sound or not.
本発明の実施形態により、溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる超音波検査技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide an ultrasonic inspection technique that can improve measurement accuracy and measurement speed of ultrasonic inspection for quality assurance of welded parts.
(第1実施形態)
以下、図面を参照しながら、超音波検査装置および超音波検査方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第1実施形態について図1から図5を用いて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of an ultrasonic inspection apparatus and an ultrasonic inspection method will be described in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described using FIGS. 1 to 5.
図1の符号1は、第1実施形態の超音波検査装置である。この超音波検査装置1は、レーザ超音波法を用いて溶接部の検査を行うものである。検査の対象となる溶接の一例として、スポット溶接を挙げる。なお、この超音波検査装置1は、スポット溶接のみならず、ガス溶接、アーク溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、摩擦攪拌溶接などのその他の溶接の検査にも用いることができる。
超音波検査の測定対象2としては、2枚の板状を成す母材3がスポット溶接で互いに接合され、この溶接が施された接合施工部4を有する金属材料を例示する。接合施工部4は、母材3が溶接されるときに、母材3の一部が一度溶融され、溶接後に再び硬化した部分のことである。この接合施工部4は、母材3の一部であるが、以下の説明では理解を助けるために、母材3の一度溶融された部分を接合施工部4と称し、母材3の溶融されていない部分と区別して説明する。なお、この接合施工部4(溶融された部分)と母材3(溶融されていない部分)の接する部分を境界5と呼ぶこととする。
An example of the
また、それぞれの母材3の表面には、スポット溶接により生じた凹みである打痕6が形成されている。
In addition,
超音波検査装置1は、送信用光源10と受信用光源11と干渉計測部12と送信入射部13と受信入射部14と送信出射部15と受信出射部16と送信伝送部17と受信伝送部18と戻り光伝送部19と制御用コンピュータ20とを備える。
The
送信用光源10は、測定対象2に照射して超音波Uiを発生させるための送信用レーザ光Ltを発振する機器である。
The
受信用光源11は、測定対象2に照射して超音波Ur(図4)で計測を行うための受信用レーザ光Lrを発振する機器である。
The
送信用光源10および受信用光源11で用いるレーザの種類は、例えば、Nd:YAGレーザ、CO2レーザ、Er:YAGレーザ、チタンサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、ルビーレーザ、色素(ダイ)レーザ、エキシマレーザなどが挙げられる。もちろん、これ以外のレーザも考えられる。
The types of lasers used in the transmitting
また、送信用光源10および受信用光源11で用いるレーザは、連続波またはパルス波のいずれかである。送信用光源10および受信用光源11のそれぞれを1台のみならず、2台以上で構成することもできる。例えば、送信用光源10および受信用光源11のそれぞれを複数台で構成する場合には、超音波Ui,Urを計測するために必要な他の機能も、必要に応じて、複数になる。
Furthermore, the lasers used in the transmitting
干渉計測部12は、受信用レーザ光Lrを測定対象2に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する機器である。
The
干渉計測部12としては、例えば、マイケルソン干渉計、ホモダイン干渉計、ヘテロダイン干渉計、フィゾー干渉計、マッハツェンダー干渉計、ファブリー=ペロー干渉計、フォトリフラクティブ干渉計などが挙げられる。もちろん、これ以外のレーザ干渉計も考えられる。また、干渉計測以外の方法として、ナイフエッジ法も考えられる。いずれの干渉計も2台以上の複数台で使用する場合がある。
Examples of the
送信用光源10から出射された送信用レーザ光Ltは、送信入射部13に入射され、送信伝送部17により送信出射部15まで伝送される。送信用レーザ光Ltは、この送信出射部15から出射され、測定対象2に照射される。
The transmission laser beam Lt emitted from the
受信用光源11から出射された受信用レーザ光Lrは、受信入射部14に入射され、受信伝送部18により受信出射部16まで伝送される。受信用レーザ光Lrは、この受信出射部16から出射され、測定対象2に照射される。
The reception laser beam Lr emitted from the
また、測定対象2から反射する戻り光は、受信出射部16で受光され、戻り光伝送部19により干渉計測部12まで伝送される。
Further, the return light reflected from the
送信伝送部17と受信伝送部18と戻り光伝送部19は、光ファイバ、レンズ、ミラー、プリズムなどの光を伝送する所定の光学機器で構成されている。
The
なお、送信入射部13と送信出射部15には、必要に応じて、レーザ光Lt,Lrのビームプロファイルを均一化することができる均一化部(図示略)が搭載されてもよい。さらに、送信入射部13と送信出射部15には、レーザ光Lt,Lrのスポット径Dt,Dr(図3)を制御するスポット径調整部(図示略)が搭載されてもよい。
Note that the
なお、均一化部(図示略)とスポット径調整部(図示略)は、光ファイバ、レンズ、ミラー、プリズムなどの光を伝送する所定の光学機器で構成されている。なお、スポット径調整部は、これらに加えて、レンズ間、または、測定対象2と光学系の距離を変化させるマイクロステージなどの微調整機構を組み合わせているものでもよい。
Note that the uniformizing section (not shown) and the spot diameter adjusting section (not shown) are composed of predetermined optical devices such as optical fibers, lenses, mirrors, and prisms that transmit light. In addition to these, the spot diameter adjustment section may be a combination of a fine adjustment mechanism such as a microstage that changes the distance between the lenses or between the
また、スポット径調整部で調整されるレーザ光Lt,Lrのスポット径Dt,Dr(図3)は、円形、楕円形状、四角形のいずれでもよい。シリンドリカルレンズ、非球面レンズなどの所定のスポット形状を得るための光学機器が、対物レンズとして使用されてもよい。 Further, the spot diameters Dt, Dr (FIG. 3) of the laser beams Lt, Lr adjusted by the spot diameter adjustment section may be circular, elliptical, or quadrangular. An optical device for obtaining a predetermined spot shape, such as a cylindrical lens or an aspherical lens, may be used as the objective lens.
このスポット径調整部が、レーザ光Lt,Lrを拡大するための拡大用光学機器となっている。このようにすれば、レーザ光Lt,Lrを走査することなく、レンズまたはミラーなどの拡大用光学機器で、レーザ光Lt,Lrを拡大してその照射領域を拡張することができる。この拡大用光学機器は、レーザ光Lt,Lrの少なくともスポット径Dt,Dr(図3)を調整する機構である。なお、拡大用光学機器は、平面視で、レーザ光Lt,Lrの照射領域の形状を変える機構でもよい。 This spot diameter adjustment section serves as an enlarging optical device for enlarging the laser beams Lt and Lr. In this way, without scanning the laser beams Lt and Lr, it is possible to enlarge the laser beams Lt and Lr using an optical magnifying device such as a lens or mirror to extend the irradiation area. This enlarging optical device is a mechanism for adjusting at least the spot diameters Dt, Dr (FIG. 3) of the laser beams Lt, Lr. Note that the enlarging optical device may be a mechanism that changes the shape of the irradiation area of the laser beams Lt and Lr in plan view.
また、均一化部は、マルチモードファイバを通すことで、レーザ光Lt,Lrのプロファイルが結果的に均一になることが期待できる。また、必要に応じて、ホモジナイザが用いられてもよい。さらに、均一化部は、非球面レンズ、アレイレンズなどで構成してもよい。 Furthermore, by passing the multimode fiber through the uniformizing section, it can be expected that the profiles of the laser beams Lt and Lr will become uniform as a result. Further, a homogenizer may be used as necessary. Further, the uniformizing section may be composed of an aspherical lens, an array lens, or the like.
制御用コンピュータ20は、送信用光源10と受信用光源11と干渉計測部12と送信入射部13と受信入射部14と送信出射部15と受信出射部16とに接続されている。制御用コンピュータ20は、これらの機器を制御する。
The
次に、制御用コンピュータ20のシステム構成を図2に示すブロック図を参照して説明する。なお、図2に示す制御用コンピュータ20の構成は一例であり、各々の機能を別個の機器に分割してもよいし、統合してもよい。超音波検査装置1の操作は、基本的に制御用コンピュータ20を用いて行うが、超音波検査装置1の各々の機器に個別に操作部を設けるようにし、個別に操作してもよい。
Next, the system configuration of the
制御用コンピュータ20は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)などのハードウェア資源を有し、CPUが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の超音波検査方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
The
なお、制御用コンピュータ20の各構成は、必ずしも1つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、1つの制御用コンピュータ20の構成が、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータで実現されてもよい。
Note that each component of the
制御用コンピュータ20は、入力部21と出力部22と通信部23と記憶部24と機器接続部25と処理回路26とを備える。
The
入力部21は、所定の情報の入力を行う。この入力部21には、制御用コンピュータ20を使用するユーザの操作に応じて所定の情報が入力される。この入力部21には、マウスまたはキーボードなどの入力装置が含まれる。つまり、これら入力装置の操作に応じて所定の情報が入力部21に入力される。
The
出力部22は、所定の情報の出力を行う。例えば、出力部22は、ディスプレイである。つまり、制御用コンピュータ20には、解析結果および評価結果の出力を行うディスプレイなどの画像の表示を行う装置が含まれる。なお、ディスプレイはコンピュータ本体と別体でもよいし、一体でもよい。
The
なお、本実施形態では、画像の表示を行う装置としてディスプレイが例示されているが、その他の態様でもよい。例えば、紙媒体に情報を印字するプリンタがディスプレイの替りとして用いられてもよい。 Note that in this embodiment, a display is exemplified as a device for displaying images, but other modes may be used. For example, a printer that prints information on a paper medium may be used in place of the display.
通信部23は、インターネットなどの通信回線を介して他のコンピュータと通信を行う。なお、本実施形態では、制御用コンピュータ20と他のコンピュータがインターネットを介して互いに接続されているが、その他の態様でもよい。例えば、制御用コンピュータ20と他のコンピュータがLAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)または携帯通信網を介して互いに接続されてもよい。
The
記憶部24は、超音波検査を行うときに必要な各種情報を記憶する。例えば、記憶部24は、超音波検査時に処理回路26が実行する各種プログラム、判定に必要な閾値、超音波検査で得られた評価結果などを記憶する。
The
機器接続部25は、超音波検査装置1が備える各種機器が接続される。例えば、この機器接続部25には、送信用光源10と受信用光源11と干渉計測部12と送信入射部13と受信入射部14と送信出射部15と受信出射部16とが接続される。制御用コンピュータ20は、機器接続部25を介して各種機器の制御および情報の送受信を行う。つまり、制御用コンピュータ20は、超音波検査装置1の全体を制御する。なお、この機器接続部25と各種機器との接続は、有線接続でもよいし、無線接続でもよい。
Various devices included in the
本実施形態の処理回路26は、例えば、CPU、専用または汎用のプロセッサを備える回路である。このプロセッサは、記憶部24に記憶した各種のプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。また、処理回路26は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても各種の機能を実現することができる。また、処理回路26は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。
The
また、処理回路26は、照射領域制御部27と解析部28と評価部29と警告制御部30とを含む。これらは、メモリまたはHDDに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることで実現される。
Further, the
照射領域制御部27は、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、平面視で、母材3と接合施工部4の境界5を含むように拡張する制御を行う。
The irradiation
解析部28は、干渉計測部12で得られた超音波信号から超音波Urの強度および周波数を解析する。なお、この解析部28の解析結果の一部または全部が出力部22で出力されてもよい。
The
この解析部28は、干渉計測部12で得られた超音波信号、戻り光の強度、測定対象2とレーザ光Lt,Lrの照射位置との位置関係などの記録機能を有する。さらに、解析部28は、超音波信号の強度抽出、周波数解析、フィルタリング、加算平均などの信号処理機能を有する。
The
評価部29は、解析部28の解析結果から接合施工部4の形状および大きさを評価する。なお、この評価部29の評価結果の一部または全部が出力部22で出力されてもよい。
The
評価部29は、解析部28で得られた解析結果から、所定の基準に達したものを合格、達しないものを不合格として出力する機能を有する。なお、所定の基準は、超音波信号の強度をベースとし、その強度は、生信号だけでなく、フィルタリング、周波数解析といった信号処理で加工されたものも含まれる。
The
警告制御部30は、解析部28の解析結果または評価部29の評価結果に基づいて、接合施工部4に異常があると判定された場合に、所定の警告を出力部22で出力する制御を行う。
The
出力部22は、解析部28および評価部29で処理された結果の一部または全部を表示する機能を有する。この出力部22を構成するものは、一般的なPC用のディスプレイ、テレビの画面などでもよいが、必要に応じて、タッチパネルなどの入力機能を有するものでもよい。さらに、これらを複数台、または何種類かを組み合わせて出力部22が構成されてもよい。また、必要に応じて、警告が可能であるアラーム機構を付加してもよい。この警告は、ディスプレイに画像として表示されるものでも良いし、ランプによる発光でも良いし、スピーカによる警告音の出力でもよい。例えば、出力部22は、パトライト(登録商標)、サイレンなどのいずれか、または、これらを組み合わせたものでもよい。
The
図3に示すように、第1実施形態では、送信用レーザ光Ltの照射領域であるスポット径Dtと、受信用レーザ光Lrの照射領域であるスポット径Drの両方が、平面視で、母材3と接合施工部4との境界5を含むように拡張されている。すなわち、溶接により測定対象2の表面に生じた凹凸を成す部分(施工表面部)のサイズCf以上になるように、スポット径Dt,Drが拡張される。
As shown in FIG. 3, in the first embodiment, both the spot diameter Dt, which is the irradiation area of the transmission laser beam Lt, and the spot diameter Dr, which is the irradiation area of the reception laser beam Lr, are It is expanded to include the
ここで、スポット溶接の場合、凹凸を成す部分のサイズCfは、スポット溶接時の打痕6(打点)の径である。突き合わせ溶接または裏波溶接の場合、凹凸を成す部分のサイズCfは、ビードの幅である。 Here, in the case of spot welding, the size Cf of the uneven portion is the diameter of the dent 6 (dot point) at the time of spot welding. In the case of butt welding or uranami welding, the size Cf of the uneven portion is the width of the bead.
ここで、接合施工部4の径、幅などのサイズCwは、打痕6のサイズCfよりも小さい場合が殆どである。このため、打痕6のサイズCf以上になるように、スポット径Dt,Drが拡張されていれば、母材3と接合施工部4との境界5が、スポット径Dt,Drの範囲に含まれるようになる。
Here, the size Cw such as the diameter and width of the joining
なお、送信用レーザ光Ltのスポット径Dtと受信用レーザ光Lrのスポット径Drのいずれか一方が、凹凸を成す部分のサイズCfよりも小さくてもよい。 Note that either the spot diameter Dt of the transmitting laser beam Lt or the spot diameter Dr of the receiving laser beam Lr may be smaller than the size Cf of the uneven portion.
また、送信用レーザ光Ltのスポット径Dtと受信用レーザ光Lrのスポット径Drのいずれか一方が拡張されるものでもよい。 Further, either the spot diameter Dt of the transmitting laser beam Lt or the spot diameter Dr of the receiving laser beam Lr may be expanded.
送信出射部15から出射した送信用レーザ光Ltは、測定対象2の表面に照射される。ここで、熱ひずみ、または、表層がアブレーションされることで生じる反力により、入射超音波Uiが発生する。このとき、送信用レーザ光Ltのスポット径Dtは、送信入射部13または送信出射部15に搭載されたスポット径調整部(図示略)により、φ0.1mm程度から打痕6のサイズCf以上までの範囲で調整される。
The transmission laser beam Lt emitted from the
このスポット径調整部は、レンズ、ミラーなどのいくつかの光学機器から成る。これら部品の間の距離、測定対象2との距離を変化させることで、スポット径Dtが調整可能となる。また、シリンドリカルレンズ、非球面レンズを組み合わせることで、円形以外のスポットが形成できるため、必要に応じて、発生する入射超音波Uiに任意の指向性を持たせることもできる。
This spot diameter adjustment section consists of several optical devices such as lenses and mirrors. By changing the distance between these parts and the distance to the
なお、送信入射部13または送信出射部15に均一化部(図示略)が搭載されている場合には、送信用レーザ光Ltのスポット径Dt全体でのエネルギー分布が均一となり、安定した入射超音波Uiの送信が可能となる。
Note that if the
ここで、入射超音波Uiは、縦波、横波、表面波などの様々なモードが励起されるが、いずれのモードの波も入射超音波Uiと総称する。この入射超音波Uiは、送信用レーザ光Ltが照射された一方の母材3の中を伝播し、接合施工部4に到達する。ここで、母材3同士が接合されている部分を通って、送信用レーザ光Ltが照射されていない他方の母材3に超音波が透過していく。この透過していく超音波を透過超音波Utとする。この透過超音波Utも、様々なモードが想定されるが、いずれのモードの波も透過超音波Utと総称する。
Here, various modes such as longitudinal waves, transverse waves, and surface waves are excited in the incident ultrasonic wave Ui, but waves of any mode are collectively referred to as the incident ultrasonic wave Ui. This incident ultrasonic wave Ui propagates through one of the
図4に示すように、透過超音波Utは、接合施工部4を通過し、他方の母材3の端から超音波の反射が発生する。発生した反射波を反射超音波Urとする。この反射超音波Urも、様々なモードが想定されるが、いずれのモードの波も反射超音波Urと総称する。
As shown in FIG. 4, the transmitted ultrasonic wave Ut passes through the joining
入射超音波Ui、透過超音波Ut、反射超音波Urは、伝播してきた経路を逆にたどり、最終的には、最初に送信用レーザ光Ltが照射された一方の母材3の表面に到達する。ここで、透過超音波Utおよび反射超音波Urのエネルギー総量は、透過した接合施工部4の面積である実接合面積Ja(図示略)に依存して変化する。すなわち、透過超音波Utおよび反射超音波Urは、実接合面積Jaが大きければ十分な強度となるが、小さければ強度が低下する。また、それぞれ透過する周波数成分も変化することが想定される。よって、透過超音波Utまたは反射超音波Urを測定し、その強度を解析することで実接合面積Jaが推定できる。さらに、接合施工部4の形状を推定することができる。
The incident ultrasonic wave Ui, the transmitted ultrasonic wave Ut, and the reflected ultrasonic wave Ur follow the propagation path in the opposite direction, and finally reach the surface of the
透過超音波Utおよび反射超音波Urの測定には、受信用光源11と干渉計測部12とが用いられる(図1)。例えば、受信出射部16から出射した受信用レーザ光Lrは、測定対象2の表面に照射される。このとき、受信用レーザ光Lrのスポット径Drは、受信入射部14または受信出射部16に搭載されたスポット径調整部(図示略)により、φ0.1mm程度から打痕6のサイズCf以上までの範囲で調整される。
A
このスポット径調整部は、レンズ、ミラーなどのいくつかの光学機器から成る。これら部品の間の距離、測定対象2との距離を変化させることで、スポット径Drが調整可能となる。
This spot diameter adjustment section consists of several optical devices such as lenses and mirrors. By changing the distance between these parts and the distance to the
照射された受信用レーザ光Lrは、測定対象2の表面で反射される。ここで、測定対象2の表面が、入射超音波Ui、透過超音波Ut、反射超音波Urの影響で振動していると、振幅変調、位相変調、反射角度の変化などの影響を受けた超音波信号の成分を含む戻り光となる。この戻り光は、再び受信出射部16で集光され、戻り光伝送部19を通り、干渉計測部12に伝送される。
The irradiated reception laser beam Lr is reflected by the surface of the
戻り光は、干渉計測部12で干渉計測され、超音波Urの波形に応じて、振幅が変化している電圧信号が得られる。この電圧信号は、制御用コンピュータ20の解析部28で超音波信号として記録される。また、解析部28は、得られた超音波信号に、平均化処理、移動平均、フィルタリング、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)、ウェーブレット変換、その他の種類の信号処理を行うことも可能である。
The returned light is interferometrically measured by the
制御用コンピュータ20の評価部29は、実接合面積Ja(図示略)について、超音波信号の信号強度の評価を行う。ここで、評価部29は、この信号強度が予め定められた基準強度を満たすか否かを判定し、その接合施工部4が健全であるか否かを評価する。
The
制御用コンピュータ20の警告制御部30は、画面への表示、警告音の出力、発光などの態様により、予め定められた基準を満たさない評価結果が得られたことをユーザに知らせる機能を持つ。
The
なお、制御用コンピュータ20は、第1実施形態で述べたシステム構成の全部または一部を制御する機能を持つ。なお、制御用コンピュータ20は、LANなどを介して遠隔地から、各種機器を制御することが可能である。その際、出力部22で出力される内容、例えば、警告の出力などは、遠隔地でユーザが参照することができる。
Note that the
次に、制御用コンピュータ20が実行する超音波検査処理について図5のフローチャートを用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照する。以下のステップは、超音波検査処理に含まれる少なくとも一部であり、他のステップが超音波検査処理に含まれていてもよい。
Next, the ultrasonic inspection process executed by the
まず、ステップS1において、制御用コンピュータ20(図1)は、送信用光源10を制御し、送信用レーザ光Ltの発振を開始する。ここで、照射領域制御部27(図2)は、スポット径調整部(図示略)を制御し、送信用レーザ光Ltのスポット径Dt(照射領域)を、平面視で、母材3と接合施工部4の境界5が含まれように拡張する(図3)。
First, in step S1, the control computer 20 (FIG. 1) controls the
次のステップS2において、制御用コンピュータ20(図1)は、受信用光源11を制御し、受信用レーザ光Lrの発振を開始する。ここで、照射領域制御部27(図2)は、スポット径調整部(図示略)を制御し、受信用レーザ光Lrのスポット径Dr(照射領域)を、平面視で、母材3と接合施工部4の境界5が含まれように拡張する(図3)。
In the next step S2, the control computer 20 (FIG. 1) controls the
なお、照射領域制御部27は、接合施工部4が有ると予測(推定)される領域(範囲)よりも、送信用レーザ光Ltおよび受信用レーザ光Lrの照射領域が大きくなるように拡張する。なお、接合施工部4が有る領域の全てが照射領域に含まれていなくてもよく、接合施工部4が有る領域の少なくとも一部が照射領域に含まれ、その照射領域に境界5が含まれていればよい。
Note that the irradiation
次のステップS3において、制御用コンピュータ20(図1)は、干渉計測部12を制御し、戻り光の受信を開始する。
In the next step S3, the control computer 20 (FIG. 1) controls the
次のステップS4において、干渉計測部12(図1)は、受信用レーザ光Lrを測定対象2に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する。抽出された超音波信号は、制御用コンピュータ20に送られる。
In the next step S4, the interference measurement unit 12 (FIG. 1) performs interference measurement on the return light reflected when the
次のステップS5において、制御用コンピュータ20の解析部28(図2)は、干渉計測部12で得られた超音波信号から超音波Urの強度および周波数を解析する。
In the next step S5, the analysis section 28 (FIG. 2) of the
次のステップS6において、制御用コンピュータ20の評価部29(図2)は、解析部28の解析結果から接合施工部4の形状および大きさを評価する。
In the next step S6, the evaluation section 29 (FIG. 2) of the
次のステップS7において、制御用コンピュータ20の出力部22(図2)は、解析部28の解析結果または評価部29の評価結果の少なくとも一方を出力する。例えば、ディスプレイが、これらの結果を表示する。
In the next step S7, the output section 22 (FIG. 2) of the
なお、解析部28および評価部29にそれぞれの結果の一部または全部が、ディスプレイで表示されるが、これらの表示の有無を適宜切り替えてもよい。また、評価に用いる強度条件、照射しているレーザ光Lt,Lrの出力およびスポット径Dt,Dr(図3)などの情報もディスプレイに表示可能である。
Note that a part or all of the results of each of the
次のステップS8において、制御用コンピュータ20の警告制御部30(図2)は、解析部28の解析結果または評価部29の評価結果に基づいて、接合施工部4に異常があるか否かを判定する。ここで、接合施工部4に異常がない場合(ステップS8でNOの場合)は、制御用コンピュータ20は、超音波検査処理を終了する。一方、接合施工部4に異常がある場合(ステップS8でYESの場合)は、ステップS9に進む。
In the next step S8, the warning control section 30 (FIG. 2) of the
ステップS9において、警告制御部30は、所定の警告を出力部22で出力する制御を行う。そして、制御用コンピュータ20は、超音波検査処理を終了する。
In step S9, the
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わってもよい。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されてもよい。 Note that although the flowchart of this embodiment shows an example in which each step is executed in series, the sequential relationship of each step is not necessarily fixed, and even if the sequential relationship of some steps is swapped. good. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.
第1実施形態では、レーザ光Lt,Lrの照射領域を拡大することで、測定精度と速度を両立させて溶接の品質を保証することができる。 In the first embodiment, by expanding the irradiation area of the laser beams Lt and Lr, it is possible to achieve both measurement accuracy and speed and to guarantee the quality of welding.
次に、変形例1について図6を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
Next,
変形例1では、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrの一方の照射領域が、拡張されていない点状を成す照射スポットPであり、超音波検査装置1は、この照射スポットPを移動させるための走査部40を備える。
In
例えば、図6に示すように、走査部40が受信出射部16に設けられている。受信用レーザ光Lrが受信出射部16から出射され、測定対象2に照射された部分が照射スポットPである。照射スポットPの照射位置が走査部40により移動される。この変形例1では、接合施工部4が有る範囲に、照射スポットPが照射される。
For example, as shown in FIG. 6, a
より詳しく説明すると、送信用レーザ光Ltのスポット径Dtが、打痕6のサイズCfの径以上になるように、送信用レーザ光Ltが測定対象2に照射される。ここで、受信用レーザ光Lrは、φ0.1mm程度の照射スポットPとして、測定対象2に照射される。そして、走査部40により、受信用レーザ光Lrの照射スポットPが、2次元格子状に順次照射される。
To explain in more detail, the transmitting laser beam Lt is irradiated onto the
走査部40は、ガルバノスキャナのような光学ミラーを機械的に角度調整する方法で、照射スポットPを走査することを想定している。また、走査部40は、駆動ステージを組み合わせたものでもよい。
The
なお、受信用レーザ光Lrを拡張して照射し、送信用レーザ光Ltを点状(照射スポットP)にして、走査部40により走査することも可能である。
Note that it is also possible to extend and irradiate the receiving laser beam Lr, make the transmitting laser beam Lt into a dot (irradiation spot P), and scan it with the
また、変形例1の場合、受信用レーザ光Lrのそれぞれの照射スポットPで得られる超音波信号から、接合施工部4の径、幅などのサイズCw(図3)を求めることができる。さらに、このサイズCwに対して、予め、合格となる基準強度を定めておき、合否判定を行うことも可能である。また、これらの合否結果は、履歴として表示、記録、呼び出しが可能である。
Further, in the case of
変形例1では、走査部40により照射スポットPを移動させながら、測定対象2の様々な部分にレーザ光Lt,Lrが照射されるため、接合施工部4の形状などの情報の取得が可能になる。
In modification example 1, various parts of the
次に、変形例2について図7を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
Next,
変形例2では、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrが、接合施工部4を挟んで対向する位置に照射される。
In Modified Example 2, the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr are irradiated to positions facing each other with the
図7に示すように、送信出射部15と受信出射部16とが、測定対象2を挟んで対向する位置に設けられる。そして、送信出射部15から送信用レーザ光Ltが、測定対象2の一方の面に照射される。さらに、受信出射部16から受信用レーザ光Lrが、測定対象2の他方の面に照射される。これにより、透過超音波Utのみを測定することができる。
As shown in FIG. 7, the transmitting and emitting
変形例2では、接合施工部4を通過した透過超音波Utのみにより、接合施工部4の大きさを評価できるため、測定精度と測定速度を向上させることができる。
In the second modification, the size of the
次に、変形例3について図8を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
Next,
前述の実施形態では、スポット溶接の場合を例示したが、超音波検査装置1が検査対象とするものは、スポット溶接以外の他の態様で溶接された接合施工部4でもよい。
In the above-described embodiment, the case of spot welding is illustrated, but the object to be inspected by the
例えば、図8に示すように、測定対象2Aとして、2つの母材3Aの端部同士が裏波溶接されている場合がある。この裏波溶接は、例えば、配管の外側から内側に向けて溶接施工を行い、母材3Aの内側にも溶接ビードである接合施工部4が突出する施工である。しかし、母材3Aの裏側に出る溶接ビードは、配管の内部にあるため、その形状を把握することが難しい。ここで、本実施形態の超音波検査装置1であれば、超音波Ui,Utを用いて母材3Aの裏側の溶接ビードの形状を把握することができるため、裏波溶接の施工の品質を担保するのに有用である。
For example, as shown in FIG. 8, the ends of two
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図9を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described using FIG. 9. Incidentally, with appropriate reference to the above-mentioned drawings, the same reference numerals are given to the same constituent parts as those shown in the above-described embodiment, and redundant explanation will be omitted.
第2実施形態の超音波検査装置1Aは、前述の第1実施形態の構成に加えて、表面読取部50を備える。この表面読取部50は、制御用コンピュータ20に接続されている。
The
表面読取部50は、測定対象2に送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrを照射する前に、溶接により測定対象2の表面に生じた凹凸を成す部分の範囲を読み取る機器である。
The
また、第2実施形態の制御用コンピュータ20の照射領域制御部27(図2)は、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrの少なくとも一方のスポット径Dt,Dr(図3)を、表面読取部50で読み取られた範囲よりも大きくする制御を行う。このようにすれば、測定対象2の表面に生じた凹凸を成す部分(例えば、打痕6)を、接合施工部4の範囲を推定する基準とすることができる。そして、この基準に基づいて、接合施工部4と母材3の境界5を含むように、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrのスポット径Dt,Drを拡大することができる。
The irradiation area control unit 27 (FIG. 2) of the
ここで、表面読取部50は、カメラ、ステレオカメラ、パタン型レーザなどの機器で構成される。なお、これら機器を複数台または組み合せて表面読取部50が構成されてもよい。このとき、送信用レーザ光Ltまたは受信用レーザ光Lrが、迷光として入り込まないように、シャッタなどが表面読取部50に設けられてもよい。
Here, the
表面読取部50より測定対象2の表面を読み取るステップは、基本的に、前述のフローチャート(図5)のステップS1の前に設けるようにするが、場合によっては、ステップS1の後ろ、または、ステップS1と同時に実行するものでもよい。
The step of reading the surface of the
表面読取部50により、測定対象2の表面に生じた凹凸を成す部分のサイズCfが推定される。その推定方法は、表面読取部50で得られたカメラの画像から、パタン抽出による閾値処理をするものでもよいし、ステレオカメラとレーザパタンと組み合わせた3次元形状計測などでもよい。
The
表面読取部50で得られた測定対象2の表面の読取結果は、制御用コンピュータ20の評価部29(図2)に送られる。この読取結果により、凹凸を成す部分のサイズCfが、製造上規定の範囲であれば1次合格とし、それより大きい場合、または、小さい場合は、1次不合格とし、その判定結果をディスプレイ(出力部22)などに表示する。また、凹凸を成す部分のサイズCfだけでなく、表面の凹凸の度合いまで測定できる場合は、その値もディスプレイに表示してもよいし、基準となる表面粗さを設けている場合には、その基準が合否判定に用いられてもよい。
The reading result of the surface of the
第2実施形態では、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrを照射するときに、測定対象2の表面の状態に応じた照射を行うことができる。また、接合施工部4が有る範囲を予測できるようになり、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方を、母材3と接合施工部4の境界5を含むように拡張することができる。
In the second embodiment, when irradiating the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr, it is possible to perform irradiation according to the state of the surface of the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図10を用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照し、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described using FIG. 10. Incidentally, with appropriate reference to the above-mentioned drawings, the same reference numerals are given to the same constituent parts as those shown in the above-described embodiment, and redundant explanation will be omitted.
第3実施形態の超音波検査装置1Bは、前述の第1実施形態の構成に加えて、表面改質部60と酸化抑制部61とを備える。これら表面改質部60と酸化抑制部61は、制御用コンピュータ20に接続されている。なお、超音波検査装置1Bは、表面改質部60と酸化抑制部61のいずれか一方を備える構成でもよい。
The
表面改質部60は、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrが照射される測定対象2の表面を均質化する機器である。
The
例えば、表面改質部60は、測定対象2の表面を研削するためのグラインダ、ワイヤブラシなどの切削機構の場合がある。また、表面改質部60は、所定の媒体62を用いて非接触で測定対象2の表面を加工できるレーザ、サンドブラスト、ドライアイスブラストといったショットブラスト系の加工機構の場合ある。また、表面改質部60は、測定対象2の表面に、耐高温用のインク、塗装、または、薄膜金属などを塗布する機構の場合がある。
For example, the
ここで、測定対象2の表面に塗布する材料は、他の研削装置の研削に耐えられ、かつ高温に耐えられ、送信用レーザ光Ltによりアブレーションする材料、または、受信用レーザ光Lrの波長に対して反射率の高い塗布材でもよい。なお、この塗布材は、表面改質部60で塗布されるだけでなく、検査前または検査中に検査員または溶接作業員が塗布するものでもよい。
Here, the material applied to the surface of the
表面改質部60による測定対象2の表面の改質は、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrの照射領域の少なくとも一方で行われればよい。ここで、測定対象2の表面の改質は、超音波送受信の前段階で行う必要がある。
The modification of the surface of the
酸化抑制部61は、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方を不活性ガス63の雰囲気で覆い、測定対象2の表面の酸化を抑制する機器である。
The
例えば、酸化抑制部61は、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrを照射する面に、不活性ガス63を吹き付ける機構である。この吹き付けた不活性ガス63を効率的に充填するために、簡易的なチャンバ内に測定対象2が設けられてもよい。
For example, the
ここで、使用する不活性ガス63は、一般的に使われるヘリウム、ネオン、アルゴンといった希ガス類、または、窒素などでよく、その他の化学的に安定なガスであればいずれでもよい。
The
なお、図10では、測定対象2の一方に照射する形態を例示しているが、表面改質部60および酸化抑制部61が測定対象2を挟み込む両面にも配置されてもよい。このようにすれば、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrとが、それぞれ測定対象2の表裏面の双方に照射される態様にも対応できるようになる。
In addition, although FIG. 10 illustrates a form in which irradiation is applied to one side of the
第3実施形態では、表面改質部60が設けられていることで、測定対象2の表面が個体差によらず一定になる。このため、測定対象2の表面の超音波Uiの励起および戻り光の反射が一定の条件で行われるようになり、超音波Uiの送受信効率を向上させることができる。
In the third embodiment, by providing the
また、超音波Ui,Urの送信側、受信側ともに表面の粗さ、色によって、超音波Ui,Urの送受信効率が異なることが分かっている。第3実施形態では、表面改質部60が設けられていることで、測定対象2の表面の色または荒れ具合を一定に保つことで、超音波Ui,Urの送受信効率に影響する、測定対象2の個体差を無くすことができる。これにより、測定対象2の個体差によらない安定した計測が可能となる。
Further, it is known that the transmission and reception efficiency of the ultrasonic waves Ui and Ur differs depending on the surface roughness and color on both the transmitting side and the receiving side of the ultrasonic waves Ui and Ur. In the third embodiment, by providing the
また、酸化抑制部61が設けられていることで、測定対象2の表面の酸化を抑制し、この表面変色または変形を防止することができ、安定して測定を行うことができる。
Further, by providing the
また、レーザ光Lt,Lrが照射される面に不活性ガス63が吹き付けられることで、レーザ光Lt,Lrによる加熱で測定対象2の表面が一瞬高温になったときに、空気中の酸素で酸化されて変色したり変形したりすることを防止することができる。
In addition, by spraying the
超音波検査装置1,1A,1Bおよび超音波検査方法が第1実施形態(変形例1~3)から第3実施形態に基づいて説明されているが、いずれかの実施形態において適用された構成が他の実施形態に適用されてもよいし、各実施形態において適用された構成が組み合わされてもよい。
Although the
前述の制御用コンピュータ20は、FPGA、GPU(Graphics Processing Unit)、CPUおよび専用のチップなどのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ROMおよびRAMなどの記憶装置と、HDDおよびSSD(Solid State Drive)などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスおよびキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。この制御用コンピュータ20は、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
The
なお、この制御用コンピュータ20で実行されるプログラムは、ROMなどに予め組み込んで提供される。追加的または代替的に、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)などのコンピュータで読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶されて提供される。
Note that the program executed by the
また、この制御用コンピュータ20で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータに格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。また、この制御用コンピュータ20は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用回線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
Further, the program executed by the
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、送信用レーザ光Ltと受信用レーザ光Lrが照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、母材3と接合施工部4の境界5を含むように拡張されていることにより、溶接部の品質保証のための超音波検査の測定精度と測定速度を向上させることができる。
According to at least one embodiment described above, at least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser beam Lt and the receiving laser beam Lr includes the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments or modifications thereof are within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1,1A,1B…超音波検査装置、2,2A…測定対象、3,3A…母材、4…接合施工部、5…境界、6…打痕、10…送信用光源、11…受信用光源、12…干渉計測部、13…送信入射部、14…受信入射部、15…送信出射部、16…受信出射部、17…送信伝送部、18…受信伝送部、19…戻り光伝送部、20…制御用コンピュータ、21…入力部、22…出力部、23…通信部、24…記憶部、25…機器接続部、26…処理回路、27…照射領域制御部、28…解析部、29…評価部、30…警告制御部、40…走査部、50…表面読取部、60…表面改質部、61…酸化抑制部、62…媒体、63…不活性ガス。 1, 1A, 1B...Ultrasonic inspection device, 2, 2A...Measurement object, 3, 3A...Base material, 4...Joining area, 5...Boundary, 6...Damage, 10...Light source for transmission, 11...For reception Light source, 12... Interference measurement section, 13... Transmission incidence section, 14... Reception incidence section, 15... Transmission emission section, 16... Reception emission section, 17... Transmission transmission section, 18... Reception transmission section, 19... Return light transmission section , 20... Control computer, 21... Input section, 22... Output section, 23... Communication section, 24... Storage section, 25... Equipment connection section, 26... Processing circuit, 27... Irradiation area control section, 28... Analysis section, 29...Evaluation section, 30...Warning control section, 40...Scanning section, 50...Surface reading section, 60...Surface modification section, 61...Oxidation suppression section, 62...Medium, 63...Inert gas.
Claims (9)
前記測定対象に照射して前記超音波で計測を行うための受信用レーザ光を発振する受信用光源と、
前記受信用レーザ光を前記測定対象に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出する干渉計測部と、
前記超音波信号に基づいて、前記接合施工部の形状および大きさを評価する評価部と、
を備え、
前記送信用レーザ光と前記受信用レーザ光が照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、前記母材と前記接合施工部の境界を含むように拡張されており、
前記評価部は、前記受信用光源と前記干渉計測部とを用いて透過超音波または反射超音波を測定し、その強度を解析することで、前記接合施工部の大きさである実接合面積を推定し、前記接合施工部の形状を推定し、前記接合施工部が健全であるか否かを評価する、
超音波検査装置。 a transmitting light source that oscillates a transmitting laser beam for generating ultrasonic waves by irradiating it onto a measurement target having at least two base materials joined to each other by welding and the welded joint construction section;
a reception light source that oscillates a reception laser beam for irradiating the measurement target to perform measurement with the ultrasonic wave;
an interference measurement unit that extracts an ultrasonic signal by interferometrically measuring returned light reflected when the receiving laser beam is irradiated to the measurement target;
an evaluation unit that evaluates the shape and size of the joint construction part based on the ultrasonic signal;
Equipped with
At least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light is expanded to include a boundary between the base material and the joining construction part,
The evaluation unit measures transmitted ultrasound or reflected ultrasound using the reception light source and the interference measurement unit, and analyzes the intensity to determine the actual bonding area, which is the size of the bonding area. estimating the shape of the joint construction part, and evaluating whether the joint construction part is sound.
Ultrasonic inspection equipment.
請求項1に記載の超音波検査装置。 An enlarging optical device for enlarging the transmitting laser light or the receiving laser light is provided on at least one of the respective emission parts that emit the transmitting laser light and the receiving laser light.
The ultrasonic testing device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の超音波検査装置。 The transmitting laser light and the receiving laser light are irradiated to opposing positions with the joining construction part in between.
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項1または請求項2に記載の超音波検査装置。 Before irradiating the transmitting laser beam and the receiving laser beam, a surface reading unit is provided that reads a range of a portion forming an uneven portion formed on the surface of the measurement target by the welding.
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項4に記載の超音波検査装置。 comprising an irradiation area control unit that makes a spot diameter of at least one of the transmitting laser beam and the receiving laser beam larger than the range read by the surface reading unit;
The ultrasonic testing device according to claim 4.
請求項1または請求項2に記載の超音波検査装置。 The irradiation area of one of the transmitting laser beam and the receiving laser beam is an unexpanded irradiation spot, and includes a scanning unit for moving the irradiation spot.
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項1または請求項2に記載の超音波検査装置。 comprising a surface modification unit that homogenizes the surface of the measurement target that is irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light;
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
請求項1または請求項2に記載の超音波検査装置。 an oxidation suppressing unit that covers at least one of the respective irradiation regions irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light with an inert gas atmosphere and suppresses oxidation of the surface of the measurement target;
The ultrasonic testing device according to claim 1 or claim 2.
前記測定対象に照射して前記超音波で計測を行うための受信用レーザ光を受信用光源が発振するステップと、
干渉計測部が、前記受信用レーザ光を前記測定対象に照射したときに反射する戻り光を干渉計測して超音波信号を抽出するステップと、
評価部が、前記超音波信号に基づいて、前記接合施工部の形状および大きさを評価するステップと、
を含み、
前記送信用レーザ光と前記受信用レーザ光が照射されるそれぞれの照射領域の少なくとも一方が、前記母材と前記接合施工部の境界を含むように拡張されており、
前記評価するステップで、前記受信用光源と前記干渉計測部とを用いて透過超音波または反射超音波を測定し、その強度を解析することで、前記接合施工部の大きさである実接合面積を推定し、前記接合施工部の形状を推定し、前記接合施工部が健全であるか否かを評価する、
超音波検査方法。 At least two base materials are joined to each other by welding, and a transmitting light source oscillates a transmitting laser beam for irradiating a measuring object having a welded joint portion to generate an ultrasonic wave. ,
a step in which a receiving light source oscillates a receiving laser beam for irradiating the measurement target to perform measurement with the ultrasonic wave;
an interference measuring unit interferometrically measuring return light reflected when the receiving laser beam is irradiated to the measurement target to extract an ultrasonic signal;
an evaluation unit evaluating the shape and size of the joint construction part based on the ultrasonic signal;
including;
At least one of the respective irradiation areas irradiated with the transmitting laser light and the receiving laser light is expanded to include a boundary between the base material and the joining construction part,
In the evaluating step, the transmitted ultrasound or reflected ultrasound is measured using the receiving light source and the interference measurement unit, and the intensity thereof is analyzed to determine the actual bonding area, which is the size of the bonding area. estimating the shape of the joint construction part, and evaluating whether the joint construction part is sound.
Ultrasonic testing method.
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