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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallinspektionstechnik
zum Inspizieren – in nicht destruktiver Weise – einer
internen Struktur, eines Defektbehafteten Zustands oder eines Zustands
einer Verbindung eines zu inspizierenden Objektes unter Verwendung
von Ultraschallzuständen und genauer gesagt auf eine Ultraschallinspektionsvorrichtung,
die einen Defektzustand, ein Abschälen oder einen Hohlraum
(”Void”) oder einen sich lösenden Zustand
einer Verbindung im Inneren eines zu inspizierenden Objektes visualisiert,
und auf eine in der Ultraschallinspektionsvorrichtung verwendete
Ultraschallsondenvorrichtung, und auf ein Ultraschallinspektionsverfahren.
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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Art von Ultraschallinspektionstechnik repräsentierende
Beispiele beinhalten Ultraschallinspektionsvorrichtungen, die in
den
japanischen Patentoffenlegungsschriften
2003-149213 (Patentdokument 1),
2004-53360 (Patentdokument 2),
2006-317417 (Patentdokument
3) und
8-122309 (Patentdokument
4) offenbart sind.
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Eine
solche Ultraschallinspektionsvorrichtung beinhaltet einen Ultraschall-Transducer
mit mehreren piezoelektrischen Transducerelementen (piezoelektrische
Vibratoren), die in einer Ebene einer Matrix oder einem Feld (lineare
Form) angeordnet sind, und die interne Struktur oder ein Defektzustand
(Defekt), Hohlraum, Oxidfilm, Abschälung oder dergleichen
eines zu inspizierenden Objektes wird unter Verwendung von aus dem
Ultraschall-Transducer gesendeten oder von ihm empfangenen Ultraschallwellen
visualisiert, um dadurch das Objekt ohne Zerstörung des
Objektes zu inspizieren.
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Im
Allgemeinen sind der Hauptteil der Ultraschallinspektionsvorrichtung
und der Ultraschall-Transducer über ein Signalkabel einer
Länge von mehreren Metern verbunden. Wenn ein Objekt unter
Verwendung einer solchen Ultraschallinspektionsvorrichtung inspiziert
wird, muss der Bediener (Inspekteur), der die Ultraschallinspektionsvorrichtung verwendet,
die Ultraschallinspektion durch Prüfen einer Anzeige einer
in der Ultraschallinspektionsvorrichtung enthaltenen Anzeigeeinheit
durchführen, die vom Ort einer Inspektionsposition des
Inspektionsobjektes weg liegt, während er eine genaue Ausrichtung des
Ultraschall-Transducers und richtiges Scannen auf der Oberfläche
des Inspektionsobjektes durchführt.
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Der
Vorgang der genauen Positionsausrichtung, das Scannen und dergleichen
des Ultraschall-Transducers erfordert sorgfältige Aufmerksamkeit.
Bei der Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung ist es
für den Bediener (Inspekteur) sehr schwierig, den Ultraschall-Transducer
zu manipulieren, während er eine Anzeige der Anzeigeeinheit,
die im Hauptkörper der Ultraschallinspektionsvorrichtung
beinhaltet ist, überprüft, die vom Inspektionsobjekt
(zu inspizierenden Objekt) weg platziert ist. Weiter, wenn die Anzeigeeinheit
nahe am Inspektionsobjekt platziert wird, muss der Bediener (Inspekteur),
der die Ultraschallinspektionsvorrichtung verwendet, abwechselnd
den Ultraschall-Transducer und die Anzeigeeinheit beobachten, um
den Ultraschall-Transducer zu manipulieren und auch eine Anzeige
der Anzeigeeinheit zu überprüfen. Somit war es schwierig,
die komplexen und schwierigen grundlegenden Operationen oder Arbeiten
zu lösen.
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Insbesondere
wenn der Bediener (Inspekteur), der die Ultraschallinspektionsvorrichtung
verwendet, ein Objekt durch manuelles Manipulieren des Ultraschall-Transducers
inspiziert, erfordert es viel Arbeit, um geeignete und genaue Inspektionsergebnisse
zu erhalten. Entsprechend ist die Inspektion unter Verwendung der
Ultraschallinspektionsvorrichtung nicht immer einfach.
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Dann
ist als konventionelle Technologie eine Ultraschallinspektionsvorrichtung
bekannt gewesen, in der eine Anzeigeeinheit und ein Schalter zum
Umschalten von in der Anzeigeeinheit angezeigten Bildern integral
in einer Ultraschallsondenvorrichtung mit einem Ultraschall-Transducer
angeordnet sind (beispielsweise Patentdokument 4).
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Bei
einer konventionellen Ultraschallinspektionsvorrichtung wird ein
Ultraschall-Transducer eingesetzt, der aus einem piezoelektrischen
Transducerabschnitt einschließlich mehrerer piezoelektrischer Transducerelemente
aufgebaut ist. Wenn ein Inspektionsobjekt unter Verwendung der konventionellen Ultraschallinspektionsvorrichtung
inspiziert wird, muss der Bediener den Ultraschall-Transducer manipulieren,
während er eine Anzeige der im Hauptkörper der
konventionellen Ultraschallinspektionsvorrichtung beinhalteten Anzeigeeinheit überprüft.
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Wenn
beispielsweise, bei der konventionellen Ultraschallinspektionsvorrichtung,
eine Inspektion durch Scannen der Oberfläche eines Inspektionsobjekts
mit dem Ultraschall-Transducer durchgeführt wird, muss
der Ultraschall-Transducer und die Anzeigeeinheit, die im Hauptkörper
beinhaltet ist, abwechselnd mit viel Arbeit beobachtet werden, um
den Ultraschall-Transducer zu manipulieren und auch eine Anzeige
der Anzeigeeinheit zu überprüfen. Als Ergebnis
kann ein Fall bedingt sein, wo die Scan-Position des Ultraschall-Transducers
während des Überprüfens der Anzeigeeinheit
verrückt wird, oder aufgrund übermäßiger,
dem Ultraschall-Transducer gezollter Aufmerksamkeit der Bediener
die Arbeit fortsetzt, ohne eine abnorme Anzeige der Anzeigeeinheit
zu bemerken. Das heißt, bei der Ultraschallinspektion unter
Verwendung eines Ultraschall-Transducers zum Inspizieren eines Objektes
muss der Bediener üblicherweise einen durch die Anzeigeeinheit
angezeigten Zustand, der die interne Struktur als einen Zustand
eines Defekts, Hohlraums, Oxidfilms, Abpellens oder dergleichen
des zu inspizierenden Objektes visualisiert, überprüfen
und das Scannen durch den Ultraschall-Transducer durchführen,
während er den überprüften Zustand rückkoppelt.
Jedoch war eine solche Aufgabe oder Arbeit für die konventionelle
Ultraschallsondenvorrichtung schwierig.
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Entsprechend
ist es schwierig, einen internen Zustand eines Inspektionsobjekts
effizient und genau unter Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung
in einem praktischen Einsatz oder am Ort eines Herstellungsprozesses
zu inspizieren.
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Weiterhin
sind bei der konventionellen Ultraschallinspektionsvorrichtung eine
Anzeigeeinheit und ein Schalter zum Umschalten von auf der Anzeigeeinheit
angezeigten Bildern integral in einer mit einem Ultraschall-Transducer
versehenen Ultraschallsondenvorrichtung angeordnet, so dass der
Bediener den Ultraschall-Transducer dazu veranlassen kann, zu scannen,
während er die auf der Anzeigeeinheit angezeigte Bilder überprüft.
In diesem Fall jedoch ist es, um die Inspektion mit der an der gewünschten Position
angeordneten Ultraschallsondenvorrichtung zu starten oder zu beenden,
für den Bediener nötig, einen Befehl zum Starten
oder Beenden einer Inspektion einzugeben, während er Bilder
auf der Anzeigeeinheit ansieht. Weiterhin ist es, um ein Inspektionsobjekt
zu einem Bild, das dazu in der Lage ist, geeignet inspiziert zu
werden, zu machen, für die Inspektionsbedingungen der Ultraschallinspektionsvorrichtung
notwendig, in geeigneter Weise geändert oder ausgewählt
zu werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist unter Erwägung der oben genannten
Umstände gemacht worden und eine Aufgabe derselben ist
es, eine Ultraschallinspektionsvorrichtung bereitzustellen, in der eine
Ultraschallsondenvorrichtung, die mit einem Ultraschall-Transducer
versehen ist, leicht im Anwendungsfeld oder am Ort eines Herstellungsprozesse manipuliert
werden kann, um einen internen Defekt, ein Abschälen oder
einen Hohlraum oder eine gelöste Verbindung eines zu inspizierenden
Objektes effizient und genau zu inspizieren, um eine in der Ultraschallinspektionsvorrichtung
verwendete Ultraschallsondenvorrichtung bereitzustellen, und auch
ein Ultraschallinspektionsverfahren bereitzustellen.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ultraschallinspektionsvorrichtung bereitzustellen,
in der eine Ultraschallsondenvorrichtung vom Hauptkörper
der Ultraschallinspektionsvorrichtung getrennt ist, und verkleinert
oder kompakt gemacht ist, so dass die Ultraschallinspektionsvorrichtung
tragbar ist, und auch die in der Ultraschallinspektionsvorrichtung
verwendete Ultraschallsondenvorrichtung bereitzustellen.
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Eine
Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst, um die obigen Aufgaben zu erfüllen:
eine mit einem aus einer Mehrzahl von piezoelektrischen Vibratoren
aufgebauten Ultraschall-Transducer versehene Ultraschallsondenvorrichtung;
einen Antriebselementauswahlabschnitt, der mit der Mehrzahl von
piezoelektrischen Vibratoren des Ultraschall-Transducers verbunden
ist und dafür ausgelegt ist, einen erforderlichen piezoelektrischen
Vibrator auszuwählen, basierend auf einem Antriebssignal
aus einem Signalgenerator; eine Signaldetektionsschaltung, die eine
aus dem durch den Antriebselementauswahlabschnitt ausgewählten
piezoelektrischen Vibrator ausgestoßene Ultraschallwelle
dazu veranlasst, über ein akustischen Aufbreitungsmedium
auf einem Inspektionsobjekt einfallend zu sein, und ein reflektiertes Echo
derselben empfängt, um ein vom reflektierten Echo abhängiges
elektrisches Signal zu detektieren; und einen Signalverarbeitungsabschnitt,
der einen parallelen arithmetischen Prozess auf das detektierte vom
reflektierten Echo abhängige elektrische Signal anwendet,
und Daten auf einem internen Bild des Inspektionsobjekts erzeugt,
wobei
die Ultraschallsondenvorrichtung eine Anzeigeeinheit, die ein Bild
anzeigt, basierend auf dem durch den Signalprozessierungsabschnitt
erzeugten Bilddaten, und eine Eingabeeinheit, die zur Eingabe eines
Bedienungsbefehls verwendet wird, wie etwa einen Befehl zum Starten
oder Beenden einer Inspektion, oder zum Einstellen von Inspektionsbedingungen,
enthält.
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Eine
Ultraschallsondenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die mit einem Hauptkörper einer Ultraschallinspektionsvorrichtung
verbunden ist, umfasst, um die obigen Aufgaben zu erfüllen: einen
Sondenhalter in Form einer Kiste; einen Ultraschall-Transducer,
der eine Mehrzahl von piezoelektrischen Vibratoren enthält,
die im Sondenhalter inkorporiert sind; eine in dem Sondenhalter
inkorporierte Anzeigeeinheit und eine in den Sondenhalter inkorporierte
Eingabeeinheit,
wobei der Ultraschall-Transducer, die Anzeigeeinheit und
die Eingabeeinheit integral innerhalb des Sondenhalters assembliert
sind.
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Ein
Ultraschallinspektionsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst, um die obigen Aufgaben zu lösen, die
Schritte:
Vorbereiten einer Ultraschallinspektionsvorrichtung, die
beinhaltet: eine Ultraschallsondenvorrichtung, die den aus einer
Mehrzahl von piezoelektrischen Vibratoren aufgebauten Ultraschall-Transducer
enthält, eine Anzeigeeinheit, die ein Bild basierend auf
von einem Signalverarbeitungsabschnitt erzeugten Bilddaten anzeigt,
und eine Eingabeeinheit, die zur Durchführung eines Bedienbefehl
wie einen Befehl zum Starten oder Beenden einer Inspektion oder
zum Einstellen einer Inspektionsbedingung verwendet wird; einen
Antriebselementauswahlabschnitt, der mit einer Mehrzahl von piezoelektrischen
Vibratoren des Ultraschall-Transducers verbunden ist und einen erforderlichen
piezoelektrischen Vibrator auswählt, basierend auf einem
Antriebssignal aus einem Signalgenerator; eine Signaldetektionsschaltung,
die eine aus dem durch den Antriebselementauswahlabschnitt ausgewählten
piezoelektrischen Vibrator ausgestoßene Ultraschallwelle
veranlasst, über ein akustisches Ausbreitungsmedium auf
ein Inspektionsobjekt einfallend zu sein, und die ein reflektiertes Echo
derselben empfängt, um ein vom reflektierten Echo abhängiges
elektrisches Signal zu reflektieren; und einen Signalverarbeitungsabschnitt,
der einen parallelen arithmetischen Prozess am detektierten vom
reflektierten Echo abhängigen elektrischen Signal anlegt
und Daten zu einem internen Bild des Inspektionsobjektes produziert;
Anordnen
der Ultraschallsondenvorrichtung an einer vorbestimmten Inspektionsposition
des Inspektionsobjektes;
Eingeben eines Befehls zum Einstellen
von Inspektionsbedingungen über die Eingabeeinheit;
Wiederholen
einer Anordnung der Ultraschallsondenvorrichtung und einer Eingabeeinstellung
des Befehls zum Einstellen der Inspektionsbedingungen über
die Eingabeeinheit, bis eine vorgegebene Anzeige in der Anzeigeeinheit
erhalten wird;
Eingeben eines Inspektionsstartbefehles durch
die Eingabeeinheit nach Einstellen der Anzeige der Anzeigeeinheit;
Inspizieren
des Inspektionsobjektes bzgl. Defekten durch Veranlassen der Ultraschallsondenvorrichtung, einen
vorgegebenen Bereich des Inspektionsobjektes zu scannen; und
Eingeben
eines Inspektionssendebefehls durch die Eingabeeinheit nach Abschluss
des Inspizierens des vorgegebenen Bereichs des Inspektionsobjekts.
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Gemäß der
Ultraschallinspektionsvorrichtung, der in der Ultraschallinspektionsvorrichtung verwendeten
Ultraschallsondenvorrichtung und des Ultraschallinspektionsverfahrens
gemäß der vorliegenden Erfindung können
eine interner Defekt, ein Abschälen oder ein Hohlraum oder
eine sich lösende Verbindung eines Inspektionsobjektes
effizient und genau inspiziert werden, durch einfaches Manipulieren
der Ultraschallsondenvorrichtung, die den Ultraschall-Transducer
beinhaltet, im Feld oder am Ort eines Herstellprozesses.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Ansicht, die schematisch eine Gesamtkonfiguration einer Ultraschallinspektionsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
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2 ist eine Ansicht, die schematisch die Konfiguration
eines, eine Ultraschallsondenvorrichtung der Ultraschallinspektionsvorrichtung
bildenden beispielhaften Sondenhalters gemäß der
vorliegenden Erfindung illustriert, wobei 2(A) eine
Aufsicht ist, 2(B) eine Frontansicht
ist und 2(C) eine Seitenansicht ist.
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3 ist
eine schematische Ansicht, die eine Bedingung eines Ultraschallinspektionsverfahrens unter
Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Ultraschallinspektionsverfahrens
unter Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung illustriert.
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Bester Modus zum Ausführen
der Erfindung
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Eine
Ultraschallinspektionsvorrichtung, eine in der Ultraschallinspektionsvorrichtung
verwendete Ultraschallsondenvorrichtung und ein Ultraschallinspektionsverfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung werden untenstehend
unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht, die schematisch die Gesamtkonfiguration einer Ultraschallinspektionsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Eine
Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 beinhaltet einen Vorrichtungskörper 11,
und eine Ultraschallsondenvorrichtung 12, die dafür
konstruiert sind, tragbar und von einem handhabbaren Typ zu sein.
Der Vorrichtungskörper 11 und die Ultraschallsondenvorrichtung 12 sind
separat angeordnet und miteinander über ein flexibles Signalkabel 13 verbunden.
Die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 weist eine Funktion
einer Ultraschallkamera auf, die die interne Struktur oder eine
defekte Konfiguration eines zu inspizierenden Objektes (nachfolgend
Inspektionsobjekt oder inspiziertes Objekt genannt) 14 fein darstellen
kann.
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Gewicht
und Tragbarkeit der Ultraschallsondenvorrichtung 12 werden
anhand eines Beispiels beschrieben. Die Ultraschallsondenvorrichtung 12 ist von
Handflächengröße und gleich oder leichter
als 1 kg, spezifischer wiegt sie mehrere hundert Gramm. Die Ultraschallsondenvorrichtung 12 weist
eine Größe, Form und ein Gewicht auf, die dem
Bediener (Inspekteur) gestatteen, die Ultraschallsondenvorrichtung 12 zu
ergreifen und manuelles Scannen durchzuführen.
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Der
Vorrichtungskörper 11, der die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 bildet,
beinhaltet einen Signalgenerator 17, einen Antriebselementauswahlabschnitt 18,
eine Signaldetektionsschaltung 19, einen Signalverarbeitungsabschnitt 20,
eine erste Anzeigeeinheit 21, eine Steuerschaltung 22 und
eine erste Eingabeeinheit 23.
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Der
Signalgenerator 17 erzeugt ein Antriebssignal, das einen
Ultraschall-Transducer (Ultraschallsensor) 25 antreibt,
der in der Ultraschallsondenvorrichtung 12 enthalten ist.
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Der
Antriebselementauswahlabschnitt 18 wählt ein Antriebssignal
aus dem Signalgenerator 17 aus und treibt einen piezoelektrischen
Vibrator (piezoelektrisches Transducerelement) 26 des Ultraschall-Transducers 25 selektiv
an.
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Die
Signaldetektionsschaltung 19 detektiert als ein elektrisches
Signal ein reflektiertes Echo aus einem Inspektionsbereich (Zielbereich) 28 durch
den Ultraschall-Transducer 25, wenn eine aus dem Ultraschall-Transducer 25 emittierte
Ultraschallwelle U auf einen zu inspizierenden Bereich (nachfolgend
Inspektionsbereich oder inspizierter Bereich genannt) 28 des
Inspektionsobjekts 14 gestrahlt wird.
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Der
Signalverarbeitungsabschnitt 20 wendet eine parallele arithmetische
Verarbeitung auf das elektrische Signal an, abhängig von
einem durch die Signaldetektionsschaltung 19 detektierten
reflektierten Echo und erzeugt Ultraschallbilddaten (Bilddaten).
Der Signalverarbeitungsabschnitt 20 beinhaltet Verstärker 31a, 31b,
... 31i zum Verstärken des vom reflektierten Echo
abhängigen elektrischen Signals, das durch die Signaldetektionsschaltung 19 detektiert
wurde, A/D-Wandler 32a, 32b, ... 32i zum
Umwandeln des amplifizierten elektrischen Signals, abhängig
vom reflektierten Echo, aus einem Analogsignal in ein Digitalsignal,
parallelen Prozessoren 33a, 33b, ... 33i zum
Erzeugen von Ultraschallbilddaten, die durch Visualisieren der internen
Bedingung des Inspektionsobjekts 14 erhalten werden, basierend auf
dem elektrischen Signal, abhängig vom in das Digitalsignal
gewandelten reflektierten Echo, und einem Integrationsprozessor 34 zum
Erzeugen von integrierten Ultraschallbilddaten, die durch Integrieren von
mehreren Teilen von Ultraschallbilddaten erhalten werden, die durch
die Parallelprozessoren 33a, 33b, ... 33i erzeugt
werden.
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Die
erste Anzeigeeinheit 21 und eine zweite Anzeigeeinheit 36 bestehen
beide aus einem Anzeigeabschnitt, einem Arithmetikabschnitt, einem
Speicherabschnitt und dergleichen und erzeugen und zeigen an ein
erforderliches Bild, basierend auf dem durch den Signalverarbeitungsabschnitt 20 prozessierten
Ultraschallbilddaten.
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Weiterhin
führen die erste Anzeigeeinheit 21 und die zweite
Anzeigeeinheit 36 eine Vergleichsverarbeitung mit vorläufigen
Eingabeschwellenwerten jeweils durch und wenn ein abnormer Wert
detektiert wird, wird die Abnormalität angezeigt.
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Die
Steuerschaltung 22 steuert den Betrieb des Signalgenerators 17,
des Antriebselementauswahlabschnitts 18, der Signaldetektionsschaltung 19, des
Signalverarbeitungsabschnitts 20, der ersten Anzeigeeinheit 21 und
der zweiten Anzeigeeinheit 36 und steuert die sequentiellen
Operationen einschließlich Ausstrahlung, Empfang, Visualisierung und
Anzeige von Ultraschallwellen.
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Beim
Empfangen eines Inspektionsstartbefehls aus der ersten Eingabeeinheit 23 weist
die Steuerschaltung 22 zuerst den Signalgenerator 17 an,
ein Signal zum Antreiben des Ultraschall-Transducers 25 für
den Zweck der Erzeugung von integrierten Ultraschallbilddaten auf
dem Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14 zu
erzeugen. Weiterhin, um den piezoelektrischen Vibrator 26 auszuwählen,
an den das Antriebssignal zu liefern ist, aus den multiplen piezoelektrischen
Vibratoren 26, die den Ultraschall-Transducer 25 bilden,
weist die Steuerschaltung 22 den Antriebselementauswahlabschnitt 18 an,
einen piezoelektrischen Vibrator 26 auszuwählen,
an den das Antriebssignal zu liefern ist.
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Nachdem
der piezoelektrische Vibrator 26 angetrieben worden ist,
wird die Ultraschallwelle U zum Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14 gesendet und wird ein von der Ultraschallwelle
U abhängiges reflektiertes Echo durch den piezoelektrischen
Vibrator 26 empfangen und in ein elektrisches Signal gewandelt.
Obwohl dieses reflektierte Echo simultan durch die mehreren piezoelektrischen Vibratoren 26 empfangen
wird, da die Steuerschaltung 22 die Signaldetektionsschaltung 19 anweist,
einen piezoelektrischen Vibrator 26 auszuwählen,
wird das reflektierte Echo ausgewählt, das zum Erzeugen von
Ultraschallbilddaten benötigt wird.
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Weiterhin
weist die Steuerschaltung 22 den Signalverarbeitungsabschnitt 20 an,
eine Reihe von Prozessen des Verstärkens, der A/D-Wandlung
und der Visualisierung eines vom reflektierten Echo abhängigen
elektrischen Signals durchzuführen, um das vom reflektierten
Echo abhängige elektrische Signal basierend auf der Ultraschallwelle
U zu verstärken, das Signal A/D-zu-wandeln und integrierte
Ultraschallbilddaten von (d. h. Visualisierung) dem Signal durch
die parallelen Prozessoren und den Integrationsprozessor zu erzeugen.
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Weiterhin
sendet die Steuerschaltung 22 einen Steuerbefehl zur Anzeige
der visualisierten Daten auf der ersten Anzeigeeinheit 21.
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Ein
Befehl zum Starten oder Beenden einer Inspektion oder zum Umschalten
von Bildern, oder ein Befehl zum Einstellen von Inspektionsbedingungen,
wird an der Steuerschaltung 22 über die erste Eingabeeinheit 23 eingegeben,
wodurch die Bedienung der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 durchgeführt
wird.
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Die
Ultraschallsondenvorrichtung 12, die die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 bildet,
beinhaltet: einen Ultraschall-Transducer 25, der die Ultraschallwelle
U sendet oder empfängt; die zweite Anzeigeeinheit 36 und
eine zweite Eingabeeinheit 37, die verwendet wird, um an
der im Vorrichtungskörper 11 enthaltenen Steuerschaltung 22 eine
Bedienungseingabe einzugeben, wie etwa einen Befehl zum Starten
oder Beenden einer Inspektion oder einen Befehl zum Einstellen von
Inspektionsbedingungen, um dadurch die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 zu
betreiben, und die obigen Einheiten der Ultraschallsondenvorrichtung 12 sind
integral innerhalb eines Sondenhalters 38 angeordnet. Weiterhin
sendet die in dem Vorrichtungskörper 11 enthaltene Steuerschaltung 22 an
die zweite Anzeigeeinheit 36 einen Steuerbefehl zur Anzeige
der integrierten Ultraschallbilddaten.
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Der
Ultraschall-Transducer 25 beinhaltet einen piezoelektrischen
Transducerabschnitt 39, bei dem mehrere piezoelektrische
Vibratoren 26, die als ein piezoelektrisches Transducerelement
arbeiten, in einer Matrix (m Zeilen mal n Spalten) angeordnet sind,
und der piezoelektrische Transducerabschnitt 39 bildet
einen Ultraschallsensor als einem Matrixsensor. Im piezoelektrischen
Transducerabschnitt 39 müssen die piezoelektrischen
Vibratoren 26 nicht in einer Matrix angeordnet sein, sondern
in Form einer Linie oder einer Kreuzlinie (feldförmig),
so dass ein Feldsensor konstruiert wird. Der den Ultraschall-Transducer 25 bildende
Ultraschallsensor kann ein Matrixsensor oder ein Feldsensor sein.
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Ein
durch den Signalgenerator 17 erzeugtes Antriebssignal wird
selektiv an jeden der piezoelektrischen Vibratoren 26 desr
Ultraschall-Transducers 25 durch den Antriebselementauswahlabschnitt 18 angelegt.
Basierend auf der durch den Antriebselementauswahlabschnitt 18 vorgenommenen
Auswahl wird die Reihenfolge des Antreibens jedes der piezoelektrischen
Vibratoren 26 in Bezug auf einen Vibrator oder mehrere
Vibratoren gleichzeitig bestimmt und jeder der piezoelektrischen
Vibratoren 26 wird mit einem erforderlichen Antriebstiming
angetrieben, um eine Ultraschallwelle U zu senden.
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Die
Ultraschallwelle U, die aus jedem der piezoelektrischen Vibratoren 26 emittiert
wird, bestrahlt den Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14 und
die Ultraschallwelle U wird teils an einer Dichtegrenzschicht des
Inspektionsbereichs 28 reflektiert, um ein reflektiertes
Echo zu bilden. Das reflektierte Echo wird durch den Ultraschall-Transducer 25 (d.
h. Matrixsensor) empfangen, welches der Ultraschallsensor ist.
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Im
Ultraschall-Transducer 25 wird ein Schuhelement 40,
das eine Flüssigkeit oder ein festes akustisches Ausbreitungsmedium
ist, in engem Kontakt mit einer Sende-(Emissions-)/Empfangoberfläche
einer Ultraschallsensorenoberfläche gebracht, spezifischer
an der Seite des Inspektionsobjekts 14. Ein Kopplungsmittel 41 zum
Erzielen akustischer Passung der Ultraschallwelle U wird zwischen
dem Schuhelement 40 und dem Inspektionsobjekt 14 angeordnet.
Das Kopplungsmittel 41 ist aus einer Gelflüssigkeit
mit einer niedrigen Flüchtigkeit gebildet. Im Falle des
Schuhelementes 40 als einem akustischen Ausbreitungsmedium,
das eine Flüssigkeit ist, gibt es keine Notwendigkeit zum
Lokalisieren des Kopplungsmittels 41.
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Das
Schuhelement 40 hat insgesamt eine Kastenform mit einem Öffnungsbereich
des Schuhelementes 40, der entsprechend der Größe
des Inspektionsbereichs 28 des Inspektionsobjekts 14 eingestellt
ist, und die Höhe des Schuhelementes 40 als einem
akustischem Ausbreitungsmedium wird durch den Emissionswinkel (Spreizwinkel)
der aus dem piezoelektrischen Vibrator 26 gesendeten Ultraschallwellen
festgelegt.
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Das
Innere des Inspektionsbereichs 28 des Inspektionsobjekts 14 wird
der nicht destruktiven Inspektion durch Verwenden der aus der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 gesendeten
Ultraschallwelle U unterworfen. Das Inspektionsobjekt 14 kann
eine Mehrschichtstruktur sein, die durch Stapeln von zwei oder mehr
plattenförmigen Strukturen erhalten wird, oder kann ein
Metallmaterial oder ein Kunststoffmaterial sein.
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Im
Signalgenerator 17, der ein Antriebssignal dazu bringt,
auf den Ultraschall-Transducer 25 zu wirken, wird ein gepulstes
oder kontinuierliches Antriebssignal durch Anlegen einer externen
Spannung produziert, um so die Ultraschallwellen durch Antreiben
der piezoelektrischen Substanz des piezoelektrischen Vibrators 26 zu
erzeugen. Wenn der piezoelektrische Transducerabschnitt 39 durch
den Antriebselementauswahlabschnitt 18 angetrieben wird
und ein piezoelektrischer Vibrator 26 der i-ten Spalte
und der j-ten Zeile ausgewählt wird, wird das Antriebssignal
mit erforderlichem Timing an den ausgewählten piezoelektrischen
Vibrator 26 der i-ten Spalte und j-ten Zeile angelegt.
Der Antriebselementauswahlabschnitt 18 wählt sequentiell
bei erforderlichem Timing einen oder mehrere anzutreibende piezoelektrische Vibratoren 26 aus,
und wenn ein Antriebssignal aus dem Signalgenerator 17 an
den ausgewählten piezoelektrischen Vibrator 26 angelegt
wird, wird die Ultraschallwelle U aus dem piezoelektrischen Vibrator 26 auf
das zu inspizierende Objekt 14 gesendet.
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In
einem Fall, bei dem der Ultraschall-Transducer 26 (Matrixsensor)
die piezoelektrischen Vibratoren 26 von m Spalten und n
Zeilen, beispielsweise 10 mal 10, aufweist, sind einhundert piezoelektrische Vibratoren 26 in
einer Matrix in einer Ebene (zwei Dimensionen) angeordnet und jeder
der piezoelektrischen Vibratoren 26ij (i = 1 bis 10, j
= 1 bis 10) wird sequentiell durch den Antriebselementauswahlabschnitt 18 angetrieben.
Wenn ein Antriebssignal sequentiell an jeden der piezoelektrischen
Vibratoren 26 angelegt wird, wird die Ultraschallwelle
U sequentiell aus jedem der piezoelektrischen Vibratoren 26 bei
diesem Timing emittiert. Die reflektierten Echos der sequentiell
aus jedem der piezoelektrischen Vibratoren 26 emittierten
Ultraschallwellen werden sequentiell durch den Ultraschall-Transducer 25 empfangen
und das reflektierte Echo, d. h. das empfangene Signal, wird als
ein elektrisches Signal (elektrisches Echosignal) über
das Signalkabel 13 an die Signaldetektionsschaltung 19 gesendet.
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Die
sequentiell aus jedem der piezoelektrischen Vibratoren 26 gesendete
Ultraschallwelle U des Ultraschall-Transducers 25 passiert
das Schuhelement 40, das als ein akustisches Ausbreitungsmedium
wirkt, und dann das Kopplungsmittel 41 und fällt auf
die Innenseite des Inspektionsbereichs 28 des Inspektionsobjekts 14 ein
und wird an jeder der Grenzschichten des Inspektionsbereiches 28 reflektiert.
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Die
reflektierten Echos (angezeigt durch die gestrichelten Aufwärtspfeile
in 1) der an jeder der Grenzschichten reflektierten
Ultraschallwellen, einschließlich der Frontoberfläche 14a,
der Grenzoberfläche, der Bodenoberfläche 14b,
dem internen Defekt 42 und dergleichen des Inspektionsobjekts 14 gehen
aus dem Inspektionsobjekt 14 (dem inspizierten Objekt)
heraus und passieren das Schuhelement 40 und werden alle
mit unterschiedlichem Timing durch jeden der piezoelektrischen Vibratoren 26 des Ultraschall-Transducers 25 empfangen
und veranlassen jeden der piezoelektrischen Vibratoren 26 zur
Vibration, wodurch das reflektierte Echo in ein elektrisches Signal
(elektrisches Echosignal) gewandelt wird. Nachfolgend wird das elektrische
Echosignal über das Signalkabel 13 durch die Signaldetektionsschaltung 19 empfangen
und durch jeden der piezoelektrischen Vibratoren 26 detektiert.
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Die
Signaldetektionsschaltung 19 ist parallel über
das Signalkabel 13 mit jedem der piezoelektrischen Vibratoren 26 des
Ultraschall-Transducers 25 verbunden und die durch die
piezoelektrischen Vibratoren 26 des piezoelektrischen Transducerabschnitts 39 produzierten
elektrischen Echosignale werden über das Signalkabel 13 zur
Signaldetektionsschaltung 19 geführt. Weiterhin
werden unter Verwendung des Signalkabels 13 Antriebssignale
aus dem Signalgenerator 17 über den Antriebselementauswahlabschnitt 18 jeweils
zu den piezoelektrischen Vibratoren 26 des piezoelektrischen
Transducerabschnitts 39 geführt.
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In
der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10, wenn ein Antriebssignal
an einen piezoelektrischen Vibrator 26 der m-ten Spalte
und n-ten Zeile in jedem der piezoelektrischen Vibratoren 26 des
Ultraschall-Transducers 25 angelegt wird, wird der piezoelektrische
Vibrator 26 gestartet, um als eine piezoelektrische Substanz
zum Erzeugen der Ultraschallwelle zu wirken, und emittiert die Ultraschallwelle
U. Die emittierten Ultraschallwelle U bestrahlt den Inspektionsbereich 28 des
zu inspizierenden Objektes durch das Schuhelement 40 und
das Kopplungsmittel 41. Die Ultraschallwelle, mit der der
Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjektes 14 gescannt wird,
wird teils an der Dichtegrenzschicht des Inspektionsbereichs 28 reflektiert
und gibt reflektierte Echos. Die reflektierten Echos passieren das
Kopplungsmittel 41 und das Schuhelement 40 und
werden zum Ultraschall-Transducer 25 (Matrixsensor) zurückgeführt
und bei unterschiedlichem Timing jeweils durch die piezoelektrischen
Vibratoren 26 empfangen. Der piezoelektrische Vibrator 26 wendet
piezoelektrische Wandlung auf das reflektierte Echo an und erzeugt
ein elektrisches Signal (elektrisches Echosignal). Das elektrische
Echosignal wird über das Signalkabel 13 an die
Signaldetektionsschaltung 19 gesendet, durch welche das
elektrische Echosignal detektiert wird. Die Signaldetektionsschaltung 19 ist eine
Schaltung zum Detektieren eines vom reflektierten Echo abhängigen
elektrischen Signals, das durch den Ultraschall-Transducer 25 erzeugt
wird.
-
Eine
Mehrzahl von elektrischen Echosignalen der durch die Signaldetektionsschaltung 19 detektierten
elektrischen Echosignale zur Inspektion werden den entsprechenden
Verstärkern 31a, 31b, ... 31 zugeleitet,
die den Signalverarbeitungsabschnitt 20 bilden.
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Die
Verstärker 31a, 31b, ... 31i verstärken die
geführten elektrischen Echosignale und liefern die resultierenden
Signale an die A/D-Wandler 32a, 32b, ... 32i des
Signalverarbeitungsabschnitts 20. Die A/D-Wandler 32a, 32b,
... 32i wandeln die verstärkten elektrischen Echosignale
aus Analogsignalen in Digitalsignale um und leiten sie als die digitalen Echosignale
an die parallelen Prozessoren 33a, 33b, ... 33i des
Signalverarbeitungsabschnitts 20. Die parallelen Prozessoren 33a, 33b,
... 33i prozessieren die aus den A/D-Wandlern 32a, 32b,
... 32i gelieferten digitalen Echosignale und erzeugen
dadurch durch Visualisieren des internen Zustands des Inspektionsobjekts 14 (inspiziertes
Objekt) erhaltene Ultraschallbilddaten. Mehrere Teile von durch
die parallelen Prozessoren 33a, 33b, ... 33i produzierten Ultraschallbilddaten
werden durch den Integrationsprozessor 34 integriert, um
integrierte Ultraschallbilddaten zu erzeugen. Die integrierten Ultraschallbilddaten
werden der ersten Anzeigeeinheit 21 zugeführt.
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In
einem Fall, bei dem ein (nicht dargestellter) Multiplexer an der
Signaldetektionsschaltung 19 oder dem Signalverarbeitungsabschnitt 20 montiert ist,
gibt es keine Notwendigkeit für multiple parallele Prozessoren 33a, 33b,
... 33i und der Integrationsprozessor 34 und ein
einzelner paralleler Prozessor können die integrierten
Ultraschallbilddaten erzeugen.
-
Die
durch Verarbeiten des digitalisierten reflektierten Echos (digitales
Echosignal) im Signalverarbeitungsabschnitt 20 erzeugten
integrierten Ultraschallbilddaten werden an die erste Anzeigeeinheit 21 gesendet,
in der die integrierten Ultraschallbilddaten einer Visualisierungsverarbeitung
unterworfen werden und als ein Bild angezeigt werden.
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Andererseits
ist in der Ultraschallsondenvorrichtung 12 die zweite Anzeigeeinheit 36 integral
mit dem Ultraschall-Transducer 25 innerhalb des Sondenhalters 38 angeordnet.
Die durch Verarbeiten des digitalisierten Ultraschall-Echosignals
im Signalverarbeitungsabschnitt 20 erzeugten integrierten
Ultraschallbilddaten werden auch an die zweite Anzeigeeinheit 36 gesendet,
in der die integrierten Ultraschallbilddaten einer Visualisierungsverarbeitung
unterworfen werden und als ein Bild angezeigt werden.
-
Als
zweite Anzeigeeinheit 36 können eine Flüssigkristallanzeige,
eine LED (Light Emitting Diode), eine EL (Elektro-Lumineszenz),
ein VFD (Vacuum Fluorescent Display), ein PDP (Plasma Display Panel)
oder dergleichen verwendet werden.
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Die
erste Anzeigeeinheit 21 und die zweite Anzeigeeinheit 36 empfangen
aus dem Signalverarbeitungsabschnitt 20 die gemäß einem
Befehl, der aus der ersten Eingabeeinheit 23 oder der zweiten Eingabeeinheit 37 eingegeben
ist, erzeugten Ultraschallbilddaten und können damit ein
durch Visualisieren des internen Zustandes des Inspektionsobjekts 14 erzeugtes
Ultraschallbild, basierend auf einem aus der Steuerschaltung 22 erzeugten
Steuersignal, anzeigen.
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Die
in der ersten Anzeigeeinheit 21 und der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten
Ultraschallbilder werden durch zumindest ein Bild erzeugt, das ausgewählt
ist aus: einem reflektierten Echowellenformbild (A-Scope oder A-Scan)
von Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14;
ein Querschnittsbild (B-Scope oder B-Scan) im Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14; ein zweidimensionales Bild (C-Scope
oder C-Scan) vom reflektierten Echospitzenwert der Ultraschallwelle
U im Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14; ein
zweidimensionales Bild (D-Scope oder D-Scan) der reflektierten Echotiefe
der Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14; und
Informationen oder Daten als das Ergebnis des Extrahierens und Berechnens
von reflektierten Echodaten (Frontoberfläche, Defekt, Bodenoberfläche) der
Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des inspizierten
Objekts 14.
-
Durch
Prüfen der Spitzenposition des reflektierten Echowellenformbildes
(A-Scope oder A-Scan) der Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des in
der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten Inspektionsobjekts 14, können
die Frontoberfläche 14a, der interne Defekt 42 oder
die Bodenoberfläche 14b im Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14 an der Seite der Ultraschallsondenvorrichtung 12 überprüft
werden.
-
Weiterhin
kann aus dem Querschnittsbild (B-Scope oder B-Scan) im Inspektionsbereich 28 des in
der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten Inspektionsobjekts 14 an
der Seite der Ultraschallsondenvorrichtung 12 überprüft
werden, ob der Ultraschall-Transducer 25 korrekt zu einer
inspizierten Oberfläche im Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14 weist oder nicht, oder die Frontoberfläche 14a,
der interne Defekt 42 oder die Bodenoberfläche 14b im
Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjektes 14 können
auf Seite der Ultraschallsondenvorrichtung 12 überprüft
werden.
-
Weiterhin
kann aus dem zweidimensionalen Bild (C-Scope oder C-Scan) des reflektierten Echo-Spitzenwerts
der Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des in
der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten Inspektionsobjekts 14 das
zweidimensionale Bild der Echo-Intensität im Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14 auf Seite der Ultraschallsondenvorrichtung 12 überprüft
werden.
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Noch
weiterhin kann aus dem zweidimensionalen Bild (D-Scope oder D-Scan)
an reflektierter Echotiefe der Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14, das auf der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigt
ist, das zweidimensionale Bild von Tiefeninformation im Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjektes 14 auf Seite der Ultraschallsondenvorrichtung 12 überprüft
werden.
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Aus
den Informationen oder Daten als Ergebnis des Extrahierens und Berechnens
der reflektierten Echodaten (Frontoberfläche 14a,
interner Defekt 42, Bodenoberfläche 14b)
der Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des in
der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten Inspektionsobjekts 14 können verschiedene
Datenteile zur Größe, Position und dergleichen
des Defekts im Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14 auf
Seite der Ultraschallsondenvorrichtung 12 überprüft
werden.
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Die
zweite Eingabeeinheit 37 besteht beispielsweise aus einem
Druckknopfschalter mit einer Umschaltfunktion. In diesem Fall wird
die Inspektion durch die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 durch einen
ersten Druck auf den Knopf initiiert und die Inspektion durch die
Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 wird durch ein zweites
Drücken auf den Knopf beendet, und dadurch kann die Grundoperation
der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 durch Manipulieren
des einzelnen Druckknopfs durchgeführt werden. Weiterhin
beinhaltet die zweite Eingabeeinheit 37 beispielsweise
einen Auswahlschalter mit einer Umschaltfunktion und auf der zweiten
Anzeigeeinheit 36 angezeigte Ultraschallbilder können
sequentiell unter Verwendung des Auswahlschalters umgeschaltet werden.
Weiterhin beinhaltet die zweite Eingabeeinheit 37 beispielsweise
ein Paar von Druckknopfschaltern, die aus einem Additionsschalter
und einem Subtraktionsschalter aufgebaut sind.
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Bei
der zweiten Eingabeeinheit 37 wird eine Inspektionsbedingungseinstelleingabe
durch das Paar von Druckknopfschaltern durchgeführt. Beispiele
einer Inspektionsbedingungseinstellung beinhalten: Verstärkungseinstellung
des Ultraschall-Transducers 25; Einstellung der Anzahl
von Abtastungen, die bei der Mittelung von digitalen Echosignalen
verwendet werden, die zur Erzeugung der Ultraschallbilddaten verwendet
werden; und Justierung der Visualisierungsstartposition beim Erzeugen
eines Querschnittsbildes (B-Scope oder B-Scan) im Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14.
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Bei
der zweiten Eingabeeinheit 37 werden Einstellwerte der
Inspektionsbedingungen unter Verwendung des Paars von Druckknopfschaltern
addiert oder subtrahiert, wodurch die Inspektionsbedingungseinstelleingabe
durchgeführt wird.
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Die
Ultraschallsondenvorrichtung 12 enthält die zweite
Anzeigeeinheit 36 und die zweite Eingabeeinheit 37 und
entsprechend kann beim Durchführen einer nicht destruktiven
Inspektion durch die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 die Überprüfung
von Ultraschallbildern und die Manipulation der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 in
der Ultraschallsondenvorrichtung 12 mit dem Ultraschall-Transducer 25 kontinuierlich
durchgeführt werden. Der Bediener (Inspekteur) kann das
Objekt 14 inspizieren, indem er nur der Ultraschallsondenvorrichtung 12 Aufmerksamkeit
schenkt.
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2 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel
einer Konfiguration eines Sondenhalters illustriert, der die Ultraschallsondenvorrichtung
der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung bildet, bei der 2(A) eine
Aufsicht ist, 2(B) eine Frontansicht
ist und 2(C) eine Seitenansicht ist.
-
Der
Sondenhalter 38 hat, wie in den 2(A),
(B) und (C) illustriert, eine Kastenform, in der eine Ultraschallsensorhalterkammer 43 ausgebildet
ist, die eine in Richtung der Ausstrahlung der Ultraschallwelle
U auf das Inspektionsobjekt (zu inspizierendes Objekt) 14 geöffnete Öffnung
aufweist (gemäß der vorliegenden Ausführungsform
in einer Abwärtsrichtung im Sondenhalter 38).
Der Ultraschall-Transducer 25 ist in der Ultraschallsensorhalterkammer 43 so
enthalten, dass die Ultraschallsensoroberfläche des Ultraschall-Transducers 25 in
eine Richtung der Ausstrahlung der Ultraschallwelle U auf das Inspektionsobjekt 14 weist
(in einer Abwärtsrichtung im Sondenhalter 38 gemäß der vorliegenden Ausführungsform).
Weiterhin ist das Schuhelement 40 zwischen der Ultraschallsensoroberfläche
des Ultraschall-Transducers 25, der in der Ultraschallsensorhalterkammer 43 enthalten
ist, und der Oberfläche (untere Oberfläche) des
zum Inspektionsobjekt 14 orientierten Sondenhalters angeordnet.
Das Schuhelement 40 ist so angeordnet, dass es aus der unteren
Oberfläche des Sondenhalters 38 vorragt, und die
Ultraschallsondenvorrichtung 12 über dem Inspektionsobjekt 14 manipuliert
wird, kommt das Schuhelement 40 früher in Kontakt
mit dem Inspektionsobjekt 14 als die untere Oberfläche
des Sondenhalters 38. Der Öffnungsbereich des
Schuhelements 40 ist entsprechend der Größe
des Inspektionsbereichs 28 des Inspektionsobjekts 14 eingestellt
und die Höhe des Schuhelements 40 wird durch den
Abstrahlwinkel (Spreizwinkel) von aus dem piezoelektrischen Vibrator 26 emittierten
Ultraschallwellen bestimmt. Somit werden der Öffnungsbereich
und die Höhe der Ultraschallsensorhalterkammer 43 auf
einen erforderlichen Wert eingestellt, basierend auf dem Öffnungsbereich
und der Höhe des Schuhelements 40 und auf der
Größe des Ultraschall-Transducers 25.
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Weiterhin
ist die zweite Anzeigeeinheit 36 auf der oberen Oberfläche
des Sondenhalters 38 angeordnet. Beim Manipulieren der
Ultraschallsondenvorrichtung 12 über das Inspektionsobjekt 14 kann der
Bediener (Inspekteur) der Ultraschallsondenvorrichtung 12 leicht
die Ultraschallsondenvorrichtung 12 manipulieren, während
er ein durch Visualisieren des internen Zustands des Inspektionsobjekts 14 erhaltenes
Ultraschallbild unter Verwendung der zweiten Anzeigeeinheit 36 überprüft.
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Weiterhin
ist die zweite Anzeigeeinheit 37 auf der Rückoberfläche
des Sondenhalters 38 angeordnet. Beim Manipulieren der
Ultraschallsondenvorrichtung 12 über dem Inspektionsobjekt 14 kann
der Bediener (Inspekteur) der Ultraschallsondenvorrichtung 12 die
Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 manipulieren, während
er ein durch Visualisierendes internen Zustands des Inspektionsobjekts 14 unter Verwendung
der zweiten Anzeigeeinheit 36 erhaltenes Ultraschallbild überprüft,
oder auch einen Befehl eingeben, eine Inspektion zu starten oder
zu beenden, oder einen Befehl, Inspektionsbedingungen einzustellen, über
die zweite Eingabeeinheit 37.
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Der
Sondenhalter 38 kann durch Optimieren, basierend auf der
Form des Inspektionsobjekts 14 und der Richtung einer inspizierten
Oberfläche des Inspektionsobjekts 14 während
der Inspektion, während der Sondenhalter 38 verwendet
wird, der Öffnungsrichtung der Ultraschallsensorhalterkammer 43 im
Sondenhalter 38 und der Struktur der Oberflächen,
auf der die zweite Anzeigeeinheit 36 und die zweite Eingabeeinheit 37 angeordnet
sind, ausgebildet werden.
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Untenstehend
wird ein Ultraschallinspektionsverfahren unter Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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3 ist
eine schematische Ansicht, die ein Ultraschallinspektionsverfahren
bei der Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beim
Durchführen einer Ultraschallinspektion eines Inspektionsobjekts
(zu inspizierendes Objekt) 14 unter Verwendung der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10,
wie in 3 illustriert, platziert zuerst ein Bediener (Inspekteur)
M die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 um das Inspektionsobjekt 14 herum
oder platziert das Inspektionsobjekt 14 in der Nähe
der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Ultraschallinspektionsverfahrens
illustriert, das die Ultraschallinspektionsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung verwendet.
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Zuerst,
wie in 4 gezeigt, platziert in Schritt S1 der Bediener
(Inspekteur) M die Ultraschallsondenvorrichtung 12, die
die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 bildet, an einer
gewünschten Inspektionsposition des Inspektionsobjekts 14.
Spezifischer hält der Bediener M den Sondenhalter 38 der
Ultraschallsondenvorrichtung 12 mit den Händen und
platziert die Ultraschallsondenvorrichtung 12 an einer
gewünschten Inspektionsposition mit der unteren Oberfläche
des Sondenhalters 38 zum Inspektionsobjekt 14 hin
orientiert.
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Nachfolgend
führt in Schritt S2 der Bediener (Inspekteur) M eine Inspektionsbedingungseinstelleingabe über
ein Paar von Druckknopfschaltern durch, das aus einem Additionsschalter
und einem Subtraktionsschalter der zweiten Eingabeeinheit 37 aufgebaut
ist. Spezifischer manipuliert, während er den Sondenhalter 38 der
Ultraschallsondenvorrichtung 12 mit den Händen
hält, der Bediener M den Additionsschalter und den Subtraktionsschalter
der zweiten Eingabeeinheit 37, um beispielsweise die Verstärkung
des Ultraschall-Transducers 25, die Anzahl von beim Mitteln
von Digital-Echosignalen, die zur Erzeugung von Ultraschallbilddaten
verwendet werden, eingesetzten Abtastungen, einzustellen, oder justiert
die Visualisierungsstartposition bei der Erzeugung eines Querschnittbildes
(B-Scope oder B-Scan) im Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14.
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Nachfolgend
betrachtet in Schritt S3 der Bediener (Inspekteur) M die zweite
Anzeigeeinheit 37 und bestimmt, ob eine gewünschte
Anzeige erhalten worden ist oder nicht, und justiert die Inspektionsbedingungen.
Wenn eine gewünschte Anzeige erhalten worden ist, rückt
die Bedienung zu Schritt S4 fort. Ansonsten kehrt die Bedienung
zu Schritt S1 zurück und die Schritte S1 bis S3 werden
wiederholt, um die Inspektionsbedingungen zu justieren. In diesem
Fall manipuliert der Bediener (Inspekteur) M den Auswahlschalter
der zweiten Eingabeeinheit 37 und schaltet sequentiell
in der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigte Ultraschallbilder
um und bestimmt, ob eine gewünschte Anzeige erhalten worden
ist oder nicht. Diese Bestimmung, ob eine gewünschte Anzeige
erhalten worden ist oder nicht, wird durch Anzeigen, auf der zweiten
Anzeigeeinheit 36 eines reflektierten Echowellenformbildes
(A-Scope oder A-Scan) der Ultraschallwelle U im Inspektionsbereich 28 des Inspektionsobjekts 14 oder
eines Querschnittsbildes (B-Scope oder B-Scan) zum Inspektionsbereich 28 des
Inspektionsobjekts 14 durchgeführt.
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Noch
nachfolgend manipuliert in Schritt S4 der Bediener (Inspekteur)
M den Druckknopfschalter der zweiten Eingabeeinheit 37,
um einen Ultraschallinspektionsstartbefehl einzugeben.
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Nachfolgend
bewegt in Schritt S5 der Bediener (Inspekteur) M die Ultraschallsondenvorrichtung 12 in
einen gewünschten Bereich des Inspektionsobjekts 14,
während er die zweite Anzeigeeinheit 36 ansieht,
um dadurch den Inspektionsbereich 28 zu inspizieren und
zu scannen. Spezifischer veranlasst der Bediener M die Ultraschallsondenvorrichtung 12, eine
Oberfläche 14a des Inspektionsobjektes 14 in einem
gewünschten Bereich des Inspektionsobjekts 14 zu
scannen, während er den Sondenhalter 38 der Ultraschallsondenvorrichtung 12 mit
den Händen hält, und überprüft
Anwesenheit oder Abwesenheit eines internen Defekts 42,
während er die auf der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten
Ultraschallbilder betrachtet.
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Nachfolgend
manipuliert in Schritt S6, nach Beenden der Inspektion des gewünschten
Bereichs des Inspektionsobjekts 14, der Bediener (Inspekteur) M
den Druckknopfschalter der zweiten Eingabeeinheit 37, um
einen Ultraschallinspektionsbeendigungsbefehl einzugeben.
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Die
Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 funktioniert als eine
mit einem Ultraschallsensor versehene Ultraschallkamera, Ultraschallwellenform von
mehreren Tausend bis mehreren Zehntausenden von reflektierten Echos
können sofort gesammelt werden und ein Bildkommunikationsprozess
gestattet die Implementierung eines parallelen Arithmetikprozesses
zum Visualisieren, mit hoher Geschwindigkeit, des internen Defekts 42 des
Inspektionsobjekts 14 (der Zustand von Verbindungsregionen
oder Anwesenheit/Abwesenheit des Zustands von Schweißdefekten).
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Weiterhin
kann in der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 die interne
Struktur des Inspektionsobjektes 14 rasch als ein zwei-
oder dreidimensionales hoch sensitives Hochauflösungs-Ultraschallbild extrahiert
und angezeigt werden, und eine Hochgeschwindigkeitsinspektion von
einer Sekunde bis mehreren zehn Sekunden pro Bild kann damit implementiert
werden.
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Die
Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 und das die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 verwendende
Ultraschallinspektionsverfahren kann auf die Inspektion des Erhaltungszustands
von Schweißteilen/Anwesenheit oder Abwesenheit von Schweißdefekten
auf dem Gebiet der Automobiltechnik, Luftfahrt und Eisenbahn, angewendet
werden oder auf das Überwachen eines Zustands von Schweißteilen in
industriellen Gebieten von Anlagenbau, Schiffsbau und dergleichen.
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Bei
der Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist die Ultraschallsondenvorrichtung 12 mit
dem Vorrichtungskörper 11 über ein flexibles
Signalkabel 13 verbunden und bei der Ultraschallsondenvorrichtung 12 sind der
Ultraschall-Transducer 25, die zweite Anzeigeeinheit 36 und
die zweite Eingabeeinheit 37 integral innerhalb des Sondenhalters 38 von
Handflächengröße enthalten. Als Ergebnis
können die durch Visualisieren des internen Zustands des
Inspektionsobjekts 14 erhaltenen Ultraschallbilder unter
Verwendung der zweiten Anzeigeeinheit 36 überprüft
werden, während manuell die Ultraschallsondenvorrichtung 12 in
leichter und einfacher Weise längs der Oberfläche
des Inspektionsobjektes 14 bedient werden kann. Das heißt,
der Bediener (Inspekteur) M, der die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 verwendet,
kann eine Ultraschallinspektion durchführen, indem er nur
dem Ultraschall-Transducer 25 Aufmerksamkeit schenkt, ohne
eine andere Vorrichtung zu beachten, was die Inspektionsleistung
erleichtert.
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Weiterhin,
da der Ultraschall-Transducer 25, die zweite Anzeigeeinheit 36 und
die zweite Eingabeeinheit 37 integral innerhalb des Sondenhalters 38, der
in der Ultraschallsondenvorrichtung 12 beinhaltet ist,
enthalten sind, kann die Variation oder Änderung der durch
Veranlassen des Ultraschall-Transducers 25, über
das Inspektionsobjekt 14 zu scannen, erhaltenen Ultraschallbilder
und das Visualisieren des internen Zustandes des Inspektionsobjektes 14 in Echtzeit
mittels der aus dem Signalverarbeitungsabschnitt 20 gesendeten
und auf der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten Ultraschallbilder überprüft werden.
Entsprechend kann der die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 verwendende
Bediener (Inspekteur) M sofort den internen Defekt 42 (Abpellen, Hohlraum
oder dergleichen) oder den internen Zustand, wie etwa ein lose gewordener
Verbindungszustand, des Inspektionsobjekts 14 überprüfen,
ohne die Sichtlinie des Bedieners zu verändern, und kann auch
die Inspektion durchführen, während der Zustand
der Ultraschallbilder rückgekoppelt wird.
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Noch
weiterhin, da der Ultraschall-Transducer 25, die zweite
Anzeigeeinheit 36 und die zweite Eingabeeinheit 37 integral
innerhalb des Sondenhalters 38 enthalten sind, kann unter
Verwendung der aus dem Signalverarbeitungsabschnitt 20 gesendeten
und auf der zweiten Anzeigeeinheit 36 angezeigten Ultraschallbilder
der Bediener (Inspekteur) M die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 über
die zweite Eingabeeinheit 37 manipulieren, während
er in Echtzeit Variation oder Veränderung der durch Veranlassen
des Ultraschall-Transducers 25, über dem Inspektionsobjekt 14 zu
scannen, und dadurch Visualisieren des internen Zustands des Inspektionsobjekts 14 erhaltenen
Ultraschallbilder überprüft. Entsprechend kann
der die Ultraschallinspektionsvorrichtung verwendende Bediener (Inspekteur)
M unmittelbar den internen Defekt 42 (Abschälen,
Hohlraum oder dergleichen) oder den internen Zustand, wie etwa einen
abgelösten Zustand einer Verbindung, des Inspektionsobjekts 14 überprüfen,
ohne die Sichtlinie des Bedieners zu ändern, und der Bediener
kann auch die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 manipulieren,
um die Inspektion durchzuführen, während der Zustand
von Ultraschallbildern rückgekoppelt wird.
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Noch
weiterhin ist die zweite Anzeigeeinheit 36, die ein für
den Zweck der Inspektion des Inspektionsobjekts 14 geeignetes
Anzeigeverfahren verwendet, die Form des Sondenhalters 38,
oder dergleichen vorgesehen und für die Inspektion nützliche Daten
werden kollektiv angezeigt, so dass die Inspektion signifikant vereinfacht
und erleichtert werden kann.
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Gemäß der
Ultraschallinspektionsvorrichtung 10, dem Ultraschall-Transducer 25 und
dem Ultraschallinspektionsverfahren, die die Ultraschallinspektionsvorrichtung 10 verwenden,
können der interne Defekt 42 (Abschälen,
Hohlraum oder dergleichen) oder der interne Zustand, wie etwa ein
losgelöster Zustand einer Verbindung des zu inspizierenden
Objekts 14, effizient und genau durch einfache Manipulation
vor Ort oder am Herstellprozessort inspiziert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
-
Eine
Ultraschallinspektionsvorrichtung beinhaltet: eine Ultraschallsondenvorrichtung,
die einen Ultraschall-Transducer enthält; einen Antriebselementauswahlabschnitt,
der einen erforderlichen piezoelektrischen Vibrator des Ultraschall-Transducers auswählt;
eine Signaldetektionsschaltung, die ein elektrisches Signal detektiert,
abhängig vom reflektierten Echo einer aus dem ausgewählten
piezoelektrischen Vibrator emittierten Ultraschallwelle; einen Signalverarbeitungsabschnitt,
der Daten zu einem internen Bild des Inspektionsobjekts erzeugt,
basierend auf dem detektierten reflektierten Echo; eine zweite Anzeigeeinheit,
die mehrere Bilddatenteile kombiniert, die vom Signalverarbeitungsabschnitt
erfasst werden, und ein integriertes Visualisierungsdatenergebnis
anzeigt; und eine zweite Eingabeeinheit, die verwendet wird, um
einen Bedienbefehl, wie etwa eine Befehlseingabe zum Starten oder
Beenden einer Inspektion oder einen Befehl zum Einstellen von Inspektionsbedingung
verwendet wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2003-149213 [0002]
- - JP 2004-53360 [0002]
- - JP 2006-317417 [0002]
- - JP 8-122309 [0002]