JP2000206101A - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JP2000206101A
JP2000206101A JP11011272A JP1127299A JP2000206101A JP 2000206101 A JP2000206101 A JP 2000206101A JP 11011272 A JP11011272 A JP 11011272A JP 1127299 A JP1127299 A JP 1127299A JP 2000206101 A JP2000206101 A JP 2000206101A
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JP11011272A
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Yutaka Yamashita
豊 山下
Haruhiko Iizuka
晴彦 飯塚
Iwao Shimanuki
巌 島貫
Tatsuya Ono
達也 小野
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Toshiba Corp
Toshiba FA Systems Engineering Corp
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Toshiba Corp
Toshiba FA Systems Engineering Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シングルタスクオペレーティングシステムお
よびマルチタスクオペレーティングを巧みに組み合わせ
ることで、探傷走査における高速制御を可能にすると共
に、高解像度の画像表示により探傷結果を正確に判定す
ること。 【解決手段】 超音波探傷装置は探触子4、3軸駆動系
5、ドライバユニット6、超音波探傷器7、制御用計算
機11、操作用計算機12および画像処理用計算機13
を備える。制御用計算機11はシングルタスクオペレー
ティングシステムを内蔵し、操作用計算機12、画像処
理用計算機13はマルチタスクオペレーティングシステ
ムを内蔵する。制御用計算機11が走査制御を実行し、
走査用計算機12が探傷データからリアルタイムでの画
像表示を実行し、制御用計算機13が同一探傷データか
ら画像処理を行って適宜画像表示を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は被検体内の空洞欠
陥、接着剥離欠陥等を、たとえば反射法および透過法等
を用いて非破壊検査するのに用いられる超音波探傷装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の水浸探傷方式により自動検査を行
うために利用される超音波探傷装置の一例を図4に示し
てる。この超音波探傷装置は周辺装置として、水を溜め
るための容器1および容器1内の底部に沈められたワー
ク支持台2、またワーク支持台2に載置される、被検体
であるワーク3を備えている。
【0003】さらに、超音波探傷装置はワーク3に超音
波を発射し、反射波を受波する探触子4、探触子4を
X、YおよびZ軸方向に動作させる3軸駆動系5、3軸
駆動系5を駆動するためのドライバユニット6、探触子
4と接続する超音波探傷器7、装置の制御および探傷デ
ータの画像処理を行うための計算機8、計算機8からの
情報に基づいて印刷を行うプリンタ9および計算機8と
接続する操作ペンダント10から構成されている。
【0004】このような構成において、計算機8からの
動作指令をドライバユニット6に与え、探触子4を容器
1内のワーク3の近くに移動させ、Z軸方向の位置を調
整して探触子4のワーク探傷領域への焦点を合わせる。
さらに、計算機8の入力手段を用いてワーク3上の任意
の探傷範囲および探傷ピッチを設定する。さらに、計算
機8から超音波探傷器7に走査指令を与え、探触子4か
ら超音波を発射し、ワーク3から反射波を受波しつつ、
X−Y軸方向に走査して探傷する。
【0005】この走査中、設定ピッチ毎に探触子4で得
た探傷データが超音波探傷器7から計算機8に伝送され
る。計算機8に入力された探傷データはA−D変換によ
り2値の数値列からなるバイナリデータに変換される。
このデータを処理して大小(探傷エコーの強弱)を階調
色別とした探傷画像表示がリアルタイムで計算機8のデ
ィスプレイに表示される。探傷終了後に、すべてのデー
タは探傷データファイルとして保存される。
【0006】一方、上述した方法で得られるディスプレ
イの表示画面の一例を図5に示している。探傷表示はX
軸方向のピッチ点の探傷データ毎に1ドットずつ表示
し、X軸方向の1ストロークSxの走査が終了すると、
Y軸方向に1ピッチPyだけ移動し、X軸の逆方向でも
同じように1ドットずつ表示する。この方法でY軸方向
の探傷ストローク範囲Ryまで繰り返し、探傷データの
リアルタイムによる表示を可能にしている。なお、図
中、符号Sは階調色別スケールを示している。
【0007】ちなみに、保存された探傷データファイル
は計算機8で階調色別探傷画像として再現表示すること
が可能で、画像の任意の拡大・縮小、画像の任意方向へ
のスクロール移動、任意の2点間距離表示、表示画像上
の欠陥部の面積表示、画像の印刷等の画像処理も行うこ
とができるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した計
算機8の様々な制御および画像処理の中心となる役割を
担うオペレーティングシステム(以下、OSと称する)
には、MS−DOS(登録商標)等のシングルタスクO
Sを内蔵するものが大部分である。このシングルタスク
OSにおいてはプログラム実行が逐次処理となるために
探傷制御にとっては適した処理方法である。
【0009】すなわち、逐次処理を行う場合、計算機用
中央演算処理装置(CPU)の高速化により超音波探傷
装置は高速制御への対応が可能で、たとえば走査速度を
500mm/sec.、走査ピッチ2mmとすれば、デ
ータ処理のサンプリング時間は2/500=4mse
c、となるも、性能上は1msec.以下のサンプリン
グ時間でも追従することができる。しかし、一方、従来
のシングルタスクOSではWINDOWS(登録商標)
等のマルチタスクOSと比べてディスプレイ上での画像
の解像度が低く、探傷結果の詳細な表示を得ることが難
しく、画像処理には適さないという、難点がある。
【0010】一方、超音波探傷装置の駆動制御に用いら
れるOSとして、WINDOWS等のマルチタスクの可
能なOSでは探傷データの取り込み、A−D変換、ディ
スプレイへのリアルタイム表示を割り込み処理で行うと
しても、10msec.程度が限界であり、上述した4
msec.のサンプリング時間の制御にも追従すること
ができない。このような理由から、WINDOWSは高
速走査には適さないと考えられる。
【0011】しかし、高解像度表示が可能なWINDO
WSにおいてはディスプレイ上での画像表示でシングル
タスクOSを内蔵するものの表示画像と比べて格段に高
解像度で詳細な画像が得られるという、利点がある。
【0012】本発明の目的はシングルタスクOSおよび
マルチタスクOSを巧みに組み合わせることで、探傷操
作における高速制御を可能にすると共に、高解像度の画
像表示により探傷結果を正確に判定することのできる超
音波探傷装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は探
触子と、この探触子を通して超音波を被検体に発射し、
内部にある欠陥を探傷する超音波探傷器と、被検体に対
する探触子の位置を3次元にわたり定める3軸駆動系
と、動作指令に応じて3軸駆動系を動作させるドライバ
ユニットと、シングルタスクオペレーティングシステム
を内蔵する制御用計算機と、マルチタスクオペレーティ
ングシステムを内蔵する操作用計算機と、マルチタスク
オペレーティングシステムを内蔵する画像処理用計算機
とを備え、制御用計算機が探触子の自動操作により探傷
データを得る走査制御を実行し、操作用計算機が制御用
計算機から与えられる探傷データに基づいてリアルタイ
ムでの画像表示を実行し、画像処理用計算機が制御用計
算機から与えられる同一の探傷データに基づいて画像処
理を行って適宜処理画像表示を実行するように構成した
ものである。
【0014】上記構成からなる超音波探傷装置において
は走査制御を高速制御に最適なOSを内蔵する制御用計
算機で実行し、得られた探傷データに基づくリアルタイ
ムの画像表示を画像表示機能の優れたOSを内蔵する操
作用計算機で実行し、また、得られた同一の探傷データ
に基づく画像処理の実行を経る画像表示を画像表示機能
の優れたOSを内蔵する画像処理用計算機で実行するの
で、高速の走査制御を果たすことができると共に、リア
ルタイムの画像表示を高解像度で表示することができ、
また、画像処理の実行を経て発見しにくい欠陥を確実に
表示することが可能になる。
【0015】また、請求項2に係る発明は画像処理用計
算機が与えられる探傷データの画像処理を行う画像処理
手段を有し、画像処理手段はディスプレイの表示画像に
存在する欠陥が縮小表示によって視認不可能となったと
き、欠陥部のみを拡大して強調表示するための欠陥強調
表示機能を備えるものである。
【0016】上記構成からなる超音波探傷装置において
はディスプレイの表示画像に存在する欠陥が縮小表示の
結果、消えてしまい、あるいは視認できない程小さくな
るときも、欠陥部を拡大して強調表示することが可能に
なる。これにより、全体画像表示における欠陥位置を極
めて容易に突き止めることができる。
【0017】さらに、請求項3に係る発明は単一のチャ
ンネルで探触子と結ぶ超音波探傷器に代えて、それぞれ
のチャンネルで探触子と結ぶように構成される多チャン
ネル式超音波探傷器を備え、それぞれのチャンネルでの
被検体の走査によって得た探傷データをつなぎ合わせる
ことで、被検体のための1つの探傷データとして扱うよ
うにしたことを特徴とするものである。
【0018】上記構成からなる超音波探傷装置において
は複数個の探触子を用いて被検体の探傷範囲を分割して
走査することができる。これにより、個々探触子の探傷
範囲が小さくなり、走査に要する時間を大きく短縮する
ことが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図1において、超音波探傷装置は探触子
4、3軸駆動系5、ドライバユニット6、超音波探傷器
7、制御用計算機11、操作用計算機12および画像処
理用計算機13を備えている。制御用計算機11はドラ
イバユニット6および超音波探傷器7および操作ペンダ
ント10と接続されている。画像処理用計算機13はプ
リンタ9と接続されている。
【0020】さらに、制御用計算機11はシングルタス
クOSを内蔵し、操作用計算機12および画像処理用計
算機13はマルチタスクOSを内蔵している。
【0021】本実施の形態は上記構成からなり、ワーク
3の内部欠陥を探傷するにあたり、制御用計算機11か
らの動作指令がドライバユニット6に与えられ、ドライ
バユニット6から3軸駆動系5のZ軸を動作させる指令
が駆動モータ(図示せず)に与えられる。Z軸の移動に
従って探触子4がワーク3に近づき、焦点を合わせてZ
軸が固定される。ワーク3への探傷子4の焦点合わせ動
作は、ペンダント10の手動操作により動作あるいは、
制御用計算機11に内蔵された制御ソフトプログラムの
自動制御による動作により行われる。さらに、ワーク3
上の探傷範囲および探傷ピッチが制御用計算機11の入
力手段で設定される。さらに、超音波探傷器7に走査指
令が与えられ、探触子4による自動走査が始まる。
【0022】この走査によって得られた探傷データは、
超音波探傷器7あるいは制御用計算機11によってA−
D変換されて制御用計算機11から操作用計算機12お
よび画像処理用計算機13にも同時に伝送される。操作
用計算機12では伝送された探傷データに基づいて階調
色別による画像表示のための処理を行って結果をディス
プレイ上に表示する。
【0023】画像表示方法は原則として伝送される1デ
ータを1ドットで表示するのが望ましいが、マルチタス
クOSの処理では走査速度を高速とした場合に表示処理
が間に合わないことが起こり得る。この場合、ある程度
のデータ量、たとえばX軸方向の1ストロークの走査を
終了した時点で制御用計算機11から操作用計算機12
へ1ストローク分のデータをまとめて伝送し、画像表示
のための処理を行ってティスプレイに表示する。
【0024】また、探傷データの保存については走査の
1ストロークずつのデータを探傷データファイル保存す
るか、または走査終了後に全探傷データを探傷データフ
ァイルに保存する。
【0025】一方、画像処理用計算機13では操作用計
算機12が制御用計算機11からの探傷データを受信す
るのと同じタイミングで制御用計算機11から同一の探
傷データを受信する。探傷データの保存についても、操
作用計算機12と同一の処理機能を用いて全く同様に処
理する。
【0026】この画像処理用計算機13は探傷データフ
ァイルを作成する以外に、画像処理機能として表示画像
における欠陥表示を強調表示するための欠陥強調表示機
能を有する。この機能は、たとえば探傷データをディス
プレイ上に縮小表示した場合、1データ1ドットの原画
像表示上では表示可能な大きさの欠陥が消えてしまう
か、あるいは視認不可能な程小さくなる可能性があるこ
とから、欠陥部を視認可能な大きさに拡大して表示する
ものである。
【0027】図2(a)(b)(c)に欠陥強調表示機
能を用いてディスプレイ上に表示する過程を示してい
る。探傷データ量が膨大であるとき、原画像をそのまま
表示させると、図2(a)に示すように、欠陥Dは明瞭
に表示できるものの、原画像Poがディスプレイで表示
できる領域Iを超えてしまう。さらに、ディスプレイで
表示できる領域Iに収まるように画像を縮小して表示さ
せると、図2(b)に示すように、全体の表示は可能に
なるが、縮小画像Psが小さくなることにより縮小した
欠陥Dsも消えてしまうか、あるいは1ドット程度の視
認できない大きさになってしまう。
【0028】これに対して、欠陥強調処理を行って表示
させると、図2(c)に示すように、全体の表示はその
ままで、欠陥部のみを拡大して強調する欠陥Deとして
表示することが可能になる。これにより、全体画像表示
における欠陥位置を容易に突き止めることができる。
【0029】このように、本発明の形態においては走査
制御については高速制御に最適なOSを内蔵する制御用
計算機11で実行し、得られた探傷データのリアルタイ
ムの画像表示および画像処理の実行を経る画像表示につ
いては高解像度で表示できる、画像表示機能の優れたO
Sを内蔵する操作用計算機12および画像処理用計算機
13で実行するので、高速の走査制御を果たすことがで
きると共に、リアルタイム画像表示を高解像度で表示す
ることができ、また、画像処理の実行を経て発見しにく
い欠陥を確実に表示することが可能になる。
【0030】また、特に、画像処理における欠陥強調表
示機能により探傷結果の縮小表示画像上にて欠陥の所在
を容易に突き止めることができる。
【0031】さらに、本発明の他の実施の形態を説明す
る。超音波探傷器は単一のチャンネルで探触子4と結ぶ
超音波探傷器7に代えて、それぞれのチャンネルで探触
子と結ぶように構成され多チャンネル式超音波探傷器が
用いられる。本実施の形態のものは3チャンネル有し、
3個の探触子(図示せず)とそれぞれ結ばれており、チ
ャンネル毎に探触子からの探傷データを得るようになっ
ている。
【0032】図3に探傷データのリアルタイムでの画像
表示例を示している。Y軸方向の探傷ストローク範囲R
yに対して3個の探触子が割り当てられる。それらの探
傷開始位置から探傷終了点まで走査によって得た探傷デ
ータが表示される。最後に、3個の探触子で得た探傷デ
ータがつなぎ合わされ、全体の探傷データとして表示さ
れるようになっている。
【0033】データ処理については走査時には3個の探
触子分の探傷データファイルを作成し、それぞれに探傷
データを書き込む。その後、終了時に全体の探傷データ
を1個の探傷データファイルとするためにつなぎ合わせ
て保存する。
【0034】なお、本実施の形態は多チャンネル式超音
波探傷器によらないときは同時に走査する探触子の数に
合わせて単一チャンネルの超音波探傷器を設けるように
してもよい。
【0035】本実施の形態によれば、複数個の探触子を
用いてワークの探傷範囲を分割して走査することが可能
で、個々の探触子の探傷範囲が小さくなり、走査に要す
る時間を大きく短縮することができる。
【0036】
【発明の効果】本発明においては、高速の走査制御を果
たすことができると共に、リアルタイムの画像表示を高
解像度で表示することができ、また、画像処理の実行を
経て発見しにくい欠陥を確実に表示することが可能にな
る。したがって、本発明によれば、損傷結果について極
めて正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波探傷装置の実施の形態を示
す構成図。
【図2】(a)(b)(c)は欠陥を欠陥強調表示機能
を用いてディスプレイ上に表示する過程を説明するため
の説明図。
【図3】本発明の他の実施の形態に係る探傷データのリ
アルタイムでの表示例を示す説明図。
【図4】従来の超音波探傷装置の一例を示す構成図。
【図5】従来の探傷データのリアルタイムでの表示例を
示す説明図。
【符号の説明】
3 ワーク 4 探触子 5 3軸駆動系 6 ドライバユニット 7 超音波探傷器 11 制御用計算機 12 操作用計算機 13 画像処理用計算機
フロントページの続き (72)発明者 飯塚 晴彦 東京都府中市晴見町2丁目24番地の1 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 島貫 巌 東京都府中市晴見町2丁目24番地の1 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 小野 達也 東京都府中市晴見町2丁目24番地の1 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 Fターム(参考) 2G047 AB07 BA01 BA03 BC09 DB14 EA07 EA09 EA10 EA11 GG19 GH06 GH08 GH10 GH12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 探触子と、この探触子を通して超音波を
    被検体に発射し、内部にある欠陥を探傷する超音波探傷
    器と、該被検体に対する前記探触子の位置を3次元にわ
    たり定める3軸駆動系と、動作指令に応じて該3軸駆動
    系を動作させるドライバユニットと、シングルタスクオ
    ペレーティングシステムを内蔵する制御用計算機と、マ
    ルチタスクオペレーティングシステムを内蔵する操作用
    計算機と、マルチタスクオペレーティングシステムを内
    蔵する画像処理用計算機とを備え、前記制御用計算機が
    前記探触子の自動操作により探傷データを得る走査制御
    を実行し、前記操作用計算機が該制御用計算機から与え
    られる探傷データに基づいてリアルタイムでの画像表示
    を実行し、前記画像処理用計算機が該制御用計算機から
    与えられる同一の探傷データに基づいて画像処理を行っ
    て適宜画像表示を実行するように構成されてなる超音波
    探傷装置。
  2. 【請求項2】 前記画像処理用計算機が与えられる探傷
    データの画像処理を行う画像処理手段を有し、前記画像
    処理手段はディスプレイの表示画像に存在する欠陥が縮
    小表示によって視認不可能となったとき、該欠陥部を拡
    大して強調表示するための欠陥強調表示機能を備えるこ
    とを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。
  3. 【請求項3】 単一のチャンネルで前記探触子と結ぶ該
    超音波探傷器に代えて、それぞれのチャンネルで探触子
    と結ぶように構成される多チャンネル式超音波探傷器を
    備え、それぞれのチャンネルでの該被検体の走査によっ
    て得た探傷データをつなぎ合わせることで、該被検体の
    ための1つの探傷データとして扱うようにしたことを特
    徴とする請求項1または2記載の超音波探傷装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100362344C (zh) * 2002-12-13 2008-01-16 攀枝花钢铁有限责任公司 钢轨在线超声波探伤方法及其装置
JP2012074045A (ja) * 2011-10-19 2012-04-12 Panasonic Electric Works Sunx Co Ltd 画像検査システム
CN104359983A (zh) * 2014-11-03 2015-02-18 中国铁道科学研究院 一种钢轨探伤装置的对中系统及方法

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