JP2005351864A

JP2005351864A - ３次元超音波画像化装置

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Publication number: JP2005351864A
Application number: JP2004175873A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Katayama; 雅弘片山; Hiroichi Karasawa; 博一唐沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-06-14
Also published as: WO2005121771A1; EP2982972B1; KR100927365B1; EP1757928B1; EP1757928A1; US8020445B2; CN101477085A; US20080245150A1; EP2982972A1; CN101477085B; CN1985165A; JP4564286B2; KR20070027702A; EP1757928A4; CN1985165B

Abstract

【課題】検査対象物の超音波による内部検査の精度を向上させ、自動判定が可能な３次元超音波画像化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る３次元超音波画像化装置１０は、複数の圧電振動子２２を有する超音波トランスジューサ１１と、この超音波トランスジューサから超音波を発振させる圧電振動子２２を選択する駆動素子選択部１３と、選択された圧電振動子から発振される超音波を検査対象物１４に入射させ、この検査対象物１４からの反射エコーを受信し、その反射エコーの電気信号を検出する信号検出回路１６と、検出された反射エコーの電気信号を並列演算処理により、３次元画像化データＩを生成する信号処理部１７と、この信号処理部１７からの３次元画像化データＩを取り込み、このデータＩの画像化強度分布を平坦化するように、前記３次元画像データＩの画像輝度補正を行ない、補正結果を表示する表示処理装置１８とを有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象物の内部構造、接合部の状態、欠陥の状態を超音波を用いて非破壊検査する３次元超音波検査技術に係り、特に、検査対象物内の欠陥、剥離、酸化膜、ボイド等の異物や接合部の剥れの状態を３次元的に可視化する３次元超音波画像化装置に関する。

この種の３次元超音波画像化装置として、特開２００３−１４９２１３号公報（特許文献１）および特開２００４−５３３６０号公報（特許文献２）に開示された立体的な超音波検査技術が存在する。

この３次元超音波画像化装置は、多数の圧電振動子をマトリクス状またはアレイ状に平面配置した超音波トランスジューサを備え、この超音波トランスジューサから検査対象物に送受信される超音波を用いて検査対象物の内部構造や欠陥、ボイド、酸化膜、剥れ等の状態を３次元的に可視化し、検査対象物を非破壊にて検査することができるようになっている。

多数の圧電振動子を備えた超音波トランスジューサによる３次元超音波画像化装置では、複数の音響特性を有する検査対象物の層構造や、検査対象物内の欠陥やボイド、剥れ等の状態を超音波により可視化できるが、超音波トランスジューサの受信エコー信号を処理して得られる３次元画像データに、超音波の送受信パターンに応じて画像化結果が不均一となるため、正確な定量的な検査対象物の品質の良否判断が困難となり、検査結果を目視により判定する必要があり、個人差によるバラツキが生じていた。
特開２００３−１４９２１３号公報特開２００４−５３３６０号公報

従来の３次元画像化処理装置において、超音波トランスジューサから送受信される超音波の受信エコー信号を処理して得られる検査対象物の３次元画像化データの超音波画像では、
（１）超音波の送受信バターンに応じて３次元超音波画像の画像化データが不均一になり、検査対象物を客観的で定量的な検査が困難である。
（２）検査対象物内の欠陥を目視にて判定するため、時間と人手がかかり、検査の判定条件にバラツキが生じてしまう課題があった。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、検査対象物の超音波による内部検査の精度を向上させ、検査対象物の品質の良否を自動判定することが可能な３次元超音波画像化装置を提供することを目的とする。

本発明に係る３次元超音波画像化装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、複数の圧電振動子をマトリクス状またはアレイ状に配設した超音波トランスジューサと、この超音波トランスジューサから圧電振動子に接続され、複数の圧電振動子のうち超音波を発振させる圧電振動子を選択する駆動素子選択部と、この起動素子選択部に選択された圧電振動子から発振される超音波を音響伝播媒体を介して検査対象物に入射させ、この検査対象物からの反射エコーを受信し、その反射エコーの電気信号を検出する信号検出回路と、検出された反射エコーの電気信号を並列演算処理により、検査対象物の内部を予め区画された３次元画像化領域内のメッシュに対応させて３次元画像化データを生成する信号処理部と、この信号処理部からの３次元画像化データを取り込み、前記検査対象物表面の平面方向の画像化強度分布を平坦化するように、前記３次元画像データの画像輝度補正を行ない、補正結果を表示する表示処理装置とを有するものである。

また、本発明に係る３次元超音波画像化装置は、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、前記表示処理装置は、前記信号処理部から取り込んだ３次元画像化データの検査対象物表面の画像化強度分布を平坦化するように設定した平面（Ｘ，Ｙ）方向の補正関数を３次元画像化データの値に乗算して３次元画像化データの輝度補正を行なう輝度補正回路と、この輝度補正回路で輝度補正された３次元画像化データを表示する表示部とを備えたものである。

また、本発明に係る３次元超音波画像化装置は、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、前記表示処理装置は、検査対象物の３次元画像化領域内のメッシュに対応した３次元画像化データをスライス画像として平面方向にスライスしたスライス画像を作成し、各スライス画像の設定値以上の強度の画像化メッシュ数を計算し、欠陥等の異常部の位置および面積から検査対象物の異常判定を行なう演算判定回路を備え、この判定結果を表示部に表示するようにしたものである。

また、本発明に係る３次元超音波画像化装置は、上述した課題を解決するために、請求項４に記載したように、前記表示処理装置は、検査対象物の３次元画像領域内のメッシュに対応した３次元画像化データの値を、事前に取得した正常なワークの３次元画像化データから得られた標準画像化データと比較し、そのデータ差分で得られる設定値以上の画像化メッシュ数とその面積または体積から異常判定を行なう差分判定回路を備え、この判定結果を表示部に表示するようにしたものである。

本発明は、超音波トランスジューサを有する３次元超音波画像化装置で合成された３次元画像化データを補正し、より均一で見易い表示画像を提供することができ、また、検査対象物の内部欠陥やボイド等の異常部を客観的にかつ定量的に表示することができ、検査対象物の品質の良否を迅速かつ正確に、定量的に自動判定することができる。

本発明に係る３次元超音波画像化装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る３次元超音波画像化装置の一実施形態を示す構成図である。

３次元超音波画像化装置１０は、検査対象物の内部構造や欠陥形状を精細に立体画像化できる超音波カメラとして機能する。３次元超音波画像化装置１０は、超音波振動と電気信号を相互変換させ、所要周波数の超音波を送受信させる超音波トランスジューサ１１と、この超音波トランスジューサ１１を駆動させる駆動信号を発生させる信号発生部１２と、信号発生部１２からの駆動信号を選択し、超音波トランスジューサ１１の圧電振動子を選択的に駆動させる駆動素子選択部１３と、超音波トランスジューサ１１から発振される超音波を検査対象物１４の検査領域１５に照射し、この検査領域１５からの反射エコーの電気信号を超音波トランスジューサ１１を介して検出する信号検出回路１６と、この信号検出回路１６で検出された反射エコーの電気信号を並列演算処理して３次元（３Ｄ）超音波画像データを生成させる信号処理部１７と、この信号処理部１７で処理された３次元超音波画像化データや表示画像の補正処理および比較処理を行ない、検査対象物１４の内部欠陥２８の状態を自動的に精度よく判定し、判定結果を表示させる表示処理装置１８とを備える。

また、３次元超音波画像化装置１０は、検査対象物１４の内部構造を高感度・高解像度の３次元超音波画像として迅速に取り出して、表示させることができ、１画像当り１秒乃至数１０秒の高速検査が可能であり、超音波検査用センサ装置２０を備える。この超音波検査用センサ装置２０は、超音波を送受信させる超音波センサとしての超音波トランスジューサ１１を備え、この超音波トランスジューサ１１のセンサ面である発受信面に音響伝播媒体２１が密着せしめられる。

この３次元超音波画像化装置１０は、自動車業界、航空業界、鉄道業界の溶接部の保全状態や溶接欠陥有無の探傷やプラント業界や造船業界の溶接部の状態観察に応用することができる。

超音波トランスジューサ１１は、圧電素子としての多数の圧電振動子２２をｍ行ｎ列のマトリクス状に独立して整列配置させたマトリクスセンサからなる超音波センサとして構成される。この超音波センサ１１を備えた超音波カメラ（３次元超音波画像化装置１０）により、数千乃至数万の反射エコーの超音波波形を瞬時に収集し、画像合成処理により、検査対象物１４の内部構造、接合領域１５の状態や溶接欠陥の有無や状態を高速で画像化処理することができる。

超音波トランスジューサ１１の各圧電振動子２２には、信号発生部１２で発生した駆動信号が駆動素子選択部１３により選択されて加えられる。駆動素子選択部１３の選択により各圧電振動子２２の駆動順序が１個ずつあるいは複数個ずつ決定され、各圧電振動子２２は所要の駆動タイミングで駆動される。圧電振動子２２はマトリクス状に配設される代りに、一列にあるいは十字のライン状にアレイ配列させ、アレイセンサを構成してもよい。超音波トランスジューサ１１を構成する超音波センサは、マトリクスセンサであっても、アレイセンサであってもよい。

超音波トランスジューサ１１は超音波のセンサ面である発受信面、具体的には、検査対象物１４側に液体あるいは固体の音響伝播媒体２１がシュー部材として密着される。音響伝播媒体２１と検査対象物１４との間には超音波の音響的整合をとるカップラント２４が必要に応じて設けられる。カップラント２４には、揮発性の低いゲル状の液体あるいは固体で形成される。音響伝播媒体２１が液体の場合には、カップラント２４は不要となる。

また、シュー部材としての音響伝播媒体２１は全体的にボックス状となり、その開口面積は、検査対象物１４の検査領域（ターゲット領域）１５の大きさに応じて形成され、音響伝播媒体２１の高さは、圧電振動子２２から発振される超音波の発振角度（拡がり角度）により決定される。

検査対象物１４は、例えばスポット溶接にて接合された２枚の板状構造物１４ａ，１４ｂを対象とし、この板状構造物１４ａ，１４ｂの検査領域１５は、３次元超音波画像化装置１０により超音波を用いて非破壊にて内部検査される。検査対象物１４は、３枚以上の板状構造物を重ね合せて溶接した多層構造物を用いてもよい。検査対象物１４は、金属材料であっても、樹脂材料であっても被検体であってもよい。

一方、超音波トランスジューサ１１に駆動信号を作用させる信号発生部１２は、圧電振動子２２の圧電体を駆動させて超音波を発生させるべく、外部電圧の印加により、パルス状あるいは連続した駆動信号を発生させる。発生した駆動信号は駆動素子選択部１３により駆動させるｍ行ｎ列目の圧電振動子２２ｍｎが選択されると、選択された圧電振動子２２ｍｎに駆動信号が所要のタイミングで加えられる。駆動素子選択部１３は、駆動すべき１つまたは複数の圧電振動子２２ｍｎを所要のタイミングで順次選択しており、選択された圧電振動子２２ｍｎに信号発生部１２からの駆動信号が加えられると、圧電振動子２２ｍｎが駆動され、圧電体としての性質から超音波Ｕを検査対象物１４に向けて発振させるようになっている。

超音波トランスジューサ１１の各圧電振動子２２から順次発振された超音波は、シュー部材としての音響伝播媒体２１を通り、カップラント２４を経て検査対象物１４の検査領域１５内部に入射され、検査領域１５の各境界層で反射する。

検査対象物１４の表面２５、境界面（検査対象物１４ａの底面、検査対象物１４ｂの表面）２６、底面２７、欠陥部２８等の各境界層で反射した超音波の反射エコーは、検査対象物１４から音響伝播媒体２１を経て超音波センサである超音波トランスジューサ１１の各圧電振動子２２に時間差をもってそれぞれ受信され、各圧電振動子２２を振動させて反射エコーの電気信号に変換せしめられる。反射エコーの電気信号は、続いて信号検出回路１６に入力され、ここで反射エコーの電気信号が圧電振動子２２毎に検出される。

この３次元超音波画像化装置１０は、超音波トランスジューサ１１の各圧電振動子２２のうち、駆動素子選択部１３で選択されたｍ行ｎ列目の圧電振動子２２ｍｎに駆動信号が加えられると、この圧電振動子２２ｍｎが作動して超音波Ｕを発振させる。この発振した超音波Ｕは音響伝播媒体２１や必要に応じて設けられるカップラント２４を経て検査対象物１４の検査領域１５に照射される。検査対象物１４の検査領域１５を照射した超音波Ｕは、検査領域１５の密度的境界層から一部が反射して反射エコーとなり、この反射エコーは、カップラント２４、音響伝播媒体２１を通ってマトリクスセンサ（超音波トランスジューサ）１１に戻され、各圧電振動子２２に時間差を持ってそれぞれ受信される。各圧電振動子２２による圧電変換により、反射エコーは電気信号となって信号検出回路１６に送られ、検出される。

超音波トランスジューサ１１は、各圧電振動子２２に、駆動信号選択部１３で駆動信号を順次作用させることにより、各圧電振動子２２は、所要のタイミングで順次駆動され、各圧電振動子２２から発振された超音波の反射エコーを、超音波センサであるマトリクスセンサ１１でそれぞれ２次元的に受信する。

マトリクスセンサ１１は圧電振動子２２のｍ行ｎ列が、例えば１０×１０個であるとすると、１００個の圧電振動子２２がマトリクス状に配設され、各圧電振動子２２ｍｎが駆動素子選択部１３により順次駆動される。各圧電振動子２２に駆動信号が順次加えられるとその駆動タイミングで各圧電振動子２２から超音波Ｕが順次発振せしめられる。各圧電振動子２２から順次発振された超音波の反射エコーを超音波センサであるマトリクスセンサ１１で順次受信し、その受信信号である反射エコーの電気信号をその都度信号検出回路１６に送るようになっている。

このため、信号検出回路１６には、超音波トランスジューサ１１の作動によりマトリクス状配列の個々の圧電振動子２２から発振された超音波の反射エコーをマトリクスセンサ１１で２次元的に受信する。マトリクスセンサ１１は超音波を発振する個々の超音波振動子２０ｍｎ分の反射エコーをそれぞれ受信し、反射エコーの電気信号として信号検出回路１６に送られ、この信号検出回路１６を経て信号処理部１７に送られる。

信号検出回路１６は、マトリクスセンサ１１で発生する反射エコーの電気信号を検出するものである。検出された電気信号のうち、検査に必要な複数のものは、増幅器３１ａ，３１ｂ，…，３１ｉを経て信号処理部１７にそれぞれ導かれる。増幅器３１ａ，３１ｂ，…，３１ｉは信号処理部１７に備えてもよい。

増幅器３１ａ，３１ｂ，…，３１ｉは、導かれた反射エコーの電気信号を、信号処理可能なデシベル（ｄＢ）値に、例えば、約１００００倍程度増幅し、これをアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３２ａ，３２ｂ，…，３２ｉにそれぞれ供給している。Ａ／Ｄ変換器３２ａ，３２ｂ，…，３２ｉは、導かれた電気信号をＡ／Ｄ変換し、これを並列プロセッサ３３ａ，３３ｂ，…，３３ｉにそれぞれ導くものである。

信号処理部１７内の並列プロセッサ３３は、統合プロセッサである３次元画像生成部を備えており、Ａ／Ｄ変換器３２ａ，３２ｂ，…，３２ｉから導かれたディジタル信号を並列的にかつ迅速に演算処理し、それぞれ、検査領域（画像化領域）に予め区画された各メッシュからの反射強度を特定し、検査対象物１４のメッシュ化された内部状態を可視化する３次元画像化データＩを生成している。生成された３次元画像化データＩは、並列プロセッサ３３から表示処理装置１８に送られる。

信号処理部１７の並列プロセッサ３３は、Ａ／Ｄ変換器３２ａ，３２ｂ，…，３２ｉから導かれたディジタル信号を検査領域のメッシュ毎に処理し検査対象物１４の接合領域１５の状態を可視化する３次元超音波画像化データＩを生成するものである。信号検出回路１６により検出された反射エコーの電気信号から開口合成処理により、検査対象物１４の内部に設定された３次元画像化領域内の各メッシュに対応させて３次元画像化データＩを生成する。

また、並列プロセッサ３３の３次元画像生成部は、超音波センサである超音波トランスジューサ１１から見て正面（Ｘ−Ｙ平面）の方向と、この正面と直交する２つの側面（Ｙ−Ｚ平面）、（Ｚ−Ｘ平面）に対して垂直な方向の合計３つの方向から３次元画像化データＩを透視すると共に、それぞれ３方向の３次元画像化データＩのうち透視方向に重なった画像化データのうち最も値の大きいデータを平面に投影することで各方向から透視して３枚の平面（２次元）画像を生成している。

表示処理装置１８は、信号処理部１７から導かれた３次元画像化データＩの画像輝度分布を補正処理する輝度補正回路３５と、計測された３次元画像化データＩを水平方向のスライス画像Ｉｓの集合体に分割し、各々のスライス画像Ｉｓの超音波反射強度分布から異常部の位置とその面積または体積を計算し、検査対象物１４の品質の良否を自動判定する演算判定回路３６と、正常な検査対象物１４の標準化画像化データと計算された３次元画像化データＩとを差分処理して欠陥等の異常部位を自動検出する差分判定回路３７と、輝度補正された３次元画像化データＩや検査対象物１４の自動判定結果を表示する表示部３８とを備える。演算判定回路３６と差分判定回路３７はいずれか一方を備えてもよい。

表示処理装置１８の輝度補正回路３５は、信号処理部１７から送られる３次元画像化データＩに発生している輝度分布のバラツキを解消し、画像の輝度分布が平坦化されるように輝度分布補正を行なうものである。

信号処理部１７の並列プロセッサ３３で作成される３次元画像化データＩは、超音波トランスジューサ１１の各圧電振動子２２からの送受信パターンによる超音波照射が不均一になるために、検査対象物１４の表面画像の輝度分布にバラツキが生じる。検査対象物１４の表面画像４４は、図２（Ａ）で縦軸にゲインを横軸にＸ方向位置を示した分布図において、超音波の反射強度分布Ｒのように表わされ、３次元画像化データＩの表面画像４４は図２（Ｂ）に示すように、中央部が強く、周辺が弱くなる傾向にある。

このため、検査対象物１４の表面画像４４に超音波の反射強度分布Ｒによる強弱が生じないように、反射強度分布Ｒの例えば逆数となるような平面（Ｘ，Ｙ）方向の補正関数である輝度較正曲線Ｃを用いて３次元画像化データＩを輝度分布バラツキによる悪影響が表われないように、平坦化し、図２（Ｃ）に示される均一な輝度分布画像が得られるように、３次元画像化データＩの画像輝度補正を行なっている。３次元画像化データＩの画像輝度補正結果は、表示部３８に立体的な表示画像Ｉｄとして表示される。

表示処理装置１８の輝度補正回路３５は、超音波トランスジューサ１１の各圧電振動子２２ｍｍからの超音波送受信により、検査対象物１４の内部からの無数の反射エコーを開口合成処理して得られた３次元画像化データＩの平面方向の分布を平坦化するように、３次元画像化データＩの輝度値を補正し、輝度値のバラツキのない均一な画像Ｉｄを得るようにしたものである。

すなわち、表示処理装置１８の輝度補正回路３５は、検査対象物１４の３次元画像化領域内のメッシュに対応させた３次元（３Ｄ）画像化データＩを、水平方向（Ｘ，Ｙ方向）分布に応じて、画像化データ値（輝度値）を増幅したり、検査対象物１４の表面反射波の影響補正や検査対象物１４内の超音波の減衰補正を行なうことにより、輝度バラツキがなく、より均一で見易い処理後の検査対処物１４の３次元表示画像Ｉｄを表示部３８に画面表示させることができる。

また、表示処理装置１８の演算判定回路３６は、３次元画像化データＩまたはＩｄは、超音波の反射強度を表わしており、検査対象物１４の内部欠陥２８の有無を自動判定するために、３次元画像化データＩｄの３次元画像を水平方向（Ｘ，Ｙ方向）にカットしたスライス画像Ｉｓに分割処理する。処理後の３次元画像は、３次元画像化データＩの処理前３次元画像を表面画像Ｉ_ｓＩから底面画像Ｉ_ｓｂを含むスライス画像Ｉｓの集合体に分割する。

スライス画像Ｉｓのメッシュ数は、検査対象物１４に予め設定された立体的なメッシュ数に設定されており、画像化輝度が予め設定された設定値以上の画像化メッシュ数を計算によりその位置と面積を求める。

処理前の３次元画像は、演算判定回路３６により、処理後に水平方向にカットしたスライス画像Ｉｓに分割され、各スライス画像Ｉｓの反射波強度分布から、超音波の反射強度が設定値以上の欠陥等の異常部の３次元位置（３Ｄ位置）とその面積または体積を、画像化メッシュ数の計算により客観的かつ定量的に求め、検査対象物１４の品質の良否を自動判定することができる。

また、検査対象物１４ａの底面（検査対象物の境界面２６）は、その密度差に起因して大きな超音波反射強度を有しており、この大きな超音波反射強度が、検査対象物１４ａの底面画像Ｉ_ｓｂに画像化輝度の大きさ（明るさ）になって表われる。このため、検査対象物１４ａの底面部の画像化輝度を定量観察することにより、検査対象物１４の内部に発生したボイドや微小欠陥を、スライス画像Ｉｓの画像化メッシュ数のカウントにより、定期量的に精度よく評価することができる。

さらに、表示処理装置１８は、検査対象物１４の内部欠陥等の異常部を自動判定する差分判定回路３７を備えている。この差分判定回路３７は、事前に取得した正常な検査対象物（ワーク）の３次元画像化データが標準値（標準画像化データ）としてメモリ４０に予め格納されている。格納された標準画像化データと計測された３次元画像化データＩ（またはＩｄ）とが比較回路４１で比較され、差分処理することにより、検査対象物１４の内部欠陥等の異常部位４８を抽出し、検査対象物１４の品質の良否を自動判定している。

具体的には、差分判定回路３７の比較回路４１に図４（Ａ）に示された、計測された３次元画像化データＩ（Ｉｄ）が送られる一方、この比較回路４１に、メモリ４０に格納された図４（Ｂ）に示す標準画像化データが引き出され、差分処理される。計測された３次元画像化データＩは、検査対象物１４の３次元画像化領域内のメッシュに対応したデータ値である。

図４（Ａ）の計測された３次元画像化データＩと、図４（Ｂ）に示される標準画像化データを差分処理することにより、図４（Ｃ）に示すように検査対象物１４の欠陥等の異常部位４８と形状による固定画像が識別され、その差分が事前に設定された設定値以上の画像化メッシュ数とその位置を知ることで、検査対象物１４内部の欠陥等の異常部位４８の３次元位置と面積あるいは体積とを自動検出することができる。この検出結果は表示部３８に表示される。なお、図４（Ａ）および（Ｂ）において、符号４６，４７は、後加工３次元形状画像である。

本発明の実施形態においては、マトリクス状あるいはアレイ状に独立して複数形成された圧電振動子２２からなる超音波トランスジューサ１１を備えた３次元超音波画像化装置で合成された３次元画像化データＩを表示処理装置１８の輝度補正回路３５で補正処理しており、超音波トランスジューサ１１を移動させながら得られた複数の画像化データを、超音波トランスジューサ１１の位置に応じて結合させることにより、より均一で分り易い３次元画像化が可能となる。

さらに、表示処理装置１８は、検査対象物１４の３次元画像化データＩを水平方向にスライスさせたスライス画像から設定値以上の輝度の画像化メッシュ数およびその位置を計算したり、検査対象物１４の正常なワークの３次元画像化の標準画像化データと計測された３次元画像化データとを比較し、差分処理することにより、検査対象物１４の内部欠陥等の欠陥部の３次元位置、大きさ（面積または体積）を自動判定することができ、検査対象物１４の良否を自動的に識別することができる。

本発明に係る３次元超音波画像化装置の実施形態を示す全体的な構成図。（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は図１に示された３次元超音波画像化装置における表示処理装置の画像補正処理例を示す図。（Ａ）および（Ｂ）は本発明の３次元超音波画像化装置に備えられる表示処理装置における演算判定回路の自動判定処理例を示す図。本発明の３次元超音波画像化装置に備えられる表示処理装置における差分判定回路の自動判定処理例を（Ａ）〜（Ｃ）で示す図。

符号の説明

１０３次元超音波画像化装置
１１超音波トランスジューサ（超音波センサ、マトリクスセンサ）
１２信号発生部
１３駆動素子選択部
１４検査対象物
１５検査領域
１６信号検出回路
１７信号処理部
１８表示処理装置
２０超音波検査用センサ装置
２１音響伝播媒体
２２（２２ｍｎ）圧電振動子（圧電素子）
２４カップラント
２５表面
２６境界面（検査対象物１４ａの底面）
２７底面
２８欠陥部（プローホール）
３１ａ，３１ｂ，…，３１ｉ増幅器
３２ａ，３２ｂ，…，３２ｉＡ／Ｄ変換器
３５輝度補正回路
３６演算判定回路
３７差分判定回路
３８表示部
４０メモリ
４１比較回路

Claims

複数の圧電振動子をマトリクス状またはアレイ状に配設した超音波トランスジューサと、
この超音波トランスジューサから圧電振動子に接続され、複数の圧電振動子のうち超音波を発振させる圧電振動子を選択する駆動素子選択部と、
この起動素子選択部に選択された圧電振動子から発振される超音波を音響伝播媒体を介して検査対象物に入射させ、この検査対象物からの反射エコーを受信し、その反射エコーの電気信号を検出する信号検出回路と、
検出された反射エコーの電気信号を並列演算処理により、検査対象物の内部を予め区画された３次元画像化領域内のメッシュに対応させて３次元画像化データを生成する信号処理部と、
この信号処理部からの３次元画像化データを取り込み、前記検査対象物表面の平面方向の画像化強度分布を平坦化するように、前記３次元画像データの画像輝度補正を行ない、補正結果を表示する表示処理装置とを有することを特徴とする３次元超音波画像化装置。
前記表示処理装置は、前記信号処理部から取り込んだ３次元画像化データの検査対象物表面の画像化強度分布を平坦化するように設定した平面（Ｘ，Ｙ）方向の補正関数を３次元画像化データの値に乗算して３次元画像化データの輝度補正を行なう輝度補正回路と、この輝度補正回路で輝度補正された３次元画像化データを表示する表示部とを備えた請求項１記載の３次元超音波画像化装置。
前記表示処理装置は、検査対象物の３次元画像化領域内のメッシュに対応した３次元画像化データをスライス画像として平面方向にスライスしたスライス画像を作成し、各スライス画像の設定値以上の強度の画像化メッシュ数を計算し、欠陥等の異常部の位置および面積から検査対象物の異常判定を行なう演算判定回路を備え、この判定結果を表示部に表示するようにした請求項１または２記載の３次元超音波画像化装置。
前記表示処理装置は、検査対象物の３次元画像領域内のメッシュに対応した３次元画像化データの値を、事前に取得した正常なワークの３次元画像化データから得られた標準画像化データと比較し、そのデータ差分で得られる設定値以上の画像化メッシュ数とその面積または体積から異常判定を行なう差分判定回路を備え、この判定結果を表示部に表示するようにした請求項１または２記載の３次元超音波画像化装置。