JP2006145495A - 検査対象物判別方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 割れや内部酸化の有無による良品、不良品等の検査を高効率、低コストで、また高精度で判別可能な検査対象物判別方法及び装置を提供する。
【解決手段】 検査対象物７５を打撃する加振手段７１と、打撃によって生じる振動を受信する振動受信手段７２を設ける。また、振動受信手段７２からの信号を周波数解析し、検査対象物７５に固有の周波数分布中の波形データを取得し、これと基準物について周波数解析し取得しておいた基準波形データとの間の周波数差により検査対象物判別を行う解析判別手段７３を設ける。上記波形データは、検査対象物７５の基本波よりも高い周波数側の所定の高次波における波形データを選択することで上記周波数差を大きくとり、判別に用いるしきい値の選択を容易にした。検査に用いる基準波形データを用意しておくだけで、良品、不良品等の様々な検査を共通の手法で実行可能とした。
【選択図】 図７

Description

本発明は、例えばエンジンに用いられるコンロッド（コネクティングロッド）のような鍛造品、鋳造品あるいは焼結体等からなる部材、製品の表面欠陥検査等に好適な検査対象物判別方法及び装置に関するものである。

従来、この種の部材等の表面欠陥検査方法としては、検査対象物の表面をＣＣＤカメラ等で撮像し、得られた画像信号に画像処理を施し、その処理結果画像を表示して観察するという方法があった（例えば特許文献１参照）。

特開平３−２０９１１３号公報

上述従来技術では、撮像前に検査対象物表面に微粉体を吹き付けるので、単に検査対象物表面を撮像する方法に比較して割れ等の表面欠陥が判別し易くなるという利点があるものの、視覚に頼った検査であることに変わりはないので検出力が低く、表面欠陥を見落とす虞があった。
そこで、検査対象物に打撃を加えることによって生じる振動（音）を周波数解析して上記検査対象物に固有の基本波又はこれに隣接する波形を取得し、そのピーク値を含む波形と、予め取得しておいた基準波形との間の周波数差によって、検査対象物の表面欠陥の有無を判別する方法が提案された。
これによれば、視覚に頼った検査ではない点で検出力を向上できるが、上記の周波数差が小さく、割れ等の表面欠陥の有無判別に用いるしきい値（周波数）の設定が困難となった。このため、判別精度を上げることができない場合もあり、従来、この点についての改善が要望されていた。またこの方法においては、検査対象物の内部欠陥（内部酸化等の内部組織の欠陥）を判別することはできず、内部欠陥も検出したい場合には、別途、異なる手法で行わなければならず煩雑であり、この点についての改善も要望されていた。

本発明の目的は、上記のような実情に鑑みなされたもので、視覚に頼った検査に比べて表面欠陥の検出力が高く、しかも共通の構成部分によって内部欠陥も検出することができ、特に、表面欠陥検査と共に内部組織の検査も行う場合に、両検査を高効率、低コストで行うことができ、更には、検査対象物が焼入れされているか否かや特定材質か否かを判別することも可能な検査対象物判別方法及び装置を提供することにある。
また本発明の目的は、検査対象物の量産工程においてラインの一時停止等で検査対象物に温度の変化が生じた場合にも、表面欠陥や内部欠陥を判別できる検査対象物判別方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の検査対象物判別方法は、検査対象物に打撃を加えることによって生じる該検査対象物の振動を受信し、この受信された振動を周波数解析し、該検査対象物に固有の周波数分布中の、該検査対象物の基本波よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを取得し、この波形データと、前記検査対象物に係る基準物について、前記検査対象物に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析し取得しておいた基準波形データとの間の周波数差によって、前記検査対象物の判別を行うことを特徴とする。

特許請求の範囲の請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の検査対象物判別方法において、基準波形データに、表面欠陥又は内部欠陥のない基準物の波形データを用い、検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行うことを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の検査対象物判別方法において、基準波形データに、焼入れされた基準物の波形データを用い、検査対象物の焼入れ済みか否かの判別を行うことを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の検査対象物判別方法において、基準波形データに、特定材質の基準物の波形データを用い、検査対象物が前記特定材質によるものか否かの判別を行うことを特徴とする。

特許請求の範囲の請求項５に記載の検査対象物判別装置は、検査対象物に打撃を加える加振手段と、前記打撃によって生じる前記検査対象物の振動を受信する振動受信手段と、この振動受信手段によって受信された振動を周波数解析し、前記検査対象物に固有の周波数分布中の、該検査対象物の基本波よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを取得し、この波形データと、前記検査対象物に係る基準物について、前記検査対象物に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析し取得しておいた基準波形データとの間の周波数差によって、前記検査対象物の判別を行う解析判別手段とを具備することを特徴とする。

特許請求の範囲の請求項６に記載の検査対象物判別方法は、検査対象物の所望方向に沿う複数位置について連続的に打撃を加えながら各位置において生じる該検査対象物の振動を受信し、この受信された各振動について周波数解析し、該検査対象物に固有の周波数分布中の同一次の波動におけるピーク値を含む波形データを各々取得し、それらのうちの何れか１つのデータを基準に、その基準データ値との間の周波数変化率を各々求め、求められた各周波数変化率の変化によって前記検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行うことを特徴とする。

特許請求の範囲の請求項７に記載の検査対象物判別装置は、検査対象物に打撃を加える加振手段と、前記打撃によって生じる前記検査対象物の振動を受信する振動受信手段と、前記検査対象物の打撃位置を移動させる移動手段と、前記検査対象物を打撃することによって生じる該検査対象物の振動を、該検査対象物の所望方向に沿う複数位置について連続的に受信し、この受信された各振動について周波数解析し、該検査対象物に固有の周波数分布中の同一次の波動におけるピーク値を含む波形データを各々取得し、それらのうちの何れか１つのデータを基準に、その基準データ値との間の周波数変化率を各々求め、求められた各周波数変化率の変化によって前記検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行う解析判別手段とを具備することを特徴とする。

特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、視覚に頼った検査に比べて表面欠陥の検出力が高く、しかも共通の構成部分によって内部欠陥も検出することができ、特に、表面欠陥検査と共に内部組織の検査も行う場合に、両検査を高効率、低コストで行うことができ、更には、検査対象物が焼入れされているか否かや特定材質か否かを判別することも可能な検査対象物判別方法を提供することができる。

打撃を加えることによって生じる検査対象物の振動（音）を周波数解析すると、その検査対象物に固有の周波数分布や固有周波数（固有振動数）が結果として得られる。
周波数解析の結果として得られる周波数分布は、その検査対象物の形状、寸法、密度、材質、更には表面や内部の欠陥の有無、あるいはその検査対象物が焼入れ済みか否かの性状等（属性）を反映して固有のパターンを示す。このため、検査対象物についての周波数分布を、基準とする対象物、つまり基準物について予め周波数解析して得ておいた周波数分布のパターンデータ（周波数分布データ）と比較すれば、基準物との材質の異同、つまり基準物と同材質のものかどうかを判別できる。また基準物の周波数分布データとして、表面や内部に欠陥のない特定の部材、製品（良品）や、焼入れ済みの特定の部材、製品についての周波数分布データを保持しておき、ある検査対象物について、保持しておいた上記周波数分布データと一致するかを比較すれば、その検査対象物が良品であるか、あるいは焼入れ済みかどうかを判別することができる。

ここで、発明者等の鋭意研究、実験の結果によれば、上記周波数分布データとしては、検査対象物の基本波（固有周波数）よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを用いることが、基準物の同様の波形データ（基準波形データ）との比較がたやすくなる、との知見が得られた。これによれば、基準物の基準波形データと検査対象物の波形データとの間の周波数差が大きくなり、例えば被検査物の判別に当たって境界値となるしきい値（周波数）等の設定が容易になるからである。したがって請求項１に記載の発明によれば、上記のような基準波形データと波形データとの間の周波数差によって検査対象物の判別を行う方法において、判別精度を高めることができる。
また上述したように、周波数解析の結果として得られる周波数分布データによって行われる、基準物に対する検査対象物の判別は、何を判別するかという判別目的に応じて保持しておく基準波形データ別に任意に行うことができる。すなわち、それらの基準波形データを予め用意しておけば、材質の異同、表面や内部の欠陥の有無、あるいはその検査対象物が焼入れ済みか否か等について、共通の手法で同様に判別することができる。
したがって、請求項１に記載の発明によれば、表面や内部の欠陥の検査や、検査対象物が焼入れされているか、あるいは特定材質か否かを高効率、低コストで行うことができる。目視によらないので、それらの検査、判別が高精度で行われることは勿論である。
なお、「所定の高次波」は、基準物について基準波形データを得る際等において、実験や計算を行って選択、保持される。

特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の検査対象物判別方法において、基準波形データに、表面欠陥又は内部欠陥のない基準物の波形データを用いるので、検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別方法を具体的に実現できる。
特許請求の範囲の請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、基準波形データに、焼入れされた基準物の波形データを用いるので、検査対象物の焼入れ済みか否かの判別方法を具体的に実現できる。
特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、基準波形データに、特定材質の基準物の波形データを用いるので、検査対象物が前記特定材質によるものか否かの判別方法を具体的に実現できる。

特許請求の範囲の請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の検査対象物判別方法を適用した装置であり、上述した作用に基づいて請求項１に記載の検査対象物判別方法と同様の効果を奏する。
なお、種々の基準物に係る基準波形データは、装置内部の記憶装置あるいは外部の記憶装置に予め蓄積、保持しておくことが好ましい。

特許請求の範囲の請求項６に記載の発明は、検査対象物の複数位置について連続的に加えられる打撃による振動（音）を受信し、得られた各振動について周波数解析し，その検査対象物に固有の周波数分布中の同一次の波動におけるピーク値を含む波形データを各々取得し、この複数の波形データ間における各周波数変化率の変化によって、検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行うものである。つまり、自身（同一検査対象物内）で得られた波形データを用いて表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行うものである。
量産ライン等の環境に変化があり、製造された部材、製品等（検査対象物）の間に温度変化が生じると、その検査対象物に固有の周波数分布が変動し、上述した固有の周波数を用いた判別方法では判別不可能となる。しかし、量産ライン環境に温度変化が生じても、自身の温度は、連続的に加えられる打撃が済む間（短時間）変わらない。したがって、量産ラインの一時停止等で検査対象物である製品間に温度差が生じた場合でも、特定の検査対象物の表面欠陥や内部欠陥を判別できる。なお、本発明によれば、表面欠陥又は内部欠陥が生じている大凡の位置も分かる。

特許請求の範囲の請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の検査対象物判別方法を適用した装置であり、上述した作用に基づいて請求項６に記載の検査対象物判別方法と同様の効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
まず、本発明（第１の発明）に係る検査対象物判別方法について説明する。
部材、製品等の物体に打撃を加え、自由振動を与えればその物体は、次式（１）で与えられる固有周波数（固有振動数）ｆで振動する。
ｆ＝〔（α²／Ｌ²）×（ＥＩ／ρＳ）^1/2〕／２π …（１）
ただし、αは定数、Ｌは検査対象物の長さ、Ｅは弾性率（ヤング率：σ／ε）、Ｉは慣性モーメント、ρは密度、Ｓは断面積、πは円周率である。
そしてこの固有周波数を基本波として、それより高い周波数側に高次波が生じる。

図１は、このような物体の振動を周波数解析して得られる周波数分布波形を示す図であり、横軸に周波数（０Ｈｚ〜４０ｋＨｚ）、縦軸にそのエネルギ（信号強度）をとって示している。この図から分かるように、周波数分布波形中には、基本波Ｐ１とそれより高い周波数側に多数の高次波Ｐ２を含んでいる。
図１中には、２つの周波数分布波形Ｐ１１，Ｐ１２が示されているが、２つの物体の材質が異なれば、その周波数分布波形も異なる。つまり、周波数分布波形はその物体に固有のものである。このことから、材質の相違は周波数分布波形の相違となって表われることが分かる。

また物体に、割れ等の表面欠陥や内部欠陥（内部酸化等の内部組織の欠陥）がある場合も、周波数解析をすれば各々固有の、つまり異なった周波数分布波形を示すことになる。
図２は、これを基本波Ｐ１（図１参照）より高い周波数領域において、上述したような種々の属性をもつ多数の検査対象物（設計値が同じ部材、製品）、ここでは焼結コンロッドについての周波数分布波形を示す。
この図２に示すように、表面欠陥（ここでは割れ）の大小によって周波数分布波形のピーク値をとる周波数が異なり、また内部欠陥（ここでは内部酸化）が生じていると、大凡定まった周波数領域内に周波数分布波形のピーク値が現れる。また、それらピーク値間にも周波数差が生じている。欠陥のない物体（良品）については、大凡、欠陥品（不良品）に比べて更に高い周波数側にピーク値が集中している。
このことから、また図１との比較から、周波数解析により得られた周波数分布波形における、基本波から高い周波数側に離れた高次波のピーク値を含む波形相互を比較すれば、上記良品と不良品との相違がより高精度に判別でき、また、材質の相違（異材品か否か）も高精度に判別可能であることが分かる。

上記判別について、図３〜図５を参照して更に説明する。
図３は割れの有無を、図４は焼入れ済みか否かを、図５は一方の材質が他方の材質と同じか否かを、各々設計値を同じくする検査対象物について、容易に判別できることを表す。
すなわち図３〜図５は、基準物と検査対象物との間で検出される、ピーク値を含む波形相互間における周波数差（幅）ｆｗが、基本波又はそれに隣接する波動相互間で比較した場合（各（ａ）図）と、基本波から高い周波数側に離れた高次波のピーク値を含む波形相互間で比較した場合（各（ｂ）図）とを、比較対照した図である。なお、各図中の波形は、同じ基準物、検査対象物に対して、各々複数回加振し解析して得られた波形を重ねて示したものである。
ここで基準物とは、図３では良品、図４では焼入れ品（焼入れ済み品）、図５では一方の材質：Ｓ４８Ｃ(炭素鋼)を指し、また検査対象物とは、同様に不良品、未焼入れ品、あるいは他方の材質：ＳＣｒ２０(クロム鋼)を指す。基準物及び検査対象物は同一設計値で製造、加工されたものである。図３〜図５中の各波形において、実線３１，４１，５１が基準物の波形を、破線３２，４２，５２が検査対象物の波形を示す。 図３〜図５を比較対照すると、この図３〜図５における各（ｂ）図で示す場合、つまり基本波から高い周波数側に離れた高次波のピーク値を含む波形相互間で比較した場合は、各（ａ）図で示す場合より、いずれも周波数差ｆｗが大きいことが分かる。したがって、割れのない良品か否か、焼入れ済み品か否か、あるいは一方の材質と同じか否かの判別に当たって境界値となるしきい値（周波数）の設定が容易になることが分かる。
このしきい値は、図示周波数差ｆｗの範囲内において設定されることはいうまでもないが、これに縦軸に示す信号レベルの範囲もしきい値（上下限値）として設定してもよく、これによれば、判別の精度を上げることができる。周波数に係るしきい値も、周波数差ｆｗの範囲内に加え、これとはピーク値の周波数を挟んで反対側（図中、右側）にも設定、つまり上下限値として設定するようにしてもよい。
内部酸化の判別についても、その有無や程度に応じて、周波数解析で得た周波数分布波形中のピーク値を含む波形相互間に周波数差が生じるので、後述するようにその判別が可能である。
なお上掲図１中、ｆ１１は本発明方法において周波数解析の対象としている周波数領域（０Ｈｚ〜４０ｋＨｚ程度）を示し、ｆ１２は従来の検査対象物判別方法において周波数解析の対象としている周波数領域（０Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度）を示す。本発明方法における周波数領域ｆ１１は可聴域から超音波域までの広い範囲に及んでいることが分かる。

図６は、内部酸化の有無を判別するため、多数の試料について各々周波数解析を行って得られた周波数分布波形を、基本波Ｐ１（図１参照）から高い周波数側に離れた領域において示す図である。基本波Ｐ１は、横軸に示す最小周波数９８００Ｈｚよりも低いので、図６には示されていない。
この図６において、周波数領域Ａ〜Ｃのうち、最も高い周波数領域Ａにピーク値波形（ピーク値を含む波形）を示す試料群が内部酸化のない良品群である。次に高い周波数領域Ｂにピーク値波形を示す試料群は、内部酸化が僅かにあるが良品と判別して差し支えのない試料群である。周波数領域Ｃにピーク値波形を示す試料群は、内部酸化があって不良品と判別される試料群となる。
なお、内部酸化があると物体組織中に細かな孔が散在し、強度を低下させる。細かな孔は、内部酸化の程度が高くなるほど多数現れ、強度低下の度合いを高める。

図６によれば、基本波Ｐ１から高い周波数側に離れた領域におけるピーク値波形が、周波数領域Ａ，Ｂ内にあるか、あるいはＣ内にあるかによって内部酸化の有無の判別が可能であることが分かる。つまり、内部酸化についての良品か否かの判別も、大きな周波数差（幅）内において容易に設定されるしきい値によって可能であることが分かる。

そこで、検査対象物に打撃を加えることによって生じる、その検査対象物の振動（音）を広帯域、例えば０Ｈｚ〜４０ｋＨｚで受信し、この受信された振動を周波数解析し、その検査対象物に固有の周波数分布（周波数スペクトル）中の、その検査対象物の基本波よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを取得する。そしてこの波形データと、上記検査対象物に係る基準物についてその検査対象物に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析し取得しておいた基準波形データとの間（基本的には両波形データのピーク値相互間）の周波数差によって上記良品か否か、あるいは検査対象物が焼入れされているか否か、更には特定材質か否かを判別することが可能となる。
しかも、検査対象物の基本波よりも高い周波数側の所定の、つまり実験や計算等により予め選択しておいた高次波におけるピーク値を含む波形データと、検査対象物に係る基準物についてその検査対象物に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析し取得しておいた基準波形データとの周波数差による場合には、検査対象物の判別に用いるしきい値の選択が容易になる。上記両波形データ間の周波数差は、基本波Ｐ１又はそれに隣接する波動相互間で比較する場合の周波数差よりも大きくなるからである。
本発明方法は、以上のような知見に基づきなされたものである。

図７は、上述した本発明方法（第１の発明）が適用された検査対象物判別装置（第２の発明）の一実施形態を示すブロック図である。
図示するように、検査対象物判別装置は、加振手段７１と振動受信手段７２と解析判別手段７３とモニタ７４とを備えてなる。
この場合、加振手段７１は、検査対象物（ここでは焼結コンロッド）７５に打撃を加える手段であって、例えば空気圧で駆動されるハンマからなる。ここで、検査対象物７５は、打撃を受けた際に自由振動可能に、例えばゴム板等の支持台７６上に置かれている。
振動受信手段７２は、加振手段７１による打撃によって生じる検査対象物７５の振動（音）を広帯域で受信する手段であって、ここでは０Ｈｚ〜４０ｋＨｚまでの帯域幅を有するマイクロホンからなり、検査対象物７５に近接配置されている。

解析判別手段７３は、振動受信手段７２によって受信された振動を周波数解析し、検査対象物７５に固有の周波数分布中の、その検査対象物７５の基本波よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを取得する。そして、この波形データと、上記検査対象物７５に係る基準物についてその検査対象物７５に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析し取得しておいた基準波形データとの間、ここでは両波形データのピーク値相互間の周波数差によって上記検査対象物７５の判別を行う手段である。具体的には、検査物が良品か否か、あるいは検査対象物７５が焼入れされているか否か、更には特定材質か否かを判別する手段である。
解析判別手段７３としては、例えば必要事項が記述されたプログラムを実行して上述したような解析判別処理を行うコンピュータが用いられ、この解析判別手段７３による判別結果はモニタ７４に表示される。例えば、表面割れ検査の場合には、検査対象物７５の品番、シリアル番号と、割れあり、なしの別がモニタ７４に表示される。

次に、このような装置による検査対象物の判別方法について説明する。
図７において、まず検査対象物７５を支持台７６上に載置すると共に、支持台７６の位置を調整して加振手段７１に対する検査対象物７５の位置合わせを行い、その後、加振手段７１が駆動して検査対象物７５を打撃する。
この打撃により、検査対象物７５には自由振動が生じ、この振動は振動受信手段７２が受信する。受信帯域は０Ｈｚ〜４０ｋＨｚまでと広帯域である。振動受信手段７２は、受信した振動を電気信号に変換し、解析判別手段７３に与える。
解析判別手段７３は、振動受信手段７２からの受信信号（振動データ）にフーリエ変換を施して周波数解析を行う。このように周波数解析して得られた周波数分布波形の一例が図１に示す波形である。

図１に例示する周波数分布波形は、検査対象物７５の形状、寸法、密度、材質、更には表面や内部の欠陥の有無、あるいはその検査対象物が焼入れ済みか否かの性状等（属性）を反映して固有のパターンを示す。つまり、同一設計値で製造、加工された部材あるいは製品（以下、製品と総称する。）ではあるが、個々の製品間で形態、内部組織等で僅かな違いがあれば、それは周波数分布波形（周波数分布データ）の違いとなって表れる。
そこで、上記属性が既知の製品（良品、焼入れ済み品等の基準物）につき、検査対象物７５に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析して周波数分布波形を多数取得し、基準波形データとして記憶しておくことにより、これを検査対象物７５の判別、つまり良品か否か、焼入れ済み品か否か等の判別に利用できる。
すなわち、ある検査対象物７５について、振動測定し周波数解析し取得した周波数分布波形を、予め多数記憶しておいた上記基準物の周波数分布波形（基準波形データ）の何れかと一致するかを比較対照すれば、その検査対象物７５が良品であるか、あるいは焼入れ済み品であるか等を判別することができる。

ここで、上述したように周波数分布データとして、基本波よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを用いれば、基準物の基準波形データと検査対象物７５の波形データとの間の周波数差が大きくなり、被検査物７５の判別に当たって境界値となるしきい値等の設定が容易になって判別精度を高めることができる。また、基準波形データを予め用意しておくことにより、種々の判別を共通の手順で同様に行うことができる。

以上述べたように、第１及び第２の発明に係る検査対象物判別方法及び装置によれば、表面や内部の欠陥の検査や、検査対象物が焼入れされているか、あるいは特定材質か否かの判別を高効率、低コストで行うことができる。また、検査対象物の判別を目視によらないで行うので、それらの検査、判別が高精度で行うことができる。

次に、第３の発明に係る（請求項６に記載の）検査対象物判別方法について述べる。
まず、図８に示すように検査対象物（焼結コンロッド）７５を所望の方向に沿って複数位置、図示例では位置イ〜ホの５箇所について連続的に打撃を加えながら各位置イ〜ホにおいて生じる振動（音）を広帯域、ここでは０Ｈｚ〜４０ｋＨｚまでの帯域で受信する。そして、受信された各振動について周波数解析し、その検査対象物に固有の周波数分布（周波数スペクトル）中の同一次の波動、例えば基本波や同一次の高次波におけるピーク値を含む波形データを各々取得する。そして、これらのうちの何れか１つのデータ、例えば最初の打撃位置イにおけるデータ（基本的にはピーク値データ）を基準に、その基準のデータ値との間の周波数変化率を各々求め、求められた各周波数変化率の変化によって上記検査対象物７５の表面欠陥や内部欠陥の有無の判別を行う。

図９は、上記周波数変化率の変化によって検査対象物７５の表面欠陥や内部欠陥、具体的には、割れや内部酸化の有無の判別ができる様子を分かりやすく示すグラフであって、横軸に打撃位置を、縦軸に周波数変化率をとって示している。
図９は、位置イ〜ホにおいて各々求められた周波数変化率の変化曲線を、３つの態様で示す。この場合、変化曲線９１は割れがなく、内部酸化が僅かにある検査対象物、変化曲線９２は内部酸化のある検査対象物、変化曲線９３は割れのある検査対象物についての曲線を各々例示している。なお、位置イ〜ホにおける変化率が各々「１」となるのは、検査対象物７５に割れも内部酸化もない場合である。
このように、変化曲線９１〜９３の形態を見れば、つまり周波数変化率を各々求めれば、検査対象物７５の表面欠陥や内部欠陥の有無の判別ができる。なお、曲線９１，９２から分かるように、割れや内部酸化等の欠陥位置において周波数変化率が低下しているので、欠陥が生じている大凡の位置も分かる。図示例では、位置ロ，ハ部分において欠陥が生じていることが分かる。
上述した第３の発明に係る検査対象物判別方法の装置（第４の発明）への適用は、例えば図７中の支持台７６を任意方向に任意間隔で移動、停止可能とし、この支持台７６の移動に応じて加振手段７１が検査対象物７５に打撃を加え、振動受信手段７２が各停止位置における打撃のタイミングで検査対象物７５の振動を受信する構成とすることで実現できる。

以上に述べた第３及び第４の発明に係る検査対象物判別方法及び装置によれば、量産ライン等の環境に変化があり、製造された部材、製品等（検査対象物）の間に温度変化が生じても、自身の温度は、連続的に加えられる打撃が済む間（短時間）変わらない。
したがって、量産ラインの一時停止等で検査対象物である製品間に温度差が生じた場合でも、特定の検査対象物の表面欠陥や内部欠陥を判別できる。また、表面欠陥又は内部欠陥が生じている大凡の位置も分かる等の利点がある。
なお、図７に示す装置においては、振動受信手段にマイクロホン、つまり非接触式の振動受信手段を用いたが、これのみに限らず、接触式の振動受信手段を用いてもよい。

物体の振動を周波数解析して得られる周波数分布波形を示す図である。 多数の検査対象物についての周波数分布波形を示す図である。 本発明によって検査対象物の割れの有無を判別できること説明するための図である。 同じく検査対象物が焼入れ済みか否かを判別できること説明するための図である。 同じく検査対象物について一方の材質が他方の材質と同じか否かを判別できること説明するための図である。 多数の試料について周波数解析を行って得られた周波数分布波形を示す図である。 本発明による検査対象物判別装置の一実施形態を示すブロック図である。 図７とは異なる発明による検査対象物判別方法の手順説明図である。 同上発明において検査対象物の判別ができる様子を示すグラフである。

符号の説明

７１：加振手段、７２：振動受信手段、７３：解析判別手段、７４：モニタ、７５：検査対象物。

Claims (7)

1. 検査対象物に打撃を加えることによって生じる該検査対象物の振動を受信し、この受信された振動を周波数解析し、該検査対象物に固有の周波数分布中の、該検査対象物の基本波よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを取得し、この波形データと、前記検査対象物に係る基準物について、前記検査対象物に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析し取得しておいた基準波形データとの間の周波数差によって、前記検査対象物の判別を行うことを特徴とする検査対象物判別方法。
2. 請求項１に記載の検査対象物判別方法において、
   基準波形データは表面欠陥又は内部欠陥のない基準物の波形データであり、検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行うことを特徴とする検査対象物判別方法。
3. 請求項１に記載の検査対象物判別方法において、
   基準波形データは焼入れされた基準物の波形データであり、検査対象物の焼入れ済みか否かの判別を行うことを特徴とする検査対象物判別方法。
4. 請求項１に記載の検査対象物判別方法において、
   基準波形データは特定材質の基準物の波形データであり、検査対象物が前記特定材質によるものか否かの判別を行うことを特徴とする検査対象物判別方法。
5. 検査対象物に打撃を加える加振手段と、
   前記打撃によって生じる前記検査対象物の振動を受信する振動受信手段と、
   この振動受信手段によって受信された振動を周波数解析し、前記検査対象物に固有の周波数分布中の、該検査対象物の基本波よりも高い周波数側の所定の高次波におけるピーク値を含む波形データを取得し、この波形データと、前記検査対象物に係る基準物について、前記検査対象物に対する検査時と同じ条件下で予め周波数解析し取得しておいた基準波形データとの間の周波数差によって、前記検査対象物の判別を行う解析判別手段とを具備することを特徴とする検査対象物判別装置。
6. 検査対象物の所望方向に沿う複数位置について連続的に打撃を加えながら各位置において生じる該検査対象物の振動を受信し、この受信された各振動について周波数解析し、該検査対象物に固有の周波数分布中の同一次の波動におけるピーク値を含む波形データを各々取得し、それらのうちの何れか１つのデータを基準に、その基準データ値との間の周波数変化率を各々求め、求められた各周波数変化率の変化によって前記検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行うことを特徴とする検査対象物判別方法。
7. 検査対象物に打撃を加える加振手段と、
   前記打撃によって生じる前記検査対象物の振動を受信する振動受信手段と、
   前記検査対象物の打撃位置を移動させる移動手段と、
   前記検査対象物を打撃することによって生じる該検査対象物の振動を、該検査対象物の所望方向に沿う複数位置について連続的に受信し、この受信された各振動について周波数解析し、該検査対象物に固有の周波数分布中の同一次の波動におけるピーク値を含む波形データを各々取得し、それらのうちの何れか１つのデータを基準に、その基準データ値との間の周波数変化率を各々求め、求められた各周波数変化率の変化によって前記検査対象物の表面欠陥又は内部欠陥の有無の判別を行う解析判別手段とを具備することを特徴とする検査対象物判別装置。
   

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