JP2006317344A

JP2006317344A - 超音波探傷装置

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Publication number: JP2006317344A
Application number: JP2005141568A
Authority: JP
Inventors: Michiyuki Shigehisa; 理行重久
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: JP4658680B2

Abstract

【課題】検査作業効率を高めることができる超音波探傷装置を提供する。
【解決手段】探傷プローブ２は、超音波を送信し、被検体１に入射すると共に、被検体１の内部を通った超音波を受信する超音波探傷ユニット２０を備えている。超音波送受信部３０は、超音波探傷ユニット２０に超音波発生用の電圧を印加すると共に、超音波探傷ユニット２０によって受信された超音波に基づいた探傷信号を出力する。探傷信号は、信号処理部３１によって処理され、探傷画像メモリ３２に格納される。表示部３８は、探傷画像および探傷条件を表示する。探傷プローブ２には、超音波の送信の指示を入力すると共に、探傷条件を入力するためのボタン／ホイール２２が設けられている。超音波の送受信を伴う検査と探傷条件の設定とを検査者が片手で行うことができるので、検査作業効率を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を送信して、被検体に入射し、被検体内部を通って反射または透過した超音波を受信すると共に、受信した超音波に基づいた探傷信号を処理し、探傷信号に基づいた画像を表示する超音波探傷装置に関する。

超音波探傷装置は、被検体（被検査体、試験体）に超音波を入射し、被検体の底面や傷のある部分からの反射波を検出し、反射波の受信信号（探傷信号）に基づいた信号波形を表示する。この信号波形を観測することにより、被検体内部の傷や腐食等の状態を検査することができる。超音波の送信は、被検体に接触させた探傷プローブに内包された圧電素子に高電圧のパルスを印加することにより行われる。超音波の周波数は数百ｋＨｚ〜数１０ＭHｚ程度であり、被検体の寸法や、必要とする検査分解能に応じて、検査者が、適用するプローブを選択して設定する。反射波の受信は、探傷プローブ内の圧電素子で振動を電圧に変換し、後段のアンプでその電圧を増幅することにより行われる。

受信された信号は、さらに後段のＡＤコンバータによってデジタル信号に変換され、所望の波形に整形する処理が施された後、一旦、探傷データとしてメモリに保存され、最終的には画像信号に変換されて、ＬＣＤ等の表示手段に探傷波形として表示される。検査者は、表示された波形を観測し、被検体内部の状態を判断するのである。また、その他の機能として、指定した領域のピーク振幅あるいは時間を計測するためのゲート機能等も、最近の超音波探傷装置にとっては欠かせない機能である。

ところで、前述した超音波探傷装置を使用して検査者が検査を行う場合、検査対象とする探傷エリアを漏れなく探傷プローブで走査する必要がある。従前の機器においては、探傷プローブの位置を検出する手段がなかったため、検査対象の探傷エリアが走査済みのエリアであるか否かの判断を、検査者が目視により行う必要があった。

これに対して、探傷プローブをスキャナ手段に取り付け、機械的に被検体平面（Ｘ，Ｙ平面）に沿って走査する方法がある。この方法の場合、検査対象とする探傷エリアを漏れなく走査することができ、さらに探傷描画処理を工夫することによって、ＢスキャンやＣスキャン等の２次元の探傷画像を描画することができる。しかし、スキャナ手段は一般的に高価で大きく、取り付け作業が必要となるため、上記の方法には作業効率が悪いという問題があった。

そのため、別の方法として、探傷プローブ内に位置検出手段を設けて、超音波探傷装置側で探傷プローブの走査軌跡を記録しながら検査を行う方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。この方法によれば、検査者が無作為に探傷エリアを走査しても、走査済みのエリアであるか否かを画面上で確認できるため、検査の抜け（未走査の探傷エリアが発生すること）をなくすことができる。
特開２００１−３４９８７８号公報

ところで、前述した従来の超音波探傷装置を使用する場合、他の問題として、探傷条件を変更する際の操作性が悪いことが挙げられる。この探傷条件とは、探傷信号を増幅する量（ゲイン）、探傷信号を画面上に表示する範囲（レンジ）、被検体の音速、探傷プローブの周波数等、機器に設定すべきパラメータを指している。一般的な超音波探傷装置では装置の筐体の前面もしくは側面にボタンや、タッチパネル、ロータリーノブ等が設けられており、検査者は片方の手で探傷プローブを動かして探傷エリア上を走査しながら、画面上の探傷波形を確認し、もう片方の手でボタンや、タッチパネル、ロータリーノブを操作し、上記のパラメータの設定値を変更していた。

図６は従来の超音波探傷装置の外観を示している。検査者は被検体５上を探傷プローブ６で走査する。探傷プローブ６と探傷装置７はケーブル８で接続されている。探傷装置７の前面に設けられたＬＣＤ７００の探傷画像描画エリア７０１には、被検体５からの反射波の受信信号の波形を示す探傷画像が表示される。また、ＬＣＤ７００には、各探傷条件に対応した設定パラメータの値である設定値７０２が表示されている。探傷装置７の前面にはＬＣＤ７００と共に複数のメニュー選択ボタン７０３が設けられている。ＬＣＤ７００に表示される設定値毎に１つのボタンが割り当てられている。探傷装置７の側面にはロータリーノブ７０４が設けられている。探傷条件の設定値を設定する場合、検査者は、設定したい設定値に対応したメニュー選択ボタン７０３を押下し、続いてロータリーノブ７０４を回す。ロータリーノブ７０４の回転に応じて、ＬＣＤ７００上の設定値７０２が変化する。上記のようにして、探傷条件の設定値が設定されていた。

昨今の超音波探傷装置は、応用範囲の拡大に対応するため、ますます小型化および検査効率の向上が求められている。そのようなトレンドの中、前述したＢスキャン、Ｃスキャン等の２次元描画や、さらに水平方向および深さ方向の情報を一度に表示する３次元描画を利用した探傷技術は、検査効率を向上するためには、欠かせないものとなってきている。前述した特許文献１は、上記の各種描画を簡単な機器構成で実現することを示唆したものである。しかし、特許文献１においては、前述した探傷条件の変更に係る作業性の悪さを改善する方法までは言及されていない。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、検査作業効率を高めることができる超音波探傷装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、超音波を送信し、被検体に入射すると共に、該被検体の内部を通った前記超音波を受信する超音波振動子を備えた探傷プローブと、前記超音波振動子に超音波発生用の電圧を印加すると共に、前記超音波振動子によって受信された前記超音波に基づいた探傷信号を出力する超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段から出力された前記探傷信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段によって処理された前記探傷信号に基づいた探傷画像および探傷条件を表示する表示手段とを有する超音波探傷装置において、前記探傷プローブは、前記超音波の送信の指示と前記探傷条件とのうちの少なくとも一方を入力するための入力手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波探傷装置において、前記探傷プローブはさらに、前記検査者によって入力された前記超音波の送信の指示に基づいて前記超音波を送信するモードと、前記探傷条件を入力するモードとを切り替える指示を入力するための切替指示入力手段を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の超音波探傷装置において、前記表示手段は、前記検査者によって入力された前記超音波の送信の指示に基づいて前記超音波を送信するモードと、前記探傷条件を入力するモードとを切り替える指示を入力するための第１のアイコンと、前記探傷条件を入力するモードにおいて、前記探傷条件を選択するための第２のアイコンと、選択された前記探傷条件の設定値を入力するための第３のアイコンと、前記探傷プローブの移動に応じて表示位置が変化し、前記第１、第２、および第３のアイコンを選択するためのポインタとを表示し、前記入力手段は、前記第１、第２、および第３のアイコンと前記ポインタとを介した入力を行うためのボタンまたはスイッチを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、超音波の送受信を伴う検査と探傷条件の設定とを検査者が片手で行うことができるので、検査作業効率を高めることができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図２は、本実施形態による探傷プローブの外観を示している。探傷検査を行う被検体１上に探傷プローブ２が載置され、この探傷プローブ２によって被検体１が走査されている様子が示されている。検査者は、被検体１の表面と探傷プローブ２の底面とが離れないようにしながら探傷プローブ２を移動させ、検査対象となる探傷エリア（走査エリア）を隅々まで走査していく。探傷エリアの基準位置となるプローブ走査原点１００は、被検体１の構造あるいは形状を利用して特徴部分を原点と定めたり、被検体１上にマーキングを行ったりすることによって、予め定められている。

探傷プローブ２の上面には、操作者が各種の指示を入力するためのボタン２２ａ、ホイール兼ボタン２２ｂ、およびボタン２２ｃからなるボタン／ホイール２２が設けられている。ホイール兼ボタン２２ｂは、回転可能なホイールを備えており、操作者がホイールを回転させることによって、値を連続的に変化させること等が可能となっている。また、ホイール兼ボタン２２ｂは、検査者が指示を入力するために押下するボタンとしての機能も有している。検査者によるボタン／ホイール２２の操作結果は電気信号に変換され、ケーブル４を介して超音波探傷装置の本体へ出力される。

上記のボタン／ホイール２２を構成する各ボタンの機能は以下の通りである。本実施形態による超音波探傷装置は、第１のモードである探傷スキャンモードと、第２のモードである設定メニュー変更モードとが切り替え可能に構成されている。探傷スキャンモードは、探傷プローブ２を被検体１上で移動させて検査を行うため、検査者によって入力された超音波の送信の指示に基づいて超音波を送信するモードである。超音波探傷装置が探傷スキャンモードで動作している場合、検査者は、探傷プローブ２を用いて被検体１上を走査する。被検体１に入射され、被検体１内で反射された超音波は探傷プローブ２によって受信される。受信された超音波は、探傷プローブ２内の圧電素子によって電圧信号に変換され、探傷信号として、ケーブル４を介して超音波探傷装置本体に出力される。超音波探傷装置本体が備えるＬＣＤの画面には、探傷信号に基づいた探傷画像が表示される。

設定メニュー変更モードは、検査者が探傷条件を超音波探傷装置に入力するモードである。超音波探傷装置が設定メニュー変更モードで動作している場合、検査者はゲイン、レンジ、被検体の音速、探傷プローブの周波数等の探傷条件の設定値を入力し、超音波探傷装置に設定する。

ホイール兼ボタン２２ｂは、探傷スキャンモードと設定メニュー変更モードとを切り替えるためのボタンである。検査者がホイール兼ボタン２２ｂを１回押下する度に、上記のモードが切り替わる。また、超音波探傷装置が設定メニュー変更モードで動作している場合、ホイール兼ボタン２２ｂは、探傷条件の設定値を変更するための入力を受け付ける手段として機能する。設定値の具体的な変更方法は後述するが、検査者がホイール兼ボタン２２ｂのホイールを回転させると、その回転量に応じて設定値が変化する。

超音波探傷装置が探傷スキャンモードで動作している場合、ボタン２２ａは、超音波の送信の指示を入力する（超音波のＯＮとＯＦＦを指定する）ためのボタンとして機能する。検査者がボタン２２ａを押下している間、超音波が発生し、超音波探傷装置の画面に表示された探傷画像が更新される。検査者は、片手で探傷プローブ２をつかみ、ボタン２２ａを指で押しながら、被検体１の表面に対して平行に探傷プローブ２を動かし、被検体１を走査すればよい。また、超音波探傷装置が設定メニュー変更モードで動作している場合、ボタン２２ａは、探傷条件を規定する設定パラメータを選択するためのボタンとして機能する。検査者は、設定値を変更したい設定パラメータを画面上で選択するが、この際に、ボタン２２ａが押下される。さらに検査者がホイール兼ボタン２２ｂのホイールを回転させると、選択された設定パラメータの設定値が変化し、そのとき画面に表示されている設定値が設定パラメータの正式な設定値として超音波探傷装置に設定される。

ボタン２２ｃは、超音波探傷装置が探傷スキャンモードで動作している場合に、探傷エリアの原点を確定（決定）するためのボタンとして機能する。検査者がボタン２２ｃを押下すると、そのときの探傷プローブ２の基準位置がプローブ走査原点１００として、超音波探傷装置によって記憶される。探傷プローブ２の基準位置とは、探傷プローブ２において、例えば所定の角の位置や中心位置等である。既に原点が確定された後に、再度ボタン２２ｃが押下されると、原点がリセットされ、そのときの探傷プローブ２の基準位置が新たな原点として、超音波探傷装置によって記憶される。

なお、上述した各ボタンに代えてスイッチを探傷プローブ２に設け、各ボタンが有する機能をスイッチに持たせてもよい。また、ボタン／ホイール２２を構成する各ボタンの配置や、各ボタンへの機能の割り当ては上記に限定されない。さらに、いずれかのボタンに対して、探傷画像の表示モード（Ｂスキャン、Ｃスキャン等）を入力する機能を設けてもよい。

次に、図３を参照して探傷プローブ２の内部構成を説明する。探傷プローブ２の内部には超音波探傷ユニット２０、光学位置検出ユニット２１、およびエンコーダ２３が設けられている。探傷プローブ２の筐体の上面に設けられたボタン／ホイール２２は既に説明したので、説明を省略する。超音波探傷ユニット２０は通常の超音波探傷プローブと同様に、超音波の送受信部となる圧電素子２０ａ（超音波振動子）を備えている。圧電素子２０ａは超音波を送信し、被検体１に入射すると共に、被検体１の内部を通った超音波を受信する。すなわち、圧電素子２０ａは、超音波探傷装置本体から入力された電圧信号を超音波に変換すると共に、被検体１から入射した超音波の振動を電圧信号に変換して超音波探傷装置本体へ出力する。超音波探傷ユニット２０は、圧電素子２０ａの周囲がダンピング部材、音響整合層、および表面保護層で覆われた構造となっている。

光学位置検出ユニット２１は通常の光学式マウスと同様の構成を有している。ＬＥＤ２１ａは被検体１の表面に光を照射する。レンズ２１ｂは、ＬＥＤ２１ａによって照射され、被検体１の表面で反射された光を集光する。レンズ２１ｂによって集光された光はＣＣＤ２１ｃに入射する。ＣＣＤ２１ｃは、入射された光を光電変換し、所定レートの画像信号を出力する。ＤＳＰ２１ｄ（デジタル信号処理部）は、ＣＣＤ２１ｃから出力された画像信号に基づいて、探傷プローブ２の位置変化量を算出する。位置変化量の算出は、ＣＣＤ２１ｃによって撮像された画像内に存在するパターンを認識し、逐次更新される撮像結果に基づいて、そのパターンの移動量を算出することによって行われる。

エンコーダ２３は、以下の機能を有する。ボタン／ホイール２２を構成するボタン２２ａ、ホイール兼ボタン２２ｂ、およびボタン２２ｃが押下されると、ボタンの押下に応じたアナログ信号が各ボタンから出力される。また、ホイール兼ボタン２２ｂのホイールが回転すると、回転に応じたアナログ信号がホイール兼ボタン２２ｂから出力される。エンコーダ２３は、各ボタンから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。超音波探傷ユニット２０、光学位置検出ユニット２１、およびエンコーダ２３と超音波探傷装置の本体との間の信号の送受信は、ケーブル４を介して行われる。

次に、図１を参照して、本実施形態による超音波探傷装置の機能構成を説明する。超音波送受信部３０〜表示部３８は、図２および図３のケーブル４に接続された超音波探傷装置本体の構成である。超音波送受信部３０は、超音波探傷ユニット２０に内包された圧電素子２０ａに超音波発生用の高電圧を印加し、被検体１内部に超音波を発生させる。また、超音波送受信部３０は、圧電素子２０ａによって受信された超音波に基づいた探傷信号を信号処理部３１へ出力する。すなわち、超音波送受信部３０は圧電素子２０ａから出力された電圧信号を検出し、探傷信号として信号処理部３１へ出力する。超音波送受信部３０による超音波の送受信は、制御部３９によって制御される。

信号処理部３１は、入力された探傷信号に対して、増幅処理、フィルタ処理、ピークホールド処理、およびゲート処理等の所望の信号処理を行う。信号処理部３１によって処理された探傷信号は、探傷画像データとして探傷画像メモリ３２に書き込まれる。探傷画像メモリ３２には複数の時刻での探傷信号の振幅値が格納される。探傷画像メモリ３２のアドレス空間は、被検体１の表面と平行な方向（Ｘ方向およびＹ方向）と被検体１の深さ方向（厚み方向）に平行な方向（Ｚ方向）とからなる３次元構造となっている。例えば探傷画像メモリ３２のアドレスが３Ｎビット（Ｎは正の整数）で表されるとすると、先頭のＮビットがＸ方向アドレスに割り当てられ、次のＮビットがＹ方向アドレスに割り当てられ、次のＮビットがＺ方向アドレスに割り当てられる。

信号処理部３１から出力された１波形分の探傷信号に対して、１つのＸ座標およびＹ座標と複数のＺ座標とが関連付けられる。Ｘ座標およびＹ座標は、探傷信号が得られた被検体１のＸＹ平面内での位置を示している。Ｘ座標は、光学位置検出ユニット２１によって検出された、探傷プローブ２のＸ方向の位置変化を示す位置変化信号に基づいて算出される。すなわち、プローブ走査原点１００を原点として、Ｘ方向の位置変化が検出される度、Ｘ座標の値に対して、検出された位置変化の値が加算される。前回検出されたＸ座標をＸ、Ｘ方向の位置変化をΔＸとすると、最新のＸ座標はＸ＋ΔＸとなる。同様に、Ｙ座標は、光学位置検出ユニット２１によって検出された、探傷プローブ２のＹ方向の位置変化を示す位置変化信号に基づいて算出される。すなわち、プローブ走査原点１００を原点として、Ｙ方向の位置変化が検出される度、Ｙ座標の値に対して、検出された位置変化の値が加算される。前回検出されたＹ座標をＹ、Ｙ方向の位置変化をΔＹとすると、最新のＹ座標はＹ＋ΔＹとなる。

Ｚ座標は被検体１の表面を基準位置とした被検体１の深さ方向の位置を示している。Ｚ座標は、圧電素子２０ａから超音波が送信されたタイミングを基準にして、経過した時間に比例して増加するように生成される。１つの探傷波形からは、複数の振幅値のデータが生成され、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標と関連付けられて探傷画像メモリ３２に格納される。例えば、時間軸上で超音波の送信位置からΔｔだけ経過した位置での探傷波形の振幅値Ａ１、その位置からさらにΔｔだけ経過した位置での探傷波形の振幅値Ａ２、・・・が探傷画像メモリ３２に格納される。ライトアドレス生成部３３は、上記のようにして求められたＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標にそれぞれ対応したＸ方向アドレス、Ｙ方向アドレス、Ｚ方向アドレスを生成（発生）する。

探傷画像メモリ３２からのデータの読み出しは、リードアドレス生成部３４の出力に基づいて行われる。リードアドレス生成部３４は、制御部３９による指示に従って、探傷画像メモリ３２から読み出されるデータのアドレスを生成する。その際に、表示部３８に表示される探傷画像の描画モードに応じてアドレスの生成の仕方が変わる。例えば、被検体１の深さが一定の領域の断面映像（Ｃスキャン画像）を表示する場合には、Ｚ方向アドレスが固定され、Ｘ方向アドレスおよびＹ方向アドレスが順次変化しながら、データが読み出される。また、プローブ走査面と垂直な断面映像（Ｂスキャン画像）を表示する場合には、例えばＸＹ平面上で直線的にＸ方向アドレスおよびＹ方向アドレスが変化すると共に、Ｚ方向アドレスが順次変化しながら、データが読み出される。この際に、表示部３８の描画画素の更新順に対応したアドレスの順番を考慮して、探傷画像メモリ３２のリードアドレスの順番が決定される。

彩色処理部３５は、探傷画像メモリ３２から読み出された探傷画像データの振幅データを、振幅に応じた色を示す色データに変換し、合成部３７へ出力する。メニュー／ポインタ画像メモリ３６には、表示部３８がメニュー画像を表示するためのメニュー画像データや、ポインタ画像を表示するためのポインタ画像データが予め格納されている。メニュー画像データやポインタ画像データは逐次メニュー／ポインタ画像メモリ３６から読み出されて合成部３７へ出力される。合成部３７は、彩色処理部３５によって処理された探傷画像データとメニュー画像データおよびポインタ画像データとを合成し、表示部３８へ出力する。表示部３８は、これらの画像データに基づいた画像を表示する。表示部３８によって、探傷画像と探傷条件が表示される。

制御部３９は超音波探傷装置内の各部を制御する。図１においては、制御部３９が有する機能の一部に係る信号の入出力関係が図示されており、他の信号の入出力関係の図示は省略されている。以下、制御部３９が有する機能の一部を説明する。制御部３９は、ボタン／ホイール２２を介して入力された超音波の送信の指示に基づいて、超音波送受信部３０による超音波の送信のＯＮとＯＦＦを制御する。また、光学位置検出ユニット２１から出力された位置変化信号に基づいて、制御部３９は、探傷プローブ２の位置を算出すると共に、ライトアドレス生成部３３によって行われるＸ方向アドレスおよびＹ方向アドレスの生成動作を制御する。

また、制御部３９は計時機能を有し、ライトアドレス生成部３３によるＺ方向アドレスの生成も制御する。また、ボタン／ホイール２２を介して入力されたプローブ走査原点のリセットの指示に基づいて、制御部３９は、ライトアドレス生成部３３に対して、アドレスのリセットを指示する。また、ボタン／ホイール２２を介して表示モード（Ｂスキャン、Ｃスキャン等）の変更の指示が入力された場合に、制御部３９は、表示モードに係るリードアドレス生成部３４の設定値を変更する。また、制御部３９はメニュー／ポインタ画像メモリ３６へのメニュー画像データおよびポインタ画像データの書き込みまたは読み出しを制御する。

次に、図４を参照して、本実施形態による超音波探傷装置を用いた検査の方法を説明する。図４に示されるように、探傷プローブ２と探傷装置３はケーブル４で接続されている。探傷装置３の前面にはＬＣＤ３００が設けられている。検査者はＬＣＤ３００を見ながら、片方の手で探傷プローブ２をつかんで、被検体１上で動かして検査を行う。ＬＣＤ３００の探傷画像描画エリア３０１には、各表示モードに応じた表示形式で探傷画像が表示される。探傷画像描画エリア３０１において、被検体１上に設定されたプローブ走査原点１００に対応したプローブ走査原点３０２が表示される。

超音波探傷装置が探傷スキャンモードで動作している場合に、ボタン２２ａが押下されると、ボタン２２ａから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、この信号に基づいて超音波の送信のＯＮとＯＦＦを制御する。また、ボタン２２ｃが押下されると、ボタン２２ｃから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、この信号に基づいて、プローブ走査原点のリセット指示が入力されたと判断し、探傷画像メモリ３２に対する探傷データの書き込みアドレスをリセットする制御を行う。

探傷スキャンモードにおいては、探傷プローブ２の現在位置を示す十字型のポインタ３０３が表示される。ポインタ３０３の表示位置（描画座標）は、光学位置検出ユニット２１から出力された位置変化信号に基づいて、制御部３９によって算出される。合成部３７は探傷画像データとポインタ画像とを合成する際に、制御部３９によって算出された表示位置にポインタ３０３の画像が埋め込まれるように画像データの合成を行う。探傷プローブ２によって走査が行われた走査済みの部分は、得られた探傷信号の振幅に応じて彩色がなされ、探傷画像描画エリア３０１に描画される。ボタン／ホイール２２のボタン２２ａが押下されている間、超音波送受信部３０が超音波の送信動作を行い、探傷画像メモリ３２へのデータの書き込みが継続される。

探傷画像と共に、設定メニュー３０４も表示される。設定メニュー３０４は、各探傷条件に対応した設定パラメータの一覧である。設定メニュー３０４において、各設定パラメータの設定値を入力するためのメニューアイコン３０５と設定値３０６が表示される。メニューアイコン３０５は、探傷条件を示す設定パラメータを選択するためのアイコンであり、設定値３０６はその設定パラメータの値を示している。超音波探傷装置が設定メニュー変更モードで動作している場合には、設定値を設定または変更したい設定パラメータを選択するためのポインタ３０７が表示される。ポインタ３０７の表示位置（描画座標）は、光学位置検出ユニット２１から出力された位置変化信号に基づいて、制御部３９によって算出される。設定メニュー３０４のメニュー画像データおよびポインタ３０７のポインタ画像データも、合成部３７によって探傷画像データと合成される。

設定値の設定または変更は以下のようにして行われる。まず、検査者によって探傷プローブ２が被検体１上で動かされ、ポインタ３０７が所望の設定パラメータのメニューアイコン３０５に重ねられる。この状態で探傷プローブ２の上面に設けられたボタン２２ａ（図２参照）が押下されると（すなわちメニューアイコン３０５がクリックされると）、ボタン２２ａから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、この信号に基づいて、メニューアイコン３０５に関連付けられた設定パラメータが選択されたと判断する。

続いて、ホイール兼ボタン２２ｂ（図２参照）のホイールが回転されると、回転に応じた信号がホイール兼ボタン２２ｂから出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、その信号に基づいてホイールの回転量を算出し、回転量に応じて設定パラメータの設定値を算出する。算出された設定値は設定値３０６として表示される。したがって、ホイール兼ボタン２２ｂのホイールが回転すると、回転に応じて設定値３０６が変化し、設定対象の設定パラメータを用いる構成にその設定値が設定される。上記のように、メニューアイコン３０５およびポインタ３０７を介した入力を行うためのボタン／ホイール２２を検査者が操作することによって、設定値の入力が行われる。上述した探傷スキャンモードと設定メニュー変更モードの切り替えは、ホイール兼ボタン２２ｂの押下によって行われる。

なお、ポインタ３０３とポインタ３０７の両者が常に表示されるようにしてもよいし、超音波探傷装置が探傷スキャンモードで動作している場合には、ポインタ３０３が表示され、ポインタ３０７は表示されないようにし、超音波探傷装置が設定メニュー変更モードで動作している場合には、ポインタ３０７が表示され、ポインタ３０３は表示されないようにしてもよい。ポインタ３０３および３０７の描画座標は、いずれも光学位置検出ユニット２１から出力された信号に基づいて、制御部３９によって算出されるが、各ポインタの描画座標の原点は同一である必要はないし、探傷プローブ２の移動量に対する各ポインタの描画座標の変化の割合も同一である必要はない。

検査者が探傷プローブ２を被検体１から離さない限り、探傷スキャンモードと設定メニュー変更モードを切り替えても、探傷スキャンモードにおいて、描画座標がずれることはないが、仮に描画座標のずれが大きく、正確な探傷ができなくなった場合には、被検体１に設けたプローブ走査原点１００に探傷プローブ２を移動し、探傷画像描画エリア３０１に表示されたプローブ走査原点３０２を再度確定し、探傷画像を上書きしながら検査を続行すればよい。

上述したように、本実施形態による超音波探傷装置において、超音波の送信の指示を入力すると共に、探傷条件を入力するための入力手段となるボタン／ホイール２２が探傷プローブ２に設けられている。これによって、超音波の送受信を伴う検査と探傷条件の設定とを検査者が片手で行うことができるので、検査作業効率を高めることができる。また、ボタン／ホイール２２のホイール兼ボタン２２ｂを押下することによって、検査を行う探傷スキャンモードと、探傷条件の設定を行う設定メニュー変更モードとを切り替えるようにしたので、ボタン２２ａおよびボタン２２ｃに対して、異なるモードで使用される機能を少なくとも１つずつ割り当てることができ、ボタン／ホイール２２上に設けるボタンの数を最小限に留め、コストの上昇を抑えることができる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態による超音波探傷装置の機能構成は図１と同様である。ただし、本実施形態の探傷プローブ２にはボタンが１つだけ設けられている。以下、図５を参照して、本実施形態による超音波探傷装置を用いた検査の方法を説明する。図５に示されるように、探傷プローブ２の上面には図１のボタン／ホイール２２を構成するボタン２２ｄが設けられている。

探傷装置３のＬＣＤ３００上にはモード切替アイコン３０８が表示される。モード切替アイコン３０８は、探傷スキャンモードと設定メニュー変更モードを切り替える指示を入力するためのアイコンである。モードの切り替えは以下のようにして行われる。超音波探傷装置が探傷スキャンモードで動作している場合、検査者が探傷プローブ２を動かすと、ＬＣＤ３００に表示されたポインタ３０３が動く。検査者によって探傷プローブ２が移動し、ポインタ３０３がモード切替アイコン３０８に重ねられる。この状態でボタン２２ｄが押下されると（すなわちモード切替アイコン３０８がクリックされると）、ボタン２２ｄから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、この信号に基づいて、モード切り替えの指示が入力されたことを検出し、設定メニュー変更モードで動作するように各部の動作を制御する。

超音波探傷装置が設定メニュー変更モードで動作している場合に、検査者が探傷プローブ２を動かすと、ＬＣＤ３００に表示されたポインタ３０７が動く。検査者によって探傷プローブ２が移動し、ポインタ３０７がモード切替アイコン３０８に重ねられる。この状態でボタン２２ｄが押下されると（すなわちモード切替アイコン３０８がクリックされると）、ボタン２２ｄから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、この信号に基づいて、モード切り替えの指示が入力されたことを検出し、探傷スキャンモードで動作するように各部の動作を制御する。

超音波探傷装置が探傷スキャンモードで動作し、ポインタ３０３が探傷画像描画エリア３０１上に存在している場合に、ボタン２２ｄが押下されると、ボタン２２ｄから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、この信号に基づいて、ボタン２２ｄが押下された時間を判定する。ボタン２２ｄが押下された時間が所定時間（例えば数秒程度）未満であった場合には、制御部３９は超音波の送信のＯＮとＯＦＦを制御する。また、ボタン２２ｄが押下された時間が所定時間以上であった場合には、プローブ走査原点のリセット指示が入力されたと判断し、探傷画像メモリ３２に対する探傷データの書き込みアドレスをリセットする制御を行う。

超音波探傷装置が設定メニュー変更モードで動作している場合に、検査者が探傷プローブ２を動かすと、ＬＣＤ３００に表示されたポインタ３０７が動く。検査者によって探傷プローブ２が移動し、ポインタ３０７がメニューアイコン３０５に重ねられる。この状態でボタン２２ｄが押下されると（すなわちメニューアイコン３０５がクリックされると）、ボタン２２ｄから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、この信号に基づいて、アイコン３０５に関連付けられた設定パラメータが選択されたと判断する。

続いて、検査者によって探傷プローブ２が移動し、ポインタ３０７が数値変更アイコン３０９に重ねられた状態でボタン２２ｄが押下されると（すなわち数値変更アイコン３０９がクリックされると）、ボタン２２ｄから信号が出力され、エンコーダ２３を介して制御部３９にその信号が入力される。制御部３９は、その信号に基づいて、選択された設定パラメータの値を算出し、設定対象の設定パラメータを用いる構成にその設定値を設定する。算出された設定値は設定値３０６として表示される。この場合、例えば数値変更アイコン３０９が押下される度に設定値が所定ピッチで変化する。また、数値変更アイコン３０９が長押しされた場合（押下されたままの状態が続いた場合）、数値変更アイコン３０９が長押しされた時間に応じて、設定値が連続的に変化する。上記のように、アイコン３０５およびポインタ３０７を介した入力を行うためのボタン２２ｄを検査者が操作することによって、設定値の入力が行われる。

なお、上述したボタン２２ｄに代えて１個のスイッチを探傷プローブ２に設け、ボタン２２ｄが有する機能をスイッチに持たせてもよい。本実施形態によれば、各モードの切り替えや、超音波の送信指示、プローブ走査原点のリセット指示、探傷条件の設定値の入力・変更指示を行うための１個のボタン２２ｄを探傷プローブ２に設けたことによって、第１の実施形態と比べて、探傷プローブ２に設けるボタンの数を減らすことができるので、コストを削減することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第１の実施形態においては、探傷プローブ２に３つのボタンが設けられた超音波探傷装置を説明し、第２の実施形態においては、探傷プローブ２に１つのボタンが設けられた超音波探傷装置を説明したが、２つのボタンを設けたり、それら２つのボタンのうちの１つをホイール付きのボタンとしたり等の変形を行ってもよい。また、上記の各実施形態においては、探傷描画モードがＢスキャンまたはＣスキャンである場合を中心に説明したが、リードアドレス生成部３４を適宜変形し、Ａスキャンまたは３次元表示を行うようにしてもよい。

また、探傷プローブ２の移動量を検出する手段として、光学式の位置検出手段が超音波探傷装置に設けられた場合を説明したが、被検体１と接触するボールを探傷プローブ２の内部に設け、そのボールの回転方向および回転量に応じて探傷プローブ２の移動量を検出してもよい。また、圧電素子の数は１つでもよいし、複数であってもよい。さらに、プローブ走査により検査を行うための装置であれば、超音波探傷装置以外の装置に本発明を適用してもよい。

本発明の第１の実施形態による超音波探傷装置の機能構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による探傷プローブの外観を示す外観図である。本発明の第１の実施形態による探傷プローブの内部構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による超音波探傷装置の外観を示す外観図である。本発明の第２の実施形態による超音波探傷装置の外観を示す外観図である。従来の超音波探傷装置の外観を示す外観図である。

符号の説明

１，５・・・被検体、２，６・・・探傷プローブ、３，７・・・探傷装置、４，８・・・ケーブル、２０・・・超音波探傷ユニット、２０ａ・・・圧電素子、２１・・・光学位置検出ユニット、２１ａ・・・ＬＥＤ、２１ｂ・・・レンズ、２１ｃ・・・ＣＣＤ、２１ｄ・・・ＤＳＰ、２２・・・ボタン／ホイール、２２ａ，２２ｃ，２２ｄ・・・ボタン、２２ｂ・・・ホイール兼ボタン、２３・・・エンコーダ、３０・・・超音波送受信部、３１・・・信号処理部、３２・・・探傷画像メモリ、３３・・・ライトアドレス生成部、３４・・・リードアドレス生成部、３５・・・彩色処理部、３６・・・メニュー／ポインタ画像メモリ、３７・・・合成部、３８・・・表示部、３９・・・制御部

Claims

超音波を送信し、被検体に入射すると共に、該被検体の内部を通った前記超音波を受信する超音波振動子を備えた探傷プローブと、
前記超音波振動子に超音波発生用の電圧を印加すると共に、前記超音波振動子によって受信された前記超音波に基づいた探傷信号を出力する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段から出力された前記探傷信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって処理された前記探傷信号に基づいた探傷画像および探傷条件を表示する表示手段と、
を有する超音波探傷装置において、
前記探傷プローブは、前記超音波の送信の指示と前記探傷条件とのうちの少なくとも一方を入力するための入力手段を備えた
ことを特徴とする超音波探傷装置。
前記探傷プローブはさらに、前記検査者によって入力された前記超音波の送信の指示に基づいて前記超音波を送信するモードと、前記探傷条件を入力するモードとを切り替える指示を入力するための切替指示入力手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
前記表示手段は、前記検査者によって入力された前記超音波の送信の指示に基づいて前記超音波を送信するモードと、前記探傷条件を入力するモードとを切り替える指示を入力するための第１のアイコンと、前記探傷条件を入力するモードにおいて、前記探傷条件を選択するための第２のアイコンと、選択された前記探傷条件の設定値を入力するための第３のアイコンと、前記探傷プローブの移動に応じて表示位置が変化し、前記第１、第２、および第３のアイコンを選択するためのポインタとを表示し、
前記入力手段は、前記第１、第２、および第３のアイコンと前記ポインタとを介した入力を行うためのボタンまたはスイッチを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。