JP2007147423A - 圧延材の内部欠陥検出方法および内部欠陥検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】雑音エコーに左右されることなく確実に圧延材の内部欠陥を検出する。
【解決手段】探触子1は、圧延材Mの長手方向複数位置で当該圧延材Mの横断面内に超音波を発射するとともに、横断面内に生じたエコーを受信する。同相加算回路25でエコーが生じた位置を特定し、演算部32にて、連続する所定数の横断面内でいずれもエコーを生じている位置に内部欠陥があるものと判定する。
【選択図】 図1
【解決手段】探触子1は、圧延材Mの長手方向複数位置で当該圧延材Mの横断面内に超音波を発射するとともに、横断面内に生じたエコーを受信する。同相加算回路25でエコーが生じた位置を特定し、演算部32にて、連続する所定数の横断面内でいずれもエコーを生じている位置に内部欠陥があるものと判定する。
【選択図】 図1
Description
本発明は圧延材の内部欠陥検出方法および内部欠陥検出装置に関し、特に、超音波を使用した検出において材料の結晶粒による誤検出を生じない内部欠陥検出方法および内部欠陥検出装置に関する。
圧延材の内部に超音波を発してそのエコーより材料の内部欠陥を検出する方法が注目されている。例えば特許文献1には圧延材の幅方向へ複数の超音波プローブを設けて、各超音波プローブから超音波を送信するとともに欠陥検出ゲートの閉鎖タイミングを最適に調整した状態でエコー信号を受信して、圧延材の横断面内の内部欠陥を良好に検出できるようにしたものが提案されている。
特開平9−145686
ところで、材料内部に超音波を発した時に生じるエコーは、材料成分中の異物や鋳造引け巣による空隙等の実際の内部欠陥からのもの以外に、材料結晶粒で生じる雑音エコーがあるために欠陥検出の確実性が阻害されるという問題があった。
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、雑音エコーに左右されることなく確実に圧延材の内部欠陥を検出することができる圧延材の内部欠陥検出方法および内部欠陥検出装置を提供することを目的とする。
本発明は、材料結晶粒で生じる超音波のエコーは通常、圧延材の長手方向へ長く続くことはないのに対して、製品使用時に亀裂や破断等の原因となる圧延材における有害な欠陥は、往々にして圧延時に長手方向へ延ばされて材料内で一定長以上続くものであるという発明者等の知見に基づいてなされたものである。
そこで、本第1発明に係る圧延材の内部欠陥検出方法では、圧延材の長手方向複数位置で当該圧延材の横断面内に超音波を発射して当該横断面内でエコーを生じた位置を特定し、連続する所定数の横断面内でいずれもエコーを生じている位置に内部欠陥があるものと判定する。
本第1発明において、連続する所定数の横断面内でいずれも超音波のエコーを生じる位置は、圧延時に長手方向へ延ばされて材料内で一定長以上続いている内部欠陥が存在する位置である可能性が高いから、この位置に内部欠陥があるものと判定することによって確実に圧延材の内部欠陥を検出することができる。
本第2発明に係る圧延材の内部欠陥検出方法では、圧延材の長手方向複数位置で当該圧延材の横断面内に超音波を発射して当該横断面内でエコーを生じた位置を特定し、連続する所定数の横断面内のエコー強度を加算して、当該エコー強度の加算値が一定値を超えた位置に内部欠陥があるものと判定する。
本第2発明において、エコー強度の加算値が一定値を超える位置は、連続する所定数の横断面内でいずれも超音波のエコーを生じる位置であるから、圧延時に長手方向へ延ばされて材料内で一定長以上続いている内部欠陥が存在する位置である可能性が高い。したがって、この位置に内部欠陥があるものと判定することによって確実に圧延材の内部欠陥を検出することができる。
本第3発明に係る圧延材の内部欠陥検出装置では、圧延材(M)の長手方向複数位置で当該圧延材(M)の横断面内に超音波を発射する超音波送信手段(1,21)と、横断面内に生じたエコーを受信する超音波受信手段(1,22)と、エコーが生じた位置を特定する位置特定手段(25)と、連続する所定数の横断面内でいずれもエコーを生じている位置に内部欠陥があるものと判定する判定手段(32)とを具備している。本第3発明によっても本第1発明と同様の作用効果が得られる。
本第4発明に係る圧延材の内部欠陥検出装置では、圧延材(M)の長手方向複数位置で当該圧延材(M)の横断面内に超音波を発射する超音波送信手段(1,21)と、横断面内に生じたエコーを受信する超音波受信手段(1,22)と、超音波が生じた位置を特定する位置特定手段(25)と、連続する所定数の横断面内のエコー強度を加算して、当該エコー強度の加算値が一定値を超えた位置に内部欠陥があるものと判定する判定手段(32)とを具備している。本第4発明によっても本第2発明と同様の作用効果が得られる。
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以上のように、本発明によれば、雑音エコーに左右されることなく確実に圧延材の内部欠陥を検出することができる。
(第1実施形態)
図1には本発明の内部欠陥検出装置の構成を示す。図において、圧延材Mは材料搬送装置4によって駆動されるローラR上を矢印方向へ水平に搬送されており、その圧延方向は搬送方向(図中の矢印)と一致する長手方向である。この圧延材Mの搬送移動位置は材料搬送装置4で検出されている。圧延材Mの上面に接して探触子1が設けられており、探触子1は本実施形態では図2に示すように、圧延材Mの幅方向へ7列、長手方向へ3列の多数の超音波振動子11を下方へ向けてマトリクス状に並べたものである。なお、図2に示す角型マトリクス状のみならず、円形状等に超音波振動子11を並べたものでも良い。
図1には本発明の内部欠陥検出装置の構成を示す。図において、圧延材Mは材料搬送装置4によって駆動されるローラR上を矢印方向へ水平に搬送されており、その圧延方向は搬送方向(図中の矢印)と一致する長手方向である。この圧延材Mの搬送移動位置は材料搬送装置4で検出されている。圧延材Mの上面に接して探触子1が設けられており、探触子1は本実施形態では図2に示すように、圧延材Mの幅方向へ7列、長手方向へ3列の多数の超音波振動子11を下方へ向けてマトリクス状に並べたものである。なお、図2に示す角型マトリクス状のみならず、円形状等に超音波振動子11を並べたものでも良い。
このようなマトリクス状に並んだ超音波振動子11の下方にある圧延材Mの一定厚の横断面内が探触子1による検出領域Z1となる。探触子1の一つの超音波振動子11は図1に示す探傷器2の超音波送信部21に接続されて、圧延材M内へパルス超音波を発信する。探触子1の各超音波振動子11は探傷器2の超音波受信部22(図1)に接続されており、圧延材M内での上記パルス超音波のエコーを受信して超音波受信部22へエコー信号を出力する。
図1において、探傷器2は上記超音波送信部21と超音波受信部22に加えて、超音波発信器23、A/D変換器24および同相加算回路25を備えている。超音波発信器23は超音波発信のためのパルス信号23aを出力し、これは超音波送信部21を介して上記一つの超音波振動子11に出力される。超音波発信器23からは同時にA/D変換器24へトリガ信号23bが出力される。各超音波振動子11から出力されるエコー信号は超音波受信部22で増幅されて増幅信号22aがA/D変換器24に入力し、ここでA/D変換されてエコーデータ24aとなる。同相加算回路25は、いわゆる開口合成法を実現するもので、圧延材Mの検出領域Z1内の各位置から各超音波振動子11への、距離に応じたエコーの到達遅れを考慮して、各エコーデータ24aに適当な遅延をかけて同相の(同位置からの)エコーデータ24aを加算する。これによって、圧延材Mの検出領域Z1内でエコーを生じている部分に焦点を合わせてその三次元位置を良好な分解能で検出することができる。
検出領域Z1は圧延材Mの搬送移動に伴って図2に示すようにZ1→Z2→Z3→Z4へと相対的に逐次移動するから、内部欠陥等からのエコーデータを含んだ各検出領域Z1〜Z4の検出データが、圧延材Mの移動データと対応させてデータ処理装置3の記録部31(図1)に記憶される。ここで、各検出領域Z1〜Z4の検出データの一例を図3に示し、材料結晶粒による雑音エコーのエコーデータED2は単数ないし2個程度の検出領域のみで同一位置に現れるのに対して、内部欠陥によるエコーデータED1は本実施例では4個の検出領域Z1〜Z4の全てで同一位置に現れている。
データ処理装置3(図1)は上記記録部31に加えて、演算部32と表示部33を備えており、演算部32では、図4に示すように、各検出領域Z1,Z2,Z3,Z4,…,Znを圧延材Mの搬送移動位置に対応させて三次元の探傷結果画像を作成して、これを表示部33に送って表示させる。このとき同時に演算部32は、一定数(例えば5個)以上の検出領域で同一位置に現れているエコーデータED1を、内部欠陥によるエコーデータであるとして、その位置に内部欠陥が生じているものと判定する。
(第2実施形態)
記録部31に記録する際に各検出領域Z1,Z2,Z3,Z4,…,Znの検出データに対して例えばハイパスフィルタ処理あるいは微分処理をし、さらに二値化処理をして、図5に示すようにエコーデータを圧延材長手方向の圧延方向のみの成分にすれば、内部欠陥によるエコーデータであるか否かの判定をさらに良好に行うことができる。
記録部31に記録する際に各検出領域Z1,Z2,Z3,Z4,…,Znの検出データに対して例えばハイパスフィルタ処理あるいは微分処理をし、さらに二値化処理をして、図5に示すようにエコーデータを圧延材長手方向の圧延方向のみの成分にすれば、内部欠陥によるエコーデータであるか否かの判定をさらに良好に行うことができる。
(第3実施形態)
演算部32において、例えば図6に示すように、連続する所定数の検出領域Z1,Z2,Z3,…,Zmの検出データを加算して、当該検出データの加算値が一定値を超えた位置に、内部欠陥によるエコーデータEDxがあるとして、その位置に内部欠陥が生じているものと判定するようなものであっても良い。
演算部32において、例えば図6に示すように、連続する所定数の検出領域Z1,Z2,Z3,…,Zmの検出データを加算して、当該検出データの加算値が一定値を超えた位置に、内部欠陥によるエコーデータEDxがあるとして、その位置に内部欠陥が生じているものと判定するようなものであっても良い。
なお、上記各実施形態において、探触子1の超音波振動子11を長手方向へは一列のみ設けて検出領域を厚みのない実質的に二次元的な横断面としても良い。また、検出領域内でエコーを生じている部分を特定する方法として上記実施形態では開口合成法を使用したが、例えばフェーズドアレイ法によっても良い。
1…探触子、21…超音波送信部、22…超音波受信部、25…同相加算回路(位置特定手段)、32…演算部(判定手段)、M…圧延材。
Claims (4)
- 圧延材の長手方向複数位置で当該圧延材の横断面内に超音波を発射して当該横断面内でエコーを生じた位置を特定し、連続する所定数の横断面内でいずれもエコーを生じている位置に内部欠陥があるものと判定する圧延材の内部欠陥検出方法。
- 圧延材の長手方向複数位置で当該圧延材の横断面内に超音波を発射して当該横断面内でエコーを生じた位置を特定し、連続する所定数の横断面内のエコー強度を加算して、当該エコー強度の加算値が一定値を超えた位置に内部欠陥があるものと判定する圧延材の内部欠陥検出方法。
- 圧延材の長手方向複数位置で当該圧延材の横断面内に超音波を発射する超音波送信手段と、前記横断面内に生じたエコーを受信する超音波受信手段と、エコーが生じた位置を特定する位置特定手段と、連続する所定数の横断面内でいずれもエコーを生じている位置に内部欠陥があるものと判定する判定手段とを具備する圧延材の内部欠陥検出装置。
- 圧延材の長手方向複数位置で当該圧延材の横断面内に超音波を発射する超音波送信手段と、前記横断面内に生じたエコーを受信する超音波受信手段と、超音波が生じた位置を特定する位置特定手段と、連続する所定数の横断面内のエコー強度を加算して、当該エコー強度の加算値が一定値を超えた位置に内部欠陥があるものと判定する判定手段とを具備する圧延材の内部欠陥検出装置。
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JP2011519026A (ja) * | 2008-04-24 | 2011-06-30 | インスティトゥート フュル アクストミクロスコピー ドクター クラマー ゲーエムベーハー | 半導体材料内部の欠陥を非破壊的に検出する方法及び装置 |
JP2011522238A (ja) * | 2008-05-28 | 2011-07-28 | ジーイー センシング アンド インスペクション テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 超音波を用いた物体の非破壊試験の装置及び方法、並びにマトリクス型フェーズド・アレイ・プローブの利用方法 |
WO2023190042A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 国立大学法人東北大学 | 積層フィルムの検査方法及び積層フィルムの製造方法 |
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2005
- 2005-11-28 JP JP2005341475A patent/JP2007147423A/ja active Pending
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