JP2011043416A - Ultrasonic inspection system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the SN ratio of a detection signal from damage or the like present in an object, in an ultrasonic inspection system. <P>SOLUTION: The ultrasonic inspection system 10 is constituted of a laser drive device 12 for irradiating the object 50 with a laser beam to excite ultrasonic vibration in the object 50, a galvano scanner 14 for causing the laser beam to scan the surface of the object 50, ultrasonic probes 16 and 18 being a plurality of the receiving means arranged to the object 50, a control unit 30 or the like. The control unit 30 includes an individual imaging processing part 32 for imaging the ultrasonic vibration distribution in the object on a two-dimensional surface at every receiving means on the basis of the detection signal received by each of the receiving means corresponding to the scanning timing of the laser beam, and an image-enhancing processing part 34 for performing enhancement processing subjecting a plurality of image data at the same position to sum operation or integral operation with respect to a plurality of individual imaging data to obtain enhancement processing data at the position. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波検査システムに係り、特に、超音波振動を与える位置を物体に対し2次元的に移動走査する走査手段を備える超音波検査システムに関する。   The present invention relates to an ultrasonic inspection system, and more particularly, to an ultrasonic inspection system including a scanning unit that two-dimensionally moves and scans a position where an ultrasonic vibration is applied to an object.

超音波振動を用いて固体材料内部状態を画像化する装置としては、被検体である物体を水槽等において、水を介して超音波探触子を直動的に走査する水浸法によるものが市販されている。水を介するのは、被検体に対し非接触とした方が、走査を容易にでき、また走査の高速化を図ることができる等のためである。この場合、水に浸けることのできない被検体には適用できず、また、場合によっては大型水槽を必要とするため、他の非接触走査法が望まれている。他の非接触走査法としては、レーザ光を被検体の表面に走査し、その走査点において熱励起によって発生する超音波を利用することが知られている。   An apparatus for imaging the internal state of a solid material using ultrasonic vibration is based on a water immersion method in which an ultrasonic probe is directly scanned through water in an object such as a water tank. It is commercially available. The reason for passing water is that scanning with the subject not in contact can facilitate scanning and increase the scanning speed. In this case, the method cannot be applied to a subject that cannot be immersed in water, and in some cases, a large water tank is required. Therefore, another non-contact scanning method is desired. As another non-contact scanning method, it is known that laser light is scanned on the surface of a subject and ultrasonic waves generated by thermal excitation at the scanning point are used.

例えば、特許文献1には、超音波伝播の映像化装置等として、発振レーザによって被検体の表面を走査してパルスレーザ光を走査路に沿って複数の計測点に照射し、これら複数の計測点で熱励起超音波を発生させ、この超音波を、被検体に装着し固定した受信用圧電センサで照射するレーザ光のパルスと同期して検出し、この検出した信号をディジタルオシロスコープ等のA/D変換器により波形列データとしてパーソナルコンピュータに収録し、パーソナルコンピュータによって、収録した波形列データを各時刻における振幅値を輝度変調して画像化することが開示されている。   For example, in Patent Document 1, as an imaging device for ultrasonic wave propagation, the surface of a subject is scanned with an oscillation laser, and a pulse laser beam is irradiated onto a plurality of measurement points along a scanning path. A thermal excitation ultrasonic wave is generated at a point, and this ultrasonic wave is detected in synchronization with a pulse of a laser beam irradiated by a receiving piezoelectric sensor attached to a subject and fixed, and the detected signal is detected by a digital oscilloscope or the like. It is disclosed that a / D converter records waveform waveform data in a personal computer, and the recorded waveform sequence data is imaged by modulating the amplitude value at each time with the personal computer.

また、本発明に係る発明者等は、非特許文献1において、ガイド波としてのラム波をレーザによって励振し、離れた点の斜角探触子によってラム波A0モードを検出することで励振点の板厚情報を取得できる手法を開発したことを開示した。   In addition, the inventors of the present invention, in Non-Patent Document 1, excite the Lamb wave as a guide wave with a laser and detect the Lamb wave A0 mode with an oblique probe at a distant point. We have disclosed that we have developed a method that can acquire the thickness information of the sheet.

特開2006−300634号公報JP 2006-300434 A

林等,発振レーザ走査法によって励振されたガイド波を用いた高速厚み測定,日本非破壊検査協会,第16回超音波による材料の非破壊評価シンポジウム講演論文集8−1,平成21年1月29日,p107−111Hayashi et al., High Speed Thickness Measurement Using Guide Waves Excited by Oscillating Laser Scanning Method, Japan Nondestructive Inspection Association, Proc. Of the 16th Symposium on Nondestructive Evaluation of Materials by Ultrasonics, January 2009 29th, p107-111

従来技術によれば、超音波振動を与える位置を物体に対し2次元的に移動走査し、物体に予め固定して配置された探触子によって超音波振動を検出し、検出された信号を処理することで、物体における2次元的な超音波振動分布を画像化することができる。   According to the prior art, the position where ultrasonic vibration is applied is two-dimensionally moved and scanned with respect to the object, ultrasonic vibration is detected by a probe arranged in advance fixed to the object, and the detected signal is processed. By doing so, the two-dimensional ultrasonic vibration distribution in the object can be imaged.

しかしながら、超音波振動の受信に際しては、非接触式走査あるいは接触式走査において、受信点が走査点から離れるに従い、超音波減衰による画像の乱れが生じ、また、反射波の影響によってアーチファクトと呼ばれる虚像が生じることがある。このような画像の乱れの原因の1つである反射波は、物体における損傷の形状、その寸法、用いられる超音波の周波数等によって発生状況が異なる。また、画像乱れの他の原因である超音波減衰は超音波振動の伝播距離に大きく影響を受ける。   However, when receiving ultrasonic vibrations, in non-contact scanning or contact scanning, as the reception point moves away from the scanning point, image distortion occurs due to ultrasonic attenuation, and a virtual image called artifact is caused by the influence of reflected waves. May occur. The reflected wave, which is one of the causes of such image disturbance, varies depending on the shape of the damage in the object, its size, the frequency of the ultrasonic wave used, and the like. In addition, ultrasonic attenuation, which is another cause of image distortion, is greatly affected by the propagation distance of ultrasonic vibration.

このような画像の乱れ、虚像等が生じると、物体に存在する損傷等からの検出信号に対してノイズとなり、SN比が低下し、十分な検査を行うことが困難となる。   When such image disturbance, virtual image, or the like occurs, noise is detected with respect to a detection signal from damage or the like present on the object, the SN ratio is lowered, and it is difficult to perform sufficient inspection.

本発明の目的は、超音波振動の受信に際し、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比を向上させることを可能とする超音波検査システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic inspection system capable of improving the SN ratio of a detection signal from damage or the like existing in an object when receiving ultrasonic vibration.

本発明に係る超音波検査システムは、超音波振動を与える位置を物体に対し2次元的に移動走査する走査手段と、物体に予め定めた所定位置関係で配置され、物体を伝播する超音波振動信号を検出信号として受信する複数の受信手段と、移動走査のタイミングに対応して各受信手段が受信した検出信号に基づき、物体における超音波振動分布を各受信手段ごとに2次元面に画像化する個別画像化手段と、各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを処理してその位置の強調処理データとする強調処理を行い、各位置における強調処理データを2次元面に画像化し、これを物体の検査用画像として出力する強調画像化手段と、を備えることを特徴とする。   An ultrasonic inspection system according to the present invention includes a scanning unit that two-dimensionally moves and scans a position where ultrasonic vibration is applied to an object, and ultrasonic vibration that is disposed in a predetermined positional relationship with the object and propagates through the object. Based on a plurality of receiving means for receiving signals as detection signals and detection signals received by each receiving means corresponding to the timing of moving scanning, an ultrasonic vibration distribution in an object is imaged on a two-dimensional surface for each receiving means. For each of the individual imaging means and the plurality of two-dimensional imaging data obtained for each receiving means, a plurality of image data at the same position is processed to be enhanced processing data at that position, and each position is And an enhancement imaging means for imaging the enhancement processing data in a two-dimensional plane and outputting the image as an object inspection image.

また、本発明に係る超音波検査システムにおいて、強調画像化手段は、同一位置における複数の画像データを相互に和演算処理または積演算処理してその位置の強調処理データとすることが好ましい。   Further, in the ultrasonic inspection system according to the present invention, it is preferable that the enhancement image forming means performs a sum operation process or a product operation process on a plurality of pieces of image data at the same position to obtain enhancement process data at that position.

また、本発明に係る超音波検査システムにおいて、強調画像化手段は、同一位置における複数の画像データのそれぞれについて、予め定めた基準に従って重み付けを行う重み付け手段を含むことが好ましい。   In the ultrasonic inspection system according to the present invention, it is preferable that the enhanced imaging means includes a weighting means for weighting each of a plurality of image data at the same position according to a predetermined criterion.

また、本発明に係る超音波検査システムにおいて、走査手段は、物体に超音波振動としてラム波を伝播させるようにして、超音波振動を与える点を移動走査することが好ましい。   Further, in the ultrasonic inspection system according to the present invention, it is preferable that the scanning unit moves and scans a point to which the ultrasonic vibration is applied so as to propagate the Lamb wave as the ultrasonic vibration to the object.

また、本発明に係る超音波検査システムにおいて、走査手段は、レーザを物体に照射して超音波振動を物体に励起させるレーザ照射手段を有することが好ましい。   In the ultrasonic inspection system according to the present invention, it is preferable that the scanning unit includes a laser irradiation unit that irradiates an object with laser and excites ultrasonic vibration on the object.

また、本発明に係る超音波検査システムにおいて、走査手段は、レーザ手段からのレーザを受け止めて反射して物体に照射するミラーと、ミラーを物体の形状に合わせて傾斜させる手段であって、物体に照射するレーザの入射角度を予め定めた所定の角度となるように、ミラーの反射面を傾斜させる傾斜手段と、を有することが好ましい。   In the ultrasonic inspection system according to the present invention, the scanning means includes a mirror that receives and reflects the laser from the laser means and irradiates the object, and a means for tilting the mirror in accordance with the shape of the object. It is preferable to have tilting means for tilting the reflecting surface of the mirror so that the incident angle of the laser irradiated on the mirror becomes a predetermined angle.

上記構成により、超音波検査システムは、超音波振動を与える位置を物体に対し2次元的に移動走査し、物体を伝播する超音波振動信号を検出信号として受信する複数の受信手段を備える。そして、各受信手段ごとに、物体における超音波振動分布を2次元面に画像化する個別画像化手段と、各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを処理してその位置の強調処理データとする強調処理を行い、各位置における強調処理データを2次元面に画像し、これを物体の検査用画像として出力する強調画像化手段を備える。   With the above-described configuration, the ultrasonic inspection system includes a plurality of receiving units that two-dimensionally move and scan the position where the ultrasonic vibration is applied to the object and receive the ultrasonic vibration signal propagating through the object as a detection signal. Then, for each receiving means, individual imaging means for imaging the ultrasonic vibration distribution in the object on a two-dimensional surface, and a plurality of two-dimensional surface imaging data obtained for each receiving means, Emphasis processing is performed to process the image data to make enhancement processing data at the position, image the enhancement processing data at each position on a two-dimensional surface, and output the image as an inspection image of the object.

超音波振動を1つの受信手段で検出して画像化するときは、超音波振動の伝播に依存して様々なノイズも同時に検出するので、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比がばらつく。超音波振動を伝播経路が異なる複数の受信手段で検出すると、物体に存在する損傷等からの検出信号は全ての受信手段において同じ信号となる。一方で、伝播経路に依存するノイズは、各受信手段によって異なる。上記構成によれば、同一位置における複数の画像データを処理してその位置の強調処理データとする強調処理を行い、各位置における強調処理データを2次元面に画像化するので、物体に存在する損傷等からの検出信号がノイズに対し強調される。これによって、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比を向上させることができる。   When ultrasonic vibration is detected and imaged by one receiving means, various noises are simultaneously detected depending on the propagation of the ultrasonic vibration, so the SN ratio of the detection signal from damage or the like existing in the object is It varies. When ultrasonic vibration is detected by a plurality of receiving means having different propagation paths, detection signals from damage or the like existing on the object are the same signal in all receiving means. On the other hand, the noise depending on the propagation path differs depending on each receiving means. According to the above-described configuration, the enhancement processing data at each position is processed into a two-dimensional plane by processing a plurality of image data at the same position to obtain enhancement processing data at that position, and therefore exists in the object. Detection signals from damage and the like are emphasized against noise. As a result, it is possible to improve the SN ratio of the detection signal from damage or the like existing on the object.

なお、2次元面に画像化するとは、2次元面を構成する各点における超音波振動の程度を濃淡差、色の相違等で表示できるようにすることで、超音波振動に関する振幅分布を表示できるようにすることである。このような画像化による表示は、超音波探傷技術において、いわゆるCスコープ法と呼ばれるものに似ている。   In addition, imaging on a two-dimensional surface displays the amplitude distribution related to ultrasonic vibration by enabling the degree of ultrasonic vibration at each point constituting the two-dimensional surface to be displayed with a difference in shade, color, etc. Is to be able to do it. Such imaging display is similar to what is called a so-called C-scope method in the ultrasonic flaw detection technology.

また、超音波検査システムにおいて、強調画像化手段は、同一位置における複数の画像データを相互に和演算処理または積演算処理してその位置の強調処理データとする。例えば、4つの受信装置を用いることを考えると、同一位置における4つの画像データを相互に和演算処理することで、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比は、1つの画像データに基づく場合のSN比に対し、計算上、4倍に向上する。同一位置における4つの画像データを相互に積演算処理することで、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比は、計算上、1つの画像データに基づく場合のSN比の4乗に向上する。   Further, in the ultrasonic inspection system, the enhanced imaging means performs a sum operation process or a product operation process on a plurality of pieces of image data at the same position to obtain enhancement process data at that position. For example, considering the use of four receivers, the S / N ratio of a detection signal from damage or the like existing in an object can be reduced to one image data by mutually performing a sum operation process on four image data at the same position. In terms of calculation, the signal-to-noise ratio is improved by a factor of four. By performing mutual product operation processing on the four image data at the same position, the SN ratio of the detection signal from damage or the like existing in the object is improved to the fourth power of the SN ratio in the case of calculation based on one image data. To do.

また、超音波検査システムにおいて、同一位置における複数の画像データのそれぞれについて、予め定めた基準に従って重み付けを行う。例えば、複数の受信手段ごとに検出感度等が相違する場合があっても、予め検出感度を調べておいて、その検出感度の相違に応じて重み付けを行うようにすれば、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比を安定して向上させることができる。   In the ultrasonic inspection system, each of a plurality of image data at the same position is weighted according to a predetermined criterion. For example, even if the detection sensitivity may be different for each of a plurality of receiving means, if the detection sensitivity is examined in advance and weighting is performed according to the difference in the detection sensitivity, damage existing in the object It is possible to stably improve the SN ratio of the detection signal from the above.

また、超音波検査システムにおいて、物体に超音波振動としてラム波を伝播させるようにして、超音波振動を与える点を移動走査する。ラム波は、薄板中を屈曲伸縮しながら板に沿って伝播する波動である。ラム波は、超音波振動の波長に対する板厚の比である(板厚/波長)が小さいときに発生しやすく、また、斜角入射することで、ラム波を主とする超音波振動を伝播させることができる。例えば薄板におけるラム波は、薄板の板厚が薄くなるとその振幅が大きくなる。このことを利用して、ラム波が発生するような超音波周波数帯を用いることで、損傷等によって板厚が局部的に変動することを効果的に検査することができる。   Further, in the ultrasonic inspection system, a point where ultrasonic vibration is applied is moved and scanned so that Lamb waves are propagated as ultrasonic vibration to an object. A Lamb wave is a wave that propagates along a plate while bending and expanding in a thin plate. Lamb waves tend to be generated when the ratio of the plate thickness to the wavelength of ultrasonic vibration (plate thickness / wavelength) is small, and propagates ultrasonic vibration mainly consisting of Lamb waves by entering at an oblique angle. Can be made. For example, the amplitude of a Lamb wave in a thin plate increases as the thickness of the thin plate decreases. By utilizing this fact and using an ultrasonic frequency band that generates Lamb waves, it is possible to effectively inspect that the plate thickness fluctuates locally due to damage or the like.

また、超音波検査システムにおいて、レーザを物体に照射して超音波振動を物体に励起させるレーザ照射手段を有するので、超音波振動を与える位置を物体に対し2次元的に移動走査することを非接触式で行うことができる。これにより、水浸法を用いることなく、高速走査が可能となる。   In addition, since the ultrasonic inspection system has laser irradiation means for irradiating the object with laser and exciting the object with ultrasonic vibration, it is not possible to move and scan the object in a two-dimensional manner. It can be done in contact. Thereby, high-speed scanning is possible without using a water immersion method.

また、超音波検査システムにおいて、レーザ手段からのレーザをミラーで受け止めて反射して物体に照射するものとし、ミラーを物体の形状に合わせて、物体に照射するレーザの入射角度を予め定めた所定の角度となるように、ミラーの反射面を傾斜させる。これにより、物体が曲面であっても、曲面である物体表面にレーザを適切に入射できるので、正確な超音波検査を行うことができる。   Further, in the ultrasonic inspection system, the laser from the laser means is received by the mirror, reflected, and irradiated to the object, and the incident angle of the laser irradiated to the object is determined in advance according to the shape of the mirror. The reflecting surface of the mirror is tilted so that the angle becomes. Thus, even if the object is a curved surface, the laser can be appropriately incident on the curved object surface, so that an accurate ultrasonic inspection can be performed.

本発明に係る実施の形態の超音波検査システムの構成を説明する図である。It is a figure explaining the composition of the ultrasonic inspection system of an embodiment concerning the present invention. 本発明に係る実施の形態において、検査の対象である物体の1例を説明する図である。In an embodiment concerning the present invention, it is a figure explaining an example of an object which is a candidate for inspection. 本発明に係る実施の形態において、超音波検査の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of ultrasonic inspection in the embodiment according to the present invention. 本発明に係る実施の形態において、受信信号の1例を説明する図である。In an embodiment concerning the present invention, it is a figure explaining an example of a received signal. 本発明に係る実施の形態において、検査対象の物体に4つの探触子を設けた場合の各探触子について、それぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したときの例の様子を説明する図である。In the embodiment according to the present invention, for each probe in the case where four probes are provided on the object to be inspected, the state of an example when each ultrasonic vibration distribution is imaged on a two-dimensional surface is shown. It is a figure explaining. 図5において、1つの探触子の超音波振動分布を2次元面に画像化したときの様子を説明する図である。In FIG. 5, it is a figure explaining a mode when the ultrasonic vibration distribution of one probe is imaged on a two-dimensional surface. 図5において、別の探触子の超音波振動分布を2次元面に画像したときの様子を説明する図である。In FIG. 5, it is a figure explaining a mode when the ultrasonic vibration distribution of another probe is imaged on the two-dimensional surface. 図5で説明した4つの探触子のそれぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したデータについて、和演算によって強調処理して検査用画像とした様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the data which imaged each ultrasonic vibration distribution of the four probes demonstrated in FIG. 5 on the two-dimensional surface were emphasized by sum operation, and it was set as the image for a test | inspection. 図5で説明した4つの探触子のそれぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したデータについて、積演算によって強調処理して検査用画像とした様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the data which imaged each ultrasonic vibration distribution of the four probes demonstrated in FIG. 5 on the two-dimensional surface were emphasized by product calculation, and were used as the image for an inspection. 本発明に係る実施の形態において、検査対象の物体に4つの探触子を設けた場合の各探触子について、それぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したときの別の例について、1つの探触子の超音波振動分布を2次元面に画像化したときの様子を説明する図である。In the embodiment according to the present invention, another example of imaging each ultrasonic vibration distribution on a two-dimensional plane for each probe when four probes are provided on the object to be inspected. It is a figure explaining a mode when the ultrasonic vibration distribution of one probe is imaged on the two-dimensional surface. 図10の例において別の探触子の超音波振動分布を2次元面に画像化したときの様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode when the ultrasonic vibration distribution of another probe is imaged on the two-dimensional surface in the example of FIG. 図10の例において、4つの探触子のそれぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したデータについて、和演算によって強調処理して検査用画像とした様子を説明する図である。In the example of FIG. 10, it is a figure explaining a mode that the data which imaged each ultrasonic vibration distribution of four probes on the two-dimensional surface were emphasized by sum operation, and it was set as the image for an inspection. 図10の例において、4つの探触子のそれぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したデータについて、積演算によって強調処理して検査用画像とした様子を説明する図である。In the example of FIG. 10, it is a figure explaining a mode that the data which imaged each ultrasonic vibration distribution of four probes on the two-dimensional surface are emphasized by product operation, and it was set as the image for an inspection. 本発明に係る実施の形態において、検査の対象として曲面を有する物体の例を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the example of the object which has a curved surface as a test object. 図14の例において、レーザを照射する面の様子を説明する図である。In the example of FIG. 14, it is a figure explaining the mode of the surface which irradiates a laser. 図15の例において、検査対象の物体に4つの探触子を設けた場合の各探触子について、それぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したときの例について、1つの探触子の超音波振動分布を2次元面に画像化したときの様子を説明する図である。In the example of FIG. 15, for each probe when four probes are provided on the object to be inspected, one probe is used for an example in which each ultrasonic vibration distribution is imaged on a two-dimensional plane. It is a figure explaining a mode when the ultrasonic vibration distribution of a child is imaged on a two-dimensional surface. 図15の例において別の探触子の超音波振動分布を2次元面に画像化したときの様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode when the ultrasonic vibration distribution of another probe is imaged on the two-dimensional surface in the example of FIG. 図15の例において、4つの探触子のそれぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したデータについて、和演算によって強調処理して検査用画像とした様子を説明する図である。In the example of FIG. 15, it is a figure explaining a mode that the data which imaged each ultrasonic vibration distribution of four probes on the two-dimensional surface were emphasized by sum operation, and it was set as the image for an inspection. 図15の例において、4つの探触子のそれぞれの超音波振動分布を2次元面に画像化したデータについて、積演算によって強調処理して検査用画像とした様子を説明する図である。In the example of FIG. 15, it is a figure explaining a mode that the data which imaged each ultrasonic vibration distribution of four probes on the two-dimensional surface were emphasized by product operation, and it was set as the image for an inspection.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、走査手段として、検査対象である物体の表面に集光してレーザを照射し、物体の内部に超音波を励起するものを説明するが、これ以外の超音波供給装置を用いてもよい。例えば、レーザ照射についてその焦点を物体の表面から離れたところに設定し、レーザによってプラズマを構造物の表面から離れたところを起点として発生させ、そのプラズマによって超音波を物体表面に励起させてもよい。その際に、物体の表面に平行にレーザ光を放射し、焦点を物体の表面から離れたところに設定するものとしてもよい。また、超音波励起を、放電、マイクロ波照射等によって行うものとしてもよい。また、圧電素子等を用いた超音波送信装置を物体に接触させる構成としてもよい。また、物体を水中、油中等の媒体中に配置するものとしてもよい。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, a scanning unit that focuses on the surface of an object to be inspected, irradiates a laser, and excites ultrasonic waves inside the object will be described. However, other ultrasonic supply devices may be used. Good. For example, even if the focal point of laser irradiation is set away from the surface of the object, the plasma is generated by the laser starting from the position away from the surface of the structure, and the ultrasonic wave is excited on the object surface by the plasma. Good. At that time, laser light may be emitted in parallel to the surface of the object, and the focal point may be set away from the surface of the object. Further, ultrasonic excitation may be performed by discharge, microwave irradiation, or the like. Further, an ultrasonic transmission device using a piezoelectric element or the like may be configured to contact an object. Further, the object may be placed in a medium such as water or oil.

以下では、受信手段として、圧電素子を用いた接触式の超音波探触子を説明するが、これ以外の超音波振動検出装置を用いてもよい。例えば、非接触式のレーザ干渉計を用いた振動検出装置、非接触式の圧電素子を用いるいわゆる空中超音波センサ、光電式振動検出装置、静電容量型振動検出装置、磁気式振動検出装置等を用いるものとしてもよい。   In the following, a contact-type ultrasonic probe using a piezoelectric element will be described as the receiving means, but other ultrasonic vibration detection devices may be used. For example, a vibration detection device using a non-contact type laser interferometer, a so-called aerial ultrasonic sensor using a non-contact type piezoelectric element, a photoelectric vibration detection device, a capacitive vibration detection device, a magnetic vibration detection device, etc. May be used.

以下では、受信手段を4つ用いる場合を説明するが、これは説明のための例示であって、受信手段の数は複数であればよい。また、個別画像化の方法として、各受信手段ごとにレーザ走査を行うものとして述べるが、これは画像化の説明のためであって、実際の超音波検査システムの構成においては、1回の走査で、同時に複数の受信装置の画像化を行うものとしてもよい。   Hereinafter, a case where four receiving units are used will be described. However, this is an example for explanation, and the number of receiving units may be plural. In addition, as an individual imaging method, laser scanning is performed for each receiving unit, but this is for explanation of imaging, and in an actual ultrasonic inspection system configuration, one scanning is performed. Thus, a plurality of receiving devices may be imaged simultaneously.

以下では、検査対象の物体として、平板状のもの、曲面を有するものを説明するが、勿論、これは説明のための一例であって、様々な形状の物体、例えば凹凸を有する物体、貫通穴等を有する物体等を検査対象とすることができる。   In the following, the object to be inspected will be described as a flat object or an object having a curved surface. Of course, this is merely an example for explanation, and various shapes of objects, for example, objects with irregularities, through holes Or the like can be the inspection object.

また、以下で説明する材質、寸法、物質の表面形状、損傷の形状等は、説明のための一例であって、超音波検査の対象である物質の特徴、検査の仕様に応じて適宜変更することができる。   In addition, the materials, dimensions, material surface shapes, damage shapes, etc. described below are only examples for explanation, and may be changed as appropriate according to the characteristics of the materials subject to ultrasonic inspection and the inspection specifications. be able to.

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。   Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.

図1は、超音波検査システム10の構成を説明する図である。図1には、超音波検査システム10の構成要素ではないが、検査対象の物体50の一部分が図示されている。検査対象の物体50としては超音波振動を伝播するものであればよいが、以下では、平板状金属板に適当な模擬損傷を設けた物体50と、曲面を有する金属板に適当な模擬損傷を設けた物体170を用いて説明する。具体的に検査対象とした物体50,170の内容についてはその都度後述する。   FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the ultrasonic inspection system 10. FIG. 1 shows a part of an object 50 to be inspected, which is not a component of the ultrasonic inspection system 10. The object 50 to be inspected is not particularly limited as long as it propagates ultrasonic vibrations. However, in the following, the object 50 provided with appropriate simulated damage on a flat metal plate and the appropriate simulated damage on a metal plate having a curved surface will be described. A description will be given using the provided object 170. The contents of the objects 50 and 170 that are specifically inspected will be described later.

超音波検査システム10は、レーザを物体に照射して超音波振動を物体に励起させるためのレーザ駆動装置12、レーザ駆動装置12からのレーザ光の進路を変更し予め定めた入射角度で物体50の表面にレーザ光を走査させるためのガルバノスキャナ14、物体50に予め定めた所定位置関係で配置される複数の超音波探触子16,18、超音波探触子16,18からの検出信号を増幅するアンプ20,22、アンプ20,22のアナログ信号をディジタル信号に変換するADボード24,26、ADボード24,26の出力データの処理等を行う制御装置30、制御装置30によって行われたデータ処理の結果を表示する表示装置36を含んで構成される。制御装置30と表示装置36とは、データ処理に適した適当なコンピュータで構成することができる。   The ultrasonic inspection system 10 changes the course of laser light from a laser driving device 12 for irradiating an object with a laser to excite ultrasonic vibrations on the object, and changes the path of laser light from the laser driving device 12 at a predetermined incident angle. , A galvano scanner 14 for scanning the surface of the laser beam, a plurality of ultrasonic probes 16, 18 arranged in a predetermined positional relationship on the object 50, and detection signals from the ultrasonic probes 16, 18. Is performed by the control device 30 and the control device 30 for processing the output data of the AD boards 24 and 26, the AD boards 24 and 26 for converting the analog signals of the amplifiers 20 and 22, the amplifiers 20 and 22 into digital signals, and the like. And a display device 36 for displaying the results of the data processing. The control device 30 and the display device 36 can be configured by an appropriate computer suitable for data processing.

レーザ駆動装置12は、所定の間隔でパルスレーザ光を出力する装置で、例えばYAGレーザ等を用いることができる。所定の間隔は、期待される検査速度によるが、例えば、20Hzから1kHz程度の周期でパルスレーザ光を出力するものとできる。レーザ駆動装置12がパルスレーザ光を出力するタイミングを示す信号は、トリガ信号として、適当な信号線を用いて制御装置30に伝送される。   The laser driving device 12 is a device that outputs pulsed laser light at a predetermined interval, and for example, a YAG laser or the like can be used. Although the predetermined interval depends on the expected inspection speed, for example, the pulse laser beam can be output at a cycle of about 20 Hz to 1 kHz. A signal indicating the timing at which the laser driving device 12 outputs the pulse laser beam is transmitted to the control device 30 as a trigger signal using an appropriate signal line.

ガルバノスキャナ14は、複数の可動反射鏡で構成される光学的装置であり、複数の反射鏡の反射方向を適当に変更することで、レーザ駆動装置12から出力されるパルスレーザ光を物体50の表面に予め定めた照射順序の軌跡に従って走査させる機能を有する。また、ガルバノスキャナ14は、複数の反射鏡の反射方向を適当に変更することで、物体50が曲面を有する場合に、その曲面に対し予め定めた入射角度でパルスレーザ光を照射させる機能を有する。図1の例では、走査領域60の中をジグザグ状の移動軌跡62でパルスレーザ光が走査されている様子が示される。   The galvano scanner 14 is an optical device composed of a plurality of movable reflecting mirrors. By appropriately changing the reflection direction of the plurality of reflecting mirrors, the pulse laser light output from the laser driving device 12 is converted into the object 50. It has a function of scanning the surface according to a predetermined irradiation order trajectory. The galvano scanner 14 has a function of irradiating pulsed laser light at a predetermined incident angle with respect to the curved surface when the object 50 has a curved surface by appropriately changing the reflection directions of the plurality of reflecting mirrors. . In the example of FIG. 1, a state in which the pulse laser beam is scanned in the scanning region 60 with a zigzag moving locus 62 is shown.

複数の反射鏡は、平面鏡、曲面鏡等を用いることができ、各反射鏡の反射方向の変更には小型モータあるいは電気駆動プランジャ等のアクチュエータを用いることができる。ガルバノスキャナ14の駆動制御は、レーザ駆動装置12のトリガ信号等に基き、制御装置30によって実行される。   As the plurality of reflecting mirrors, a plane mirror, a curved mirror or the like can be used, and an actuator such as a small motor or an electrically driven plunger can be used to change the reflection direction of each reflecting mirror. The drive control of the galvano scanner 14 is executed by the control device 30 based on the trigger signal of the laser drive device 12 and the like.

このようにパルスレーザ光が物体50の表面に照射されることによって、物体50において熱励起された超音波振動が発生する。発生した超音波振動は、走査点から物体50の周辺に向かって伝播する。したがって、ガルバノスキャナ14は、レーザ駆動装置12によって超音波振動が与えられる位置を物体50に対し2次元的に移動走査する走査手段である。   By irradiating the surface of the object 50 with the pulse laser light in this way, ultrasonic vibrations that are thermally excited in the object 50 are generated. The generated ultrasonic vibration propagates from the scanning point toward the periphery of the object 50. Therefore, the galvano scanner 14 is a scanning unit that two-dimensionally moves and scans the position to which the ultrasonic vibration is applied by the laser driving device 12 with respect to the object 50.

超音波探触子16,18は、圧電素子で構成され、レーザ駆動装置12とガルバノスキャナ14によって物体50にパルスレーザ光が照射され、それによって走査点において発生する超音波振動が物体50を伝播する超音波振動信号を検出信号として受信する機能を有する超音波振動の受信手段である。圧電素子の受信帯域は、例えば中心周波数1MHzのものを用いることができる。   The ultrasonic probes 16 and 18 are constituted by piezoelectric elements, and the object 50 is irradiated with pulsed laser light by the laser driving device 12 and the galvano scanner 14, whereby ultrasonic vibration generated at the scanning point propagates through the object 50. The ultrasonic vibration receiving means has a function of receiving an ultrasonic vibration signal as a detection signal. As the reception band of the piezoelectric element, for example, one having a center frequency of 1 MHz can be used.

超音波探触子16,18は、物体50の表面に予め定めた所定位置関係で配置される。具体的には、超音波探触子16,18は、物体50の表面におけるパルスレーザ光の走査領域60の外側に、物体50に接触し、検査中は固定位置として配置される。つまり、超音波探触子16,18は、固定位置において超音波振動の検出を行い、パルスレーザ光のように走査して受信するものではない。   The ultrasonic probes 16 and 18 are arranged on the surface of the object 50 in a predetermined positional relationship. Specifically, the ultrasound probes 16 and 18 are in contact with the object 50 outside the scanning region 60 of the pulse laser beam on the surface of the object 50 and are disposed as fixed positions during the inspection. That is, the ultrasonic probes 16 and 18 do not detect ultrasonic vibration at a fixed position and scan and receive like pulse laser light.

図1において、超音波探触子16,18は、走査領域60の外側に2つ配置されているが、配置数は2よりも多いほうが好ましい。以下では4つの超音波探触子を配置する例についての実験結果等を説明するが、仮に使用できる超音波探触子が2つしか準備できないときには、2回に分けて検査を行うものとしてもよい。例えば、図1のようにまず走査領域60の左右両側に超音波探触子16,18を配置して固定し、パルスレーザ光による超音波振動の検出信号をこの2つの超音波探触子16,18で取得する。必要な検出信号のデータを取得し終わったら、この2つの超音波探触子16,18を例えば走査領域60の上下両側に配置し、パルスレーザ光による超音波振動の検出信号をこの2つの超音波探触子16,18で取得する。   In FIG. 1, two ultrasonic probes 16 and 18 are arranged outside the scanning region 60, but the number of arrangement is preferably larger than two. In the following, the experimental results for an example in which four ultrasonic probes are arranged will be described. However, if only two ultrasonic probes that can be used are prepared, the inspection may be performed in two steps. Good. For example, as shown in FIG. 1, first, the ultrasonic probes 16 and 18 are arranged and fixed on the left and right sides of the scanning region 60, and an ultrasonic vibration detection signal by a pulse laser beam is used as the two ultrasonic probes 16. , 18. When the necessary detection signal data has been acquired, the two ultrasonic probes 16 and 18 are disposed on the upper and lower sides of the scanning region 60, for example, and the ultrasonic vibration detection signal by the pulse laser beam is used as the two ultrasonic signals. Acquired by the acoustic probes 16 and 18.

このようにして、2つの超音波探触子16,18を用いて、走査領域60の外側の4つの位置において超音波振動の検出信号を取得することができる。同様にして、1つの超音波探触子しか準備できないときでも、複数回に分けて検査を行うことで、超音波振動を与える位置を物体に対し2次元的に移動走査し、物体に予め定めた所定位置関係における複数の受信位置で、物体を伝播する超音波振動信号を検出信号としてそれぞれ受信するものとすることができる。その意味で、複数の受信手段とは、同時受信の場合には文字通り複数受信手段が物体50に配置されるが、複数の検査に分けて行う場合には、複数の受信位置において超音波振動の検出信号を取得することを含むことになる。   In this manner, the ultrasonic vibration detection signals can be acquired at the four positions outside the scanning region 60 using the two ultrasonic probes 16 and 18. Similarly, even when only one ultrasonic probe can be prepared, the position to which ultrasonic vibration is applied is two-dimensionally moved and scanned with respect to the object by performing inspection in multiple times, and the object is determined in advance. The ultrasonic vibration signals propagating through the object can be received as detection signals at a plurality of reception positions in the predetermined positional relationship. In that sense, in the case of simultaneous reception, a plurality of reception means is literally arranged on the object 50, but in the case of performing a plurality of examinations, ultrasonic vibrations are received at a plurality of reception positions. It will include obtaining a detection signal.

アンプ20,22は、超音波探触子16,18からのアナログ検出信号を増幅する増幅器である。また、ADボード24,26は、アンプ20,22によって適当な大きさに増幅されたアナログ信号をディジタル信号に変換する回路である。アンプとADボードは、検出信号を検出する超音波探触子ごとにそれぞれ独立して設けることが好ましい。図1の例では、4箇所の受信位置に対し2個の超音波探触子16,18を設けるものであるので、各超音波探触子16,18に対応してアンプ20,22とADボード24,26が設けられる。   The amplifiers 20 and 22 are amplifiers that amplify analog detection signals from the ultrasonic probes 16 and 18. The AD boards 24 and 26 are circuits that convert analog signals amplified to an appropriate size by the amplifiers 20 and 22 into digital signals. The amplifier and the AD board are preferably provided independently for each ultrasonic probe that detects a detection signal. In the example of FIG. 1, since two ultrasonic probes 16 and 18 are provided at four reception positions, the amplifiers 20 and 22 and AD corresponding to the ultrasonic probes 16 and 18 are provided. Boards 24 and 26 are provided.

制御装置30は、上記のようにガルバノスキャナ14の走査駆動を行う機能を有する他に、ADボード24,26の出力データの処理を行い、その結果を表示装置36に2次元面の画像40として表示させる機能を有する。   In addition to having the function of scanning the galvano scanner 14 as described above, the control device 30 processes the output data of the AD boards 24 and 26, and the result is displayed on the display device 36 as a two-dimensional image 40. It has a function to display.

ADボード24,26の出力データの処理として、制御装置30は、移動走査のタイミングに対応して各受信手段が受信した検出信号に基づき、物体における超音波振動分布を各受信手段ごとに2次元面に画像化する個別画像化処理部32と、各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを処理してその位置の強調処理データとする強調処理を行い、各位置における強調処理データを2次元面に画像化し、これを物体の検査用画像として出力する強調画像化処理部34とを含んで構成される。   As processing of the output data of the AD boards 24 and 26, the control device 30 performs two-dimensional analysis of the ultrasonic vibration distribution in the object for each receiving means based on the detection signal received by each receiving means corresponding to the timing of moving scanning. For individual imaging processing unit 32 for imaging on a plane and a plurality of two-dimensional plane imaging data obtained for each receiving means, enhancement is performed by processing a plurality of image data at the same position as enhancement processing data at that position. It is configured to include an enhancement imaging processing unit 34 that performs processing, images enhancement processing data at each position on a two-dimensional surface, and outputs the image as an inspection image of the object.

かかる機能は、ソフトウェアで実現でき、具体的には、対応する超音波検査ソフトウェアを実行することで実現できる。なお、必要に応じ、これらの機能の一部をハードウェアで実現することもできる。   Such a function can be realized by software, specifically, by executing corresponding ultrasonic inspection software. If necessary, some of these functions can be realized by hardware.

次に、検査対象とした物体50の内容を説明する。物体50は、平板状金属板に適当な模擬損傷を設けたもので、具体的には、板厚3.0mmのアルミニウム平板の裏面に、深さ1.0mmの直線状溝52と、平面形状がT字形状のT字状溝54を設け、これを超音波検査して検出すべき模擬損傷としたものである。図2には物体50の上面図が示されているので、直線状溝52、T字状溝54は目視できない状態であり、破線で示されている。この直線状溝52を含む60mm×100mmの走査領域60、T字状溝54を含む100mm×100mmの走査領域61が、ガルバノスキャナ14によってパルスレーザ光が走査される範囲である。   Next, the contents of the object 50 to be inspected will be described. The object 50 is obtained by providing an appropriate simulated damage to a flat metal plate. Specifically, a straight groove 52 having a depth of 1.0 mm and a planar shape are formed on the back surface of an aluminum flat plate having a thickness of 3.0 mm. Is provided with a T-shaped groove 54, which is subjected to ultrasonic inspection to form simulated damage to be detected. Since a top view of the object 50 is shown in FIG. 2, the straight groove 52 and the T-shaped groove 54 are not visible, and are indicated by broken lines. The 60 mm × 100 mm scanning region 60 including the linear groove 52 and the 100 mm × 100 mm scanning region 61 including the T-shaped groove 54 are ranges in which the pulse laser beam is scanned by the galvano scanner 14.

図2に示される受信位置70,72,74,76,80,83,84,86は、超音波探触子16,18が設置される位置である。これらの受信位置70,72,74,76,80,83,84,86は、物体50の上面、つまり模擬損傷が設けられる面とは反対側の面に設定される。受信位置70,72,74,76は、直線状溝52を検査するために超音波探触子16,18が設置される位置であり、受信位置80,82,84,86は、T字状溝54を検査するために超音波探触子16,18が設置される位置である。   The reception positions 70, 72, 74, 76, 80, 83, 84, and 86 shown in FIG. 2 are positions where the ultrasonic probes 16 and 18 are installed. These receiving positions 70, 72, 74, 76, 80, 83, 84, 86 are set on the upper surface of the object 50, that is, the surface opposite to the surface on which simulated damage is provided. The reception positions 70, 72, 74, and 76 are positions where the ultrasonic probes 16 and 18 are installed to inspect the linear groove 52, and the reception positions 80, 82, 84, and 86 are T-shaped. This is the position where the ultrasonic probes 16 and 18 are installed to inspect the groove 54.

図3は、図1の構成において、超音波を用いて物体50の模擬損傷を検査する手順を示すフローチャートである。物体50には直線状溝52とT字状溝54の2つの模擬損傷があるが、以下では、直線状溝52の模擬損傷を検査する場合を例として説明する。図1の例では2つの超音波探触子16,18が用いられているので、検査を2回に分け、最初に超音波探触子16,18を受信位置70,74に配置し、そこでの計測が終了したら超音波探触子16,18を受信位置72,76に配置して残りの計測を行うものとして説明する。なお、T字状溝54の模擬損傷を検査する場合も、受信位置が異なるのみで、同様の手順で検査を行うことができる。   FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for inspecting the simulated damage of the object 50 using ultrasonic waves in the configuration of FIG. The object 50 has two simulated damages of the linear groove 52 and the T-shaped groove 54. Hereinafter, a case where the simulated damage of the linear groove 52 is inspected will be described as an example. In the example of FIG. 1, since two ultrasonic probes 16 and 18 are used, the inspection is divided into two times. First, the ultrasonic probes 16 and 18 are arranged at the receiving positions 70 and 74, and there. When the measurement is completed, the ultrasonic probes 16 and 18 are arranged at the receiving positions 72 and 76 and the remaining measurement is performed. In addition, when inspecting the simulated damage of the T-shaped groove 54, the inspection can be performed in the same procedure except that the reception position is different.

最初に、レーザ走査のためのガルバノスキャナ14の角度制御の計算を行う。具体的には、走査領域60の全てのレーザ走査点の座標を決定し、各走査点ごとにガルバノスキャナ14のミラー角度を計算する(S10)。走査点とは、走査の移動軌跡62においてパルスレーザ光が照射される複数の点である。パルスレーザ光が所定の時間間隔で出力されるとき、各パルスレーザ光ごとに走査点が異なるものとされる。つまり、ある走査点で1つのパルスレーザ光が出力され、物体50の表面に照射されると、次にガルバノスキャナ14のミラー角度が変更されて、次のパルスレーザ光は、その照射点から所定の距離移動した次の照射点において照射が行われる。1例を述べると、パルスレーザ光のパルス間隔を50msとして、そのパルス間隔の50msの間に、ガルバノスキャナ14のミラー角度の変更が行われる。そして、物体50の表面上で照射点が移動するが、その移動量として例えば1mmとすることができる。この場合、隣接する走査点は、互いに1mm離間していることになり、パルスレーザ光は、50msごとに1mm間隔で物体50の表面を走査移動することになる。   First, the angle control of the galvano scanner 14 for laser scanning is calculated. Specifically, the coordinates of all laser scanning points in the scanning region 60 are determined, and the mirror angle of the galvano scanner 14 is calculated for each scanning point (S10). The scanning points are a plurality of points irradiated with pulsed laser light on the scanning movement locus 62. When the pulse laser beam is output at a predetermined time interval, the scanning point is different for each pulse laser beam. That is, when one pulse laser beam is output at a certain scanning point and irradiated on the surface of the object 50, the mirror angle of the galvano scanner 14 is changed next, and the next pulse laser beam is predetermined from the irradiation point. Irradiation is performed at the next irradiation point moved by a distance of. For example, assuming that the pulse interval of the pulse laser beam is 50 ms, the mirror angle of the galvano scanner 14 is changed during the pulse interval of 50 ms. And although an irradiation point moves on the surface of the object 50, it can be set as 1 mm as the movement amount. In this case, adjacent scanning points are separated from each other by 1 mm, and the pulse laser beam scans and moves on the surface of the object 50 at intervals of 1 mm every 50 ms.

このように、ミラー角度は、物体50の表面における照射点すなわち走査点が所定の移動軌跡62の上で所定の間隔距離となるように算出が行われる。具体的には、物体50の表面に2次元的に設定される移動軌跡62上で移動走査する全ての点の(x,y)座標を求めておき、それに対応するガルバノスキャナ14のミラー角度をそれぞれ計算する。   As described above, the mirror angle is calculated so that the irradiation point on the surface of the object 50, that is, the scanning point, has a predetermined distance on the predetermined movement locus 62. Specifically, the (x, y) coordinates of all the points to be moved and scanned on the movement locus 62 set two-dimensionally on the surface of the object 50 are obtained, and the corresponding mirror angle of the galvano scanner 14 is determined. Calculate each.

ここでミラー角度とは、ガルバノスキャナ14を構成する反射鏡の基準方向についての傾き角度である。ガルバノスキャナ14は複数の反射鏡から構成されるので、ミラー角度は、それぞれの反射鏡について計算される。ミラー角度の計算というのは、平面の所定の位置にレーザ光を入射させるために必要なミラー角度を計算することである。操作する際には、多数の点にパルスレーザ光を移動させるために、予め全ての点についてのミラー角度を計算で求めておくことがよい。このようにすることで走査時間を早くすることができる。   Here, the mirror angle is an inclination angle with respect to the reference direction of the reflecting mirror constituting the galvano scanner 14. Since the galvano scanner 14 is composed of a plurality of reflecting mirrors, the mirror angle is calculated for each reflecting mirror. The calculation of the mirror angle is to calculate the mirror angle necessary for making the laser beam incident at a predetermined position on the plane. When operating, in order to move the pulse laser beam to a large number of points, it is preferable to obtain the mirror angles for all the points in advance by calculation. By doing so, the scanning time can be shortened.

この走査点ごとのミラー角度の計算は、平板について検査を行うときには定型的な走査となるので、ガルバノスキャナ14と物体50の走査領域60の位置関係に関連付けて、予めマップ化して準備しておくことが可能である。後述する物体170のように、検査対象の物体の表面が曲面あるいは複雑な凹凸を有するときは、予め物体の表面における走査領域60について移動軌跡62を設定し、この移動軌跡62上で、適当な間隔となる各点の(x,y,z)座標を予め求め、この各(x,y,z)座標に対するそれぞれのミラー角度を計算することになる。   Since the calculation of the mirror angle for each scanning point is a typical scan when the flat plate is inspected, it is prepared by mapping in advance in association with the positional relationship between the galvano scanner 14 and the scanning region 60 of the object 50. It is possible. When the surface of the object to be inspected has a curved surface or complicated unevenness like an object 170 to be described later, a movement locus 62 is set in advance for the scanning region 60 on the surface of the object, and an appropriate movement locus 62 is set on the movement locus 62. The (x, y, z) coordinates of each point serving as the interval are obtained in advance, and the respective mirror angles with respect to the (x, y, z) coordinates are calculated.

全ての走査点についてのミラー角度が準備されると、レーザ走査が開始する(S12)。具体的には、まずレーザ走査初期位置へ移動が行われる(S14)。レーザ走査初期位置とは、物体50の走査領域60内に設定された移動軌跡62のスタート位置である。このスタート位置に対応するミラー角度になるようにガルバノスキャナ14が駆動され、その状態でレーザ駆動装置12が作動してまず1つのパルスレーザ光を出力する。出力されたパルスレーザ光はガルバノスキャナ14によって光路が変更されて、物体50のレーザ走査初期位置に所定の入射角度で照射が行われる。   When mirror angles for all scanning points are prepared, laser scanning starts (S12). Specifically, the movement is first performed to the laser scanning initial position (S14). The laser scanning initial position is a start position of the movement locus 62 set in the scanning area 60 of the object 50. The galvano scanner 14 is driven so as to have a mirror angle corresponding to the start position, and in this state, the laser driving device 12 operates to output one pulse laser beam. The optical path of the output pulsed laser light is changed by the galvano scanner 14 so that the laser scanning initial position of the object 50 is irradiated at a predetermined incident angle.

このパルスレーザ光の照射によって、物体50において熱励起された超音波振動が発生し、走査点から超音波振動が物体50の周辺に向かって伝播する。伝播する超音波振動は、走査領域60の外側の所定位置に接触固定された超音波探触子16,18によって検出され、超音波振動の検出信号として制御装置30に伝送される。   By irradiation with the pulse laser beam, ultrasonic vibration that is thermally excited in the object 50 is generated, and the ultrasonic vibration propagates from the scanning point toward the periphery of the object 50. The propagating ultrasonic vibration is detected by the ultrasonic probes 16 and 18 fixed in contact with a predetermined position outside the scanning region 60 and transmitted to the control device 30 as a detection signal of the ultrasonic vibration.

このパルスレーザ光の出力の際に、レーザ駆動装置12からトリガ信号が制御装置30に伝送されるので、制御装置30は、このトリガ信号を取得し、超音波探触子16,18が検出する検出信号について、このパルスレーザ光による超音波振動の検出信号を特定し、トリガ信号に対応するものとしての現在の受信波形を収録する(S16)。   Since the trigger signal is transmitted from the laser driving device 12 to the control device 30 when the pulse laser beam is output, the control device 30 acquires this trigger signal and detects the ultrasonic probes 16 and 18. With respect to the detection signal, the detection signal of the ultrasonic vibration by the pulse laser beam is specified, and the current received waveform corresponding to the trigger signal is recorded (S16).

図4に、超音波探触子16が検出した超音波振動波形の例を示す。図4の横軸は時間で、縦軸は超音波振動の振幅である。横軸の原点、すなわちt=0は、トリガ信号を取得した時間である。縦軸は、実際にはADボード24の出力で電圧値である。   FIG. 4 shows an example of an ultrasonic vibration waveform detected by the ultrasonic probe 16. The horizontal axis in FIG. 4 is time, and the vertical axis is the amplitude of ultrasonic vibration. The origin of the horizontal axis, that is, t = 0 is the time when the trigger signal is acquired. The vertical axis is actually the voltage value at the output of the AD board 24.

図4に示されるように、トリガ信号を取得してから、すなわちパルスレーザ光が照射されてから約50msのところに振幅のピーク90が現れるが、このピーク90を含む波形が、パルスレーザ光の照射点から模擬損傷である直線状溝52を経由して超音波探触子16の受信位置まで伝播して到達した超音波振動の波形であり、その最大振幅であるピーク90が直線状溝52からの超音波振動を示している。このピーク90以外にも、約60ms、約80msのところにやや小さなピークが現れ、さらに約90msのところに大きなピーク92が現れている。これらは、模擬損傷である直線状溝52における多重反射波、物体50の側面からの反射波によるものである。   As shown in FIG. 4, the peak 90 of the amplitude appears about 50 ms after the trigger signal is acquired, that is, the pulse laser beam is irradiated. The waveform including this peak 90 is the waveform of the pulse laser beam. It is a waveform of ultrasonic vibration that has propagated from the irradiation point to the reception position of the ultrasonic probe 16 via the linear groove 52 that is simulated damage, and a peak 90 that is the maximum amplitude is the linear groove 52. The ultrasonic vibration from is shown. In addition to this peak 90, a slightly smaller peak appears at about 60 ms and about 80 ms, and a larger peak 92 appears at about 90 ms. These are due to the multiple reflected waves in the linear groove 52, which are simulated damages, and the reflected waves from the side surface of the object 50.

このように、超音波探触子16の検出信号には、模擬損傷である直線状溝52による超音波振動のピーク90の他に、様々な反射波によるノイズピークが現れる。図4からも分かるように、反射波によるノイズピークは、模擬損傷である直線状溝52による超音波振動のピーク90よりも遅い時間に現れる。そこで、適当なウィンドゲートWGを設けることで、直線状溝52による超音波振動のピーク90と、反射波によるノイズピークとを適切に分離できる。   As described above, noise peaks due to various reflected waves appear in the detection signal of the ultrasonic probe 16 in addition to the ultrasonic vibration peak 90 caused by the linear groove 52 which is simulated damage. As can be seen from FIG. 4, the noise peak due to the reflected wave appears at a time later than the peak 90 of the ultrasonic vibration caused by the linear groove 52 which is simulated damage. Therefore, by providing an appropriate windgate WG, it is possible to appropriately separate the ultrasonic vibration peak 90 caused by the linear groove 52 and the noise peak caused by the reflected wave.

ウィンドゲートWGは、超音波探触子16が設定される受信位置からみて最も近い走査領域60の位置である最短伝播距離に対応する最短伝播時間と、超音波探触子16が設定される受信位置からみて最も遠い走査領域60の位置である最遠伝播距離に対応する最長伝播距離に対応する最長伝播時間との間として設定することができる。図4の例では、最短伝播時間が25ms、最長伝播時間が80msとして、ウィンドゲートWGが設定されている。このようにウィンドゲートWGを設けることで、走査位置から超音波探触子16への直接到達波を抽出でき、その直接到達波とは到達時刻が大きく異なる側面からの反射波をできるだけ含まないようにすることができる。   The windgate WG receives the shortest propagation time corresponding to the shortest propagation distance that is the position of the scanning region 60 closest to the reception position where the ultrasonic probe 16 is set, and the reception where the ultrasonic probe 16 is set. It can be set between the longest propagation time corresponding to the longest propagation distance corresponding to the farthest propagation distance which is the position of the scanning region 60 farthest from the position. In the example of FIG. 4, the wind gate WG is set with the shortest propagation time of 25 ms and the longest propagation time of 80 ms. By providing the wind gate WG in this way, it is possible to extract a direct reaching wave from the scanning position to the ultrasonic probe 16, and to include as few reflected waves as possible from the side whose arrival time is significantly different from the direct reaching wave. Can be.

再び図3に戻り、そこで、受信波形においてウィンドゲートWG内の振幅最大値を取得する(S18)。図4の例では、ピーク92が画面上で振幅最大値であるが、ウィンドゲートWGの外であるので、ウィンドゲートWGの内での振幅最大値としてピーク90の振幅値が取得される。取得された振幅最大値は、レーザ走査位置と関連付けて適当なメモリに記憶される。例えば振幅最大値をA0として、その振幅最大値A0を含む超音波振動が励起された物体50上の位置を(x0,y0)とすると、A0と(x0,y0)とが関連付けて記憶される。 Returning to FIG. 3 again, the maximum amplitude value in the windgate WG is acquired in the received waveform (S18). In the example of FIG. 4, the peak 92 is the maximum amplitude value on the screen, but is outside the windgate WG, so the amplitude value of the peak 90 is acquired as the maximum amplitude value in the windgate WG. The acquired amplitude maximum value is stored in an appropriate memory in association with the laser scanning position. For example the maximum amplitude as A 0, when the ultrasonic vibration including the amplitude maximum value A 0 is the position on the object 50 which is excited (x 0, y 0), and A 0 (x 0, y 0 ) Are stored in association with each other.

このように、パルスレーザ光の1つの照射ごとに、超音波探触子16におけるウィンドゲートWG内の最大振幅値が取得される。上記の例では、超音波探触子は2つ用いられているので、パルスレーザ光の1つの照射ごとに、2箇所に設置される超音波探触子16,18のそれぞれにおいて、それぞれのウィンドゲートWG内の最大振幅値が取得される。   As described above, the maximum amplitude value in the wind gate WG in the ultrasonic probe 16 is acquired for each irradiation of the pulse laser beam. In the above example, since two ultrasonic probes are used, each window in each of the ultrasonic probes 16 and 18 installed at two locations for each irradiation of the pulse laser beam. The maximum amplitude value in the gate WG is acquired.

このように各超音波探触子16,18においてウィンドゲートWG内の最大振幅値が走査位置に関連付けて記憶されると、次にレーザ走査位置が最後の点か否かが判断される(S22)。いまの場合、レーザ走査初期位置であるので、判断の結果は否定となり、レーザ走査位置が次の点に移動される(S24)。すなわち、走査領域60内に設定された移動軌跡62における初期位置の次の点にパルスレーザ光が照射されるように、ガルバノスキャナ14のミラー角度が変更され、ついで次のパルスレーザ光がレーザ駆動装置12から出力される。上記の例では、次の点の位置は、移動軌跡62上で初期位置から1mm離れたところである。   When the maximum amplitude value in the wind gate WG is stored in association with the scanning position in each of the ultrasonic probes 16 and 18 as described above, it is next determined whether or not the laser scanning position is the last point (S22). ). In this case, since it is the laser scanning initial position, the result of the determination is negative, and the laser scanning position is moved to the next point (S24). That is, the mirror angle of the galvano scanner 14 is changed so that the next point of the initial position in the movement locus 62 set in the scanning region 60 is irradiated with the pulsed laser light, and then the next pulsed laser light is laser driven. Output from the device 12. In the above example, the position of the next point is 1 mm away from the initial position on the movement locus 62.

レーザ走査位置が移動されてパルスレーザ光がその移動された位置に照射されると、S16以下の工程が実行され、次の点における最大振幅値が取得される。そして取得された振幅最大値をA1とし、対応する走査位置を(x1,y1)とすると、A1と(x1,y1)とが関連付けて記憶される。そして再びS22において、レーザ走査位置が最後の点か否かが判断される。 When the laser scanning position is moved and the pulsed laser light is irradiated to the moved position, steps S16 and subsequent steps are executed, and the maximum amplitude value at the next point is acquired. If the acquired maximum amplitude value is A 1 and the corresponding scanning position is (x 1 , y 1 ), A 1 and (x 1 , y 1 ) are stored in association with each other. In S22 again, it is determined whether or not the laser scanning position is the last point.

これを繰り返して、走査領域60内に設定された移動軌跡62の最後の点における最大振幅がその最後の点の位置に関連付けて記憶されると、S22の判断結果が肯定され、S26に進む。ここでは、別の受信点の計測があるか否かが判断される。図2で説明したように、走査領域60については、4つの受信位置70,72,74,76が設けられている。そこで、受信点はこれら4つの受信位置70,72,74,76に対応して4つあるが、上記の例では、受信位置70,74に超音波探触子16,18が配置されている。したがって、受信位置72,76における計測がまだであり、S26における判断結果は否定となる。   If this is repeated and the maximum amplitude at the last point of the movement locus 62 set in the scanning region 60 is stored in association with the position of the last point, the determination result in S22 is affirmed and the process proceeds to S26. Here, it is determined whether or not another reception point is measured. As described with reference to FIG. 2, four reception positions 70, 72, 74, and 76 are provided for the scanning region 60. Therefore, there are four reception points corresponding to these four reception positions 70, 72, 74, and 76. In the above example, the ultrasound probes 16 and 18 are arranged at the reception positions 70 and 74, respectively. . Therefore, the measurement at the reception positions 72 and 76 is not yet performed, and the determination result at S26 is negative.

その場合には、受信点が次の点とされる(S28)。具体的には、受信位置72,76に超音波探触子16,18が改めて配置される。そして、S14以下の工程がS24も含めて実行される。   In that case, the reception point is set as the next point (S28). Specifically, the ultrasound probes 16 and 18 are newly arranged at the reception positions 72 and 76. And the process after S14 is performed including S24.

これによって、次の受信点においても全ての走査位置において最大振幅値とその走査位置とが関連付けられて記憶されると、S26の判断が再度行われる。S26の判断結果が肯定されると、全ての計測が終了したとされる(S30)。   As a result, when the maximum amplitude value and the scanning position are stored in association with each other at all scanning positions even at the next reception point, the determination in S26 is performed again. If the determination result in S26 is affirmative, it is determined that all measurements have been completed (S30).

全ての計測が終了すると、記憶されているデータである走査位置に関連付けられた最大振幅値データについてデータ処理が行われる。まず、個別画像化処理(S32)が行われる。この工程は、制御装置30の個別画像化処理部32の機能によって実行される。個別画像化処理は、パルスレーザ光の物体50の上の移動走査のタイミングに対応して各受信手段である超音波探触子16,18が受信した検出信号に基づき、物体50における超音波振動分布を各受信手段ごとに2次元面に画像化する処理である。   When all the measurements are completed, data processing is performed on the maximum amplitude value data associated with the scan position, which is stored data. First, an individual imaging process (S32) is performed. This step is executed by the function of the individual imaging processing unit 32 of the control device 30. The individual imaging processing is based on the detection signals received by the ultrasonic probes 16 and 18 as the receiving means corresponding to the timing of the moving scanning of the pulse laser beam on the object 50, and the ultrasonic vibration of the object 50. This is a process of imaging the distribution on a two-dimensional surface for each receiving means.

物体50における超音波振動分布を各受信手段ごとに2次元面に画像化するとは、2次元面を構成する各点における超音波振動の程度を濃淡差、色の相違等で表示し、超音波振動に関する断層像を表示できるようにすることである。このような画像化による表示は、超音波探傷技術において、いわゆるCスコープ法と呼ばれるものに相当する。上記の例では、走査領域60の移動軌跡62における各走査位置の(x,y)座標の点における最大振幅値を、濃淡差、色の相違等で表示する。濃淡差は、等濃度線で示すこともできる。   To image the ultrasonic vibration distribution in the object 50 on a two-dimensional surface for each receiving means, the degree of ultrasonic vibration at each point constituting the two-dimensional surface is displayed by a difference in density, a difference in color, etc. It is to be able to display a tomographic image related to vibration. Such display by imaging corresponds to what is called a so-called C-scope method in the ultrasonic flaw detection technology. In the above example, the maximum amplitude value at the point of the (x, y) coordinate of each scanning position in the movement locus 62 of the scanning region 60 is displayed by a difference in density, a difference in color, or the like. The density difference can also be indicated by an isodensity line.

図5は、走査領域60において、4つの受信位置70,72,74,76のそれぞれにおいて取得された走査位置に関連付けられた最大振幅値の分布の様子を等濃度線で示した概略模式図である。濃度の相違は斜線の密度で示し、斜線の密度が密のほど濃度が高く、濃度が高いほど最大振幅値が大きいことを示す。   FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the distribution of the maximum amplitude value associated with the scanning position acquired at each of the four reception positions 70, 72, 74, 76 in the scanning region 60 with isodensity lines. is there. The density difference is indicated by the hatched density. The denser the hatched density, the higher the density, and the higher the density, the greater the maximum amplitude value.

例えば、受信位置70における個別画像化データ100は、図3で説明したように、受信位置70に配置された超音波探触子16によって取得された走査位置に関連付けられた最大振幅値が、等濃度線で2次元面に画像化されている。この個別画像化データ100においては、走査領域のほぼ中央に、直線状溝52に対応するように高濃度領域があり、また、走査領域の右側端部に、超音波探触子16の最も近傍領域に対応するように中濃度領域があり、その他にいくつかの低濃度領域があることが示されている。   For example, as described with reference to FIG. 3, the individual imaging data 100 at the reception position 70 has the maximum amplitude value associated with the scanning position acquired by the ultrasonic probe 16 disposed at the reception position 70, etc. It is imaged on a two-dimensional surface with density lines. In this individual imaging data 100, there is a high density region corresponding to the linear groove 52 at the approximate center of the scanning region, and the nearest neighbor of the ultrasound probe 16 at the right end of the scanning region. It is shown that there are medium concentration regions corresponding to the regions, and some other low concentration regions.

また、受信位置74における個別画像化データ104においては、走査領域のほぼ中央に、直線状溝52に対応するように高濃度領域があり、また、走査領域の左側端部に、超音波探触子18の最も近傍領域に対応するように中濃度領域があり、その他にいくつかの低濃度領域があることが示されている。   Further, in the individual imaging data 104 at the reception position 74, there is a high density area corresponding to the linear groove 52 at the approximate center of the scanning area, and an ultrasonic probe is provided at the left end of the scanning area. It is shown that there is an intermediate concentration region corresponding to the nearest region of the child 18, and there are several other low concentration regions.

また、受信位置72における個別画像化データ102は、上記のように、2回目の計測において超音波探触子16を受信位置72に配置して取得された最大振幅値の分布の様子を示すものである。ここでは、走査領域のほぼ中央に、直線状溝52に対応するように高濃度領域があり、また、走査領域の下側端部に、超音波探触子16の最も近傍領域に対応するように中濃度領域があり、その他にいくつかの低濃度領域があることが示されている。   In addition, the individual imaging data 102 at the reception position 72 indicates the distribution state of the maximum amplitude value obtained by placing the ultrasonic probe 16 at the reception position 72 in the second measurement as described above. It is. Here, there is a high-density region at the center of the scanning region so as to correspond to the linear groove 52, and it corresponds to the nearest region of the ultrasound probe 16 at the lower end of the scanning region. It is shown that there is a medium concentration region and some other low concentration regions.

同様に、受信位置76における個別画像化データ106は、上記のように、2回目の計測において超音波探触子18を受信位置76に配置して取得された最大振幅値の分布の様子を示すものである。ここでは、走査領域のほぼ中央に、直線状溝52に対応するように高濃度領域があり、また、走査領域の上側端部に、超音波探触子18の最も近傍領域に対応するように中濃度領域があり、その他にいくつかの低濃度領域があることが示されている。   Similarly, the individual imaging data 106 at the reception position 76 shows the distribution state of the maximum amplitude value obtained by placing the ultrasonic probe 18 at the reception position 76 in the second measurement as described above. Is. Here, there is a high concentration region at the center of the scanning region so as to correspond to the linear groove 52, and at the upper end of the scanning region so as to correspond to the nearest region of the ultrasonic probe 18. It is shown that there are medium density regions and some other low density regions.

図6、図7は個別画像化データ100,102の詳細模式図である。上記のように走査領域60については4つの受信位置70,72,74,76が設けられ、4つの個別画像化データがあるが、ここではそのうちの2つを代表として示した。   6 and 7 are detailed schematic diagrams of the individual imaging data 100 and 102. FIG. As described above, four receiving positions 70, 72, 74, and 76 are provided for the scanning region 60, and there are four individual imaging data. Of these, two of them are shown as representatives.

図6の個別画像化データ100では、走査領域のほぼ中央に、直線状溝52に対応するように高濃度領域112があり、また、走査領域の右側端部に、超音波探触子16の最も近傍領域に対応するように中濃度領域114があり、その他にいくつかの低濃度領域がある。   In the individual imaging data 100 of FIG. 6, there is a high density region 112 at the center of the scanning region so as to correspond to the linear groove 52, and the ultrasound probe 16 is located at the right end of the scanning region. There is a medium concentration region 114 corresponding to the nearest region, and there are some other low concentration regions.

中央部の高濃度領域112は、直線状溝52がある位置に対応している。直線状溝52は、上記の例で深さ1.0mmであり、その他の部位における板厚3.0mmに比べ、物体50において板厚が薄くなっている箇所である。   The central high concentration region 112 corresponds to the position where the linear groove 52 is present. The straight groove 52 has a depth of 1.0 mm in the above example, and is a portion where the plate thickness is thinner in the object 50 than the plate thickness of 3.0 mm in other portions.

パルスレーザ光を薄板状の物体50に入射することで励起される超音波は、ラム波になりやすい。平板を伝播するラム波は、板厚の薄いところで振幅が大きくなることが知られているので、上記のように3mmのアルミニウム板の場合では、模擬損傷である直線状溝52のところでラム波の振幅が他の箇所に比べ大きくなると考えられる。したがって、直線状溝52のところを走査点としたときの超音波探触子16の検出信号は、他の板厚が3.0mmのところを走査点としたときの超音波探触子16の検出信号よりも、最大振幅値が大きくなる。このような理由で、2次元面の画像化データでは、直線状溝52に対応する箇所が高濃度領域となる。   Ultrasound excited by incidence of pulsed laser light on the thin plate-like object 50 tends to be Lamb waves. Since it is known that the amplitude of Lamb waves propagating through a flat plate increases when the plate thickness is thin, in the case of a 3 mm aluminum plate as described above, the Lamb waves are generated at the linear groove 52 that is simulated damage. It is considered that the amplitude becomes larger than other portions. Therefore, the detection signal of the ultrasonic probe 16 when the straight groove 52 is the scanning point is the detection signal of the ultrasonic probe 16 when the other plate thickness is 3.0 mm. The maximum amplitude value becomes larger than the detection signal. For this reason, in the imaging data of the two-dimensional surface, the portion corresponding to the linear groove 52 is a high density region.

走査領域60の右側端部の中濃度領域114は、超音波探触子16の最も近傍の領域に対応している。この中濃度領域114は、濃淡が波動状に繰り返しており、一種のアーチファクト、つまり虚像が発生しているものと考えることができる。また、走査領域60において高濃度領域112を挟んで超音波探触子16から最も遠い箇所116は、濃度が低く、一部に画像の乱れが見られる。これは、超音波振動の伝播が長くなるために超音波振動の減衰が大きく、そのために最大振幅値が小さくまたバラツキが大きくなるためと考えられる。   The middle density region 114 on the right end of the scanning region 60 corresponds to the nearest region of the ultrasound probe 16. In the middle density region 114, the shading is repeated in a wave shape, and it can be considered that a kind of artifact, that is, a virtual image is generated. Further, in the scanning region 60, the portion 116 farthest from the ultrasonic probe 16 across the high concentration region 112 has a low concentration, and the image is partially disturbed. This is presumably because the propagation of the ultrasonic vibration becomes longer, the attenuation of the ultrasonic vibration is large, and therefore the maximum amplitude value is small and the variation becomes large.

図7の個別画像化データ102でも、走査領域のほぼ中央に、直線状溝52に対応するように高濃度領域122が見られる。また、走査領域の右側端部に、超音波探触子16の最も近傍領域に対応するようにアーチファクトと見られる波動状の中濃度領域124がある。そして、走査領域60において高濃度領域122を挟んで超音波探触子16から最も遠い箇所126には、画像の乱れが見られる。   Also in the individual imaging data 102 of FIG. 7, a high density region 122 is seen at the center of the scanning region so as to correspond to the linear groove 52. Further, at the right end of the scanning region, there is a wave-like medium concentration region 124 that is regarded as an artifact so as to correspond to the nearest region of the ultrasonic probe 16. Then, in the scanning region 60, image disturbance is seen at a portion 126 farthest from the ultrasonic probe 16 across the high density region 122.

図6、図7を比較して分かるように、走査領域60に対し、受信位置が異なるだけで、個別画像化データはかなり相違する。特に、直線状溝52に対応する高濃度領域112,122よりも、中濃度領域114,124におけるアーチファクト、超音波探触子16から最も遠い箇所116,126における画像の乱れ等が、発生箇所、発生態様においてかなり相違する。   As can be seen by comparing FIG. 6 and FIG. 7, the individual imaging data is significantly different from the scanning region 60 only in the reception position. In particular, artifacts in the intermediate density regions 114 and 124, disturbances in the images 116 and 126 farthest from the ultrasound probe 16, and the like in the high density regions 112 and 122 corresponding to the linear grooves 52 are generated. There are considerable differences in the manner of occurrence.

再び図3に戻り、複数の個別画像化データが得られると、それらのデータについて強調演算が行われ(S34)、2次元面の画像とする強調画像化処理が行われる(S36)。強調画像化処理された2次元面の画像40は、物体の検査用画像として出力されて表示装置36に表示される。これによって、超音波による検査は終了する。これらの工程は、制御装置30の強調画像化処理部34の機能によって実行される。   Returning to FIG. 3 again, when a plurality of pieces of individual imaged data are obtained, an emphasis calculation is performed on these data (S34), and an emphasis imaging process is performed to obtain a two-dimensional image (S36). The two-dimensional surface image 40 subjected to the enhanced image processing is output as an object inspection image and displayed on the display device 36. This completes the ultrasonic inspection. These steps are executed by the function of the enhanced image processing unit 34 of the control device 30.

これらの処理は、図6、図7に関連して説明したように、走査領域60に対し、受信位置が異なるだけで、個別画像化データはかなり相違することを解決するために行われるものである。   As described with reference to FIGS. 6 and 7, these processes are performed in order to solve the fact that the individual imaging data are considerably different from each other only in the reception position with respect to the scanning region 60. is there.

図6、図7に関連して説明したように、直線状溝52に対応する高濃度領域112,122の発生位置、発生態様は、個別画像データの間での相違は少ない。これに対し、アーチファクト、画像の乱れ等は、個別画像データの間での相違が大きい。この理由は、模擬損傷である直線状溝52は、いずれの受信位置における検出信号において共通の部分であるのに対し、それ以外のものは、走査位置と受信位置との間の超音波伝播の様子がそれぞれ個別に相違するためと考えられる。   As described with reference to FIGS. 6 and 7, the generation positions and generation modes of the high density regions 112 and 122 corresponding to the linear grooves 52 have little difference between the individual image data. On the other hand, artifacts, image disturbances, and the like are largely different between individual image data. The reason for this is that the linear groove 52, which is a simulated damage, is a common part in the detection signal at any reception position, while the others are those of ultrasonic propagation between the scanning position and the reception position. This is thought to be due to the difference in the situation.

したがって、異なる受信位置で得られた複数の個別画像化データを重ね合わせることでノイズの少ない正確な超音波振動分布が得られるものと予想できる。さらに、共通の部分である直線状溝52に対応するデータを信号データとし、他の箇所に対応するデータをノイズデータとして、信号データをノイズデータに比べ、強調する処理を行うことで、(信号データの大きさ/ノイズデータの大きさ)=SN比を大幅に向上させることができる。このように、強調演算処理は、各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを処理してSN比を向上させてその位置の強調演算処理データとする処理である。   Therefore, it can be expected that an accurate ultrasonic vibration distribution with less noise can be obtained by superimposing a plurality of individual imaging data obtained at different reception positions. Furthermore, the signal corresponding to the linear groove 52 which is a common portion is set as signal data, the data corresponding to other portions is set as noise data, and the signal data is compared with the noise data to enhance (signal Data size / noise data size) = SNR can be greatly improved. In this way, the enhancement calculation processing is performed on the plurality of two-dimensional plane imaging data obtained for each receiving means, processing a plurality of image data at the same position to improve the SN ratio, and enhancing calculation processing data at that position. It is processing to.

例えば、4つの受信装置を用いることを考えると、同一位置における4つの画像データを相互に和演算処理することで、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比は、1つの画像データに基づく場合のSN比に対し、計算上、4倍に向上する。同一位置における4つの画像データを相互に積演算処理することで、物体に存在する損傷等からの検出信号のSN比は、計算上、1つの画像データに基づく場合のSN比の4乗に向上する。   For example, considering the use of four receivers, the S / N ratio of a detection signal from damage or the like existing in an object can be reduced to one image data by mutually performing a sum operation process on four image data at the same position. In terms of calculation, the signal-to-noise ratio is improved by a factor of four. By performing mutual product operation processing on the four image data at the same position, the SN ratio of the detection signal from damage or the like existing in the object is improved to the fourth power of the SN ratio in the case of calculation based on one image data. To do.

図8は、図5で説明した受信位置が異なる4つの個別画像化データ100,102,104,106に強調演算処理として和演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ130とした様子を示す図である。具体的には、各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを相互に加算して、和演算処理が行われる。   8 performs sum operation processing as enhancement operation processing on the four individual image data 100, 102, 104, and 106 having different reception positions described with reference to FIG. 5, and the result is imaged on a two-dimensional surface to form an enhancement image. It is a figure which shows a mode that it was set as the data 130. FIG. Specifically, a plurality of pieces of image data at the same position are added to each other with respect to a plurality of two-dimensional plane imaging data obtained for each receiving unit, and a sum calculation process is performed.

図8は、図5で説明した受信位置が異なる4つの個別画像化データ100,102,104,106に強調演算処理として和演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ130とした様子を示す図である。具体的には、各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを相互に加算して、和演算処理が行われる。同一位置における画像データは、その位置における最大振幅値に対応するものであるので、実質的には、走査領域60の同一の位置における最大振幅値を相互に加算することに相当する。   8 performs sum operation processing as enhancement operation processing on the four individual image data 100, 102, 104, and 106 having different reception positions described with reference to FIG. 5, and the result is imaged on a two-dimensional surface to form an enhancement image. It is a figure which shows a mode that it was set as the data 130. FIG. Specifically, a plurality of pieces of image data at the same position are added to each other with respect to a plurality of two-dimensional plane imaging data obtained for each receiving unit, and a sum calculation process is performed. Since the image data at the same position corresponds to the maximum amplitude value at that position, it is substantially equivalent to adding the maximum amplitude values at the same position of the scanning region 60 to each other.

図8では、中央部において各個別画像化データの高濃度領域のデータが4つ加算されてさらに高濃度となった強調高濃度領域132が現れている。それ以外の領域は、4つの個別画像化データにおいて現れる箇所が異なるアーチファクト、画像の乱れが、それぞれ加算されることなく、元々の箇所に現れる。したがって、結果として、各個別画像化データ100,102,104,106のそれぞれに比較して、中央部に強調高濃度領域132が周囲から際立って現れ、これによって、模擬損傷である直線状溝52の領域が明確に識別できるようになる。   In FIG. 8, an emphasized high density region 132 appears in which the high density region data of each individual imaged data is added at the center to obtain a higher density. In other regions, artifacts and image disturbances that appear at different locations in the four individual imaging data appear in the original locations without being added to each other. Therefore, as a result, compared with each of the individual imaged data 100, 102, 104, and 106, the emphasized high-density region 132 is conspicuous from the periphery in the center, and as a result, the linear groove 52 that is a simulated damage. The area of can be clearly identified.

図9は、受信位置が異なる4つの個別画像化データ100,102,104,106に強調演算処理として積演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ134とした様子を示す図である。具体的には、各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを相互に積算して、積演算処理が行われる。同一位置における画像データは、その位置における最大振幅値に対応するものである。最大振幅値は、例えば電圧値であるが、積演算においては、単位を除いて無単位値として相互に掛け合わせるものとできる。あるいは、最大振幅値を規格化して無次元数とし、これらを相互に掛け合わせるものとしてもよい。   FIG. 9 shows a state in which product calculation processing is performed as enhancement processing on four individual imaging data 100, 102, 104, and 106 having different reception positions, and the result is imaged on a two-dimensional plane to form enhanced imaging data 134. FIG. Specifically, a plurality of image data at the same position are integrated with each other with respect to a plurality of two-dimensional plane imaging data obtained for each receiving means, and product operation processing is performed. The image data at the same position corresponds to the maximum amplitude value at that position. The maximum amplitude value is, for example, a voltage value, but can be multiplied as a unitless value excluding the unit in the product operation. Alternatively, the maximum amplitude value may be normalized to obtain a dimensionless number and multiplied by each other.

図9では、中央部において各個別画像化データの高濃度領域のデータが4つ積算されてさらに高濃度となった強調高濃度領域136が現れている。それ以外の領域は、4つの個別画像化データにおいて現れる箇所が異なるアーチファクト、画像の乱れが、それぞれ積算されることなく、むしろバックグランド値に掛け算されて小さな値となって元々の箇所に現れる。したがって、結果として、図8に比較して、強調高濃度領域136が周囲からさらに際立って現れ、これによって、模擬損傷である直線状溝52の領域が明確に識別できるようになる。   In FIG. 9, an emphasized high density region 136 is obtained in which the high density area data of each individual imaged data is accumulated at the center portion to further increase the density. In other regions, artifacts and image disturbances appearing at different locations in the four individual imaging data are not accumulated, but rather multiplied by the background value to appear as a small value at the original location. Therefore, as a result, compared with FIG. 8, the emphasized high-concentration region 136 appears more conspicuously from the periphery, and this makes it possible to clearly identify the region of the linear groove 52 that is simulated damage.

なお、各超音波探触子16,18の間に受信感度等の受信性能が相違することがあり、また、各受信位置70,72,74,76における超音波探触子16,18の取付状態が相違することがある。その影響を抑制するために、同一位置における複数の画像データのそれぞれについて、予め定めた基準に従って重み付けを行うことが好ましい。予め定めた基準としては、標準的試料を用いて複数回計測した標準的受信感度等を用いることができる。   Note that reception performance such as reception sensitivity may differ between the ultrasonic probes 16 and 18, and the ultrasonic probes 16 and 18 are attached at the reception positions 70, 72, 74 and 76. The state may be different. In order to suppress the influence, it is preferable to weight each of the plurality of image data at the same position according to a predetermined standard. As the predetermined reference, standard reception sensitivity measured a plurality of times using a standard sample can be used.

上記では、図2における直線状溝52を模擬損傷とする場合の検査について説明したが、図2におけるT字状溝54を模擬損傷とする場合も、図3の手順に従って、個別画像化処理と強調画像化処理を行って、強調画像化データを出力することができる。   In the above, the inspection in the case where the linear groove 52 in FIG. 2 is simulated damage has been described. However, in the case where the T-shaped groove 54 in FIG. Emphasized imaging processing can be performed to output enhanced imaging data.

図10は、図2の受信位置80に超音波探触子16を配置したときに得られる個別画像化データ140の詳細模式図である。ここでも図6と同様に、走査領域のほぼ中央に、T字状溝54に対応するように高濃度領域142が見られる。また、走査領域の右側端部に、超音波探触子16の最も近傍領域に対応するようにアーチファクトと見られる波動状の中濃度領域144がある。そして、走査領域60において高濃度領域142を挟んで超音波探触子16から最も遠い箇所146には、画像の乱れが見られる。   FIG. 10 is a detailed schematic diagram of the individual imaging data 140 obtained when the ultrasound probe 16 is arranged at the reception position 80 in FIG. Here, as in FIG. 6, a high-concentration region 142 is seen at the center of the scanning region so as to correspond to the T-shaped groove 54. Further, at the right end of the scanning region, there is a wave-like medium concentration region 144 that is regarded as an artifact so as to correspond to the nearest region of the ultrasonic probe 16. Then, in the scanning region 60, image disturbance is seen at a place 146 farthest from the ultrasound probe 16 across the high density region 142.

図11は、図2の受信位置82に超音波探触子16を配置したときに得られる個別画像化データ150の詳細模式図である。ここでも図7と同様に、走査領域のほぼ中央に、T字状溝54に対応するように高濃度領域152が見られる。また、走査領域の下側端部に、超音波探触子16の最も近傍領域に対応するようにアーチファクトと見られる波動状の中濃度領域154がある。そして、走査領域60において高濃度領域152を挟んで超音波探触子16から最も遠い箇所156には、画像の乱れが見られる。   FIG. 11 is a detailed schematic diagram of the individual imaging data 150 obtained when the ultrasound probe 16 is disposed at the reception position 82 in FIG. Here, as in FIG. 7, a high-concentration region 152 is seen at the center of the scanning region so as to correspond to the T-shaped groove 54. In addition, a wave-like medium density region 154 that appears as an artifact corresponds to the nearest region of the ultrasound probe 16 at the lower end of the scanning region. Then, in the scanning region 60, image disturbance is seen at a place 156 farthest from the ultrasonic probe 16 across the high density region 152.

T字状溝54に対する検査でも、4つの受信位置80,82,84,86に超音波探触子16,18が配置されて、4つの個別画像化データが得られる。強調演算処理等においては、これらの4つの個別画像化データについて、和演算処理または積演算処理が行われる。   In the inspection of the T-shaped groove 54, the ultrasonic probes 16 and 18 are arranged at the four reception positions 80, 82, 84, and 86, and four pieces of individual imaging data are obtained. In the enhancement calculation process or the like, a sum calculation process or a product calculation process is performed on these four individual image data.

図12は、受信位置が異なる4つの個別画像化データに強調演算処理として和演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ160とした様子を示す図である。図12では、図8と同様に、中央部において各個別画像化データの高濃度領域のデータが4つ加算されてさらに高濃度となった強調高濃度領域162が現れている。それ以外の領域は、4つの個別画像化データにおいて現れる箇所が異なるアーチファクト、画像の乱れが、それぞれ加算されることなく、元々の箇所に現れる。したがって、結果として、図10、図11に示される個別画像化データ140,150のそれぞれに比較して、中央部に強調高濃度領域162が周囲から際立って現れ、これによって、模擬損傷であるT字状溝54の領域が明確に識別できるようになる。   FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which a sum operation process is performed as an emphasis operation process on four individual image data having different reception positions, and the result is imaged on a two-dimensional plane to form an emphasis image data 160. In FIG. 12, as in FIG. 8, an emphasized high density region 162 is obtained in which the high density region data of each individual imaging data is added at the central portion to obtain a higher density. In other regions, artifacts and image disturbances that appear at different locations in the four individual imaging data appear in the original locations without being added to each other. Therefore, as a result, compared with each of the individual imaging data 140 and 150 shown in FIGS. 10 and 11, the emphasized high density region 162 appears prominently from the periphery, and this causes T damage that is simulated damage. The region of the letter-shaped groove 54 can be clearly identified.

図13は、受信位置が異なる4つの個別画像化データに強調演算処理として積演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ164とした様子を示す図である。図13では、図9と同様に、中央部において各個別画像化データの高濃度領域のデータが4つ積算されてさらに高濃度となった強調高濃度領域166が現れている。それ以外の領域は、4つの個別画像化データにおいて現れる箇所が異なるアーチファクト、画像の乱れが、それぞれ積算されることなく、むしろバックグランド値に掛け算されて小さな値となって元々の箇所に現れる。したがって、結果として、図12に比較して、強調高濃度領域166が周囲からさらに際立って現れ、これによって、模擬損傷であるT字状溝54の領域が明確に識別できるようになる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a state where product calculation processing is performed as enhancement calculation processing on four individual imaging data having different reception positions, and the result is imaged on a two-dimensional plane to form enhancement imaging data 164. In FIG. 13, as in FIG. 9, an emphasized high density region 166 appears in which the high density region data of the individual imaged data is accumulated at the center portion to further increase the density. In other regions, artifacts and image disturbances appearing at different locations in the four individual imaging data are not accumulated, but rather multiplied by the background value to appear as a small value at the original location. Therefore, as a result, the emphasized high-concentration region 166 appears more conspicuously from the periphery as compared with FIG. 12, and this makes it possible to clearly identify the region of the T-shaped groove 54 that is simulated damage.

上記では、物体50として模擬損傷を設けた薄板アルミニウムを説明したが、曲面を有する物体についても、図3の手順に従って、個別画像化処理と強調画像化処理を行って、強調画像化データを出力することができる。   In the above description, thin aluminum plate provided with simulated damage has been described as the object 50. However, an object having a curved surface is also subjected to individual imaging processing and enhanced imaging processing according to the procedure of FIG. can do.

図14は、曲面を有する物体170の様子を示す図である。この物体170は、厚さ3.0mmを有する円筒状のアルミニウムパイプを中心軸に沿って半分に切断したものである。物体170は、その凹状内面に、模擬損傷として深さ1.0mmの直線状溝176と、やはり深さ1.0mmのT字状溝178が設けられている。なお、図14は、模擬損傷である直線状溝176とT字状溝178とが見えるように、凹面を上面側とするように示したが、超音波検査は、凸面174の側にパルスレーザ光を照射して行われる。   FIG. 14 is a diagram illustrating a state of an object 170 having a curved surface. This object 170 is obtained by cutting a cylindrical aluminum pipe having a thickness of 3.0 mm in half along the central axis. The object 170 is provided with a straight groove 176 having a depth of 1.0 mm and a T-shaped groove 178 having a depth of 1.0 mm as simulated damages on the concave inner surface. FIG. 14 shows the concave surface on the upper surface side so that the straight groove 176 and the T-shaped groove 178 which are simulated damages can be seen. However, ultrasonic inspection is performed using a pulse laser on the convex surface 174 side. This is done by irradiating light.

図15は、パルスレーザ光が照射される凸面174を上面として、物体170の上面図である。物体170は曲面を有しているため、直線状溝176に対する走査領域180も、T字状溝178に対する走査領域182も、上面図では鼓形形状となっているが、物体170が置かれた平面に対する走査領域は矩形形状である。もっとも、ミラー角度を予めきちんと計算しておくことで、曲面上の走査領域を矩形形状とすることもできる。なお、直線状溝176の走査領域180の外側に4つの受信位置190,192,194,196が設けられ、T字状溝178の走査領域182の外側に4つの受信位置200,202,204,206が設けられる。   FIG. 15 is a top view of the object 170 with the convex surface 174 irradiated with pulsed laser light as the top surface. Since the object 170 has a curved surface, both the scanning region 180 for the linear groove 176 and the scanning region 182 for the T-shaped groove 178 have a drum shape in the top view, but the object 170 is placed. The scanning area for the plane is rectangular. However, the scanning area on the curved surface can be made rectangular by calculating the mirror angle properly in advance. Four reception positions 190, 192, 194, and 196 are provided outside the scanning area 180 of the linear groove 176, and four reception positions 200, 202, 204, and 196 are provided outside the scanning area 182 of the T-shaped groove 178. 206 is provided.

物体170が曲面を有していても、図3の超音波検査の手順は、平板状の物体50の場合と基本的に同じである。相違するのは、S10のミラー角度の計算が平板の場合に比べ複雑となることである。すなわち、物体170の曲面形状に合わせて、物体170に照射するパルスレーザ光の入射角度を予め定めた所定の角度となるように、ミラーの反射面の傾斜角度を計算する。具体的には、予め物体170の表面における走査領域180,182についてそれぞれ移動軌跡を設定し、この移動軌跡上で、適当な間隔となる各点の(x,y,z)座標を予め求め、この各(x,y,z)座標に対するそれぞれのミラー角度を計算することになる。   Even if the object 170 has a curved surface, the procedure of ultrasonic inspection in FIG. 3 is basically the same as that of the flat object 50. The difference is that the calculation of the mirror angle in S10 is more complicated than in the case of a flat plate. That is, the tilt angle of the reflecting surface of the mirror is calculated so that the incident angle of the pulsed laser light applied to the object 170 becomes a predetermined angle in accordance with the curved surface shape of the object 170. Specifically, a movement locus is set in advance for each of the scanning regions 180 and 182 on the surface of the object 170, and (x, y, z) coordinates of each point having an appropriate interval are obtained in advance on this movement locus, Each mirror angle with respect to each (x, y, z) coordinate is calculated.

このようにしてミラー角度が物体170の曲面に対応して求められた後は、平板状の物体50におけると同様の手順で、走査位置に関連付けられた最大振幅値が取得され、それに基いて個別画像化データが得られる。そして得られた4つの個別画像化データに基いて、和演算または積演算を用いて、強調演算処理が行われ、1つの強調画像化データが得られる。   After the mirror angle is thus determined corresponding to the curved surface of the object 170, the maximum amplitude value associated with the scanning position is obtained in the same procedure as that for the flat object 50, and based on that, the individual amplitude values are obtained. Imaging data is obtained. Then, based on the obtained four individual imaged data, enhancement operation processing is performed using sum operation or product operation, and one emphasized imaged data is obtained.

図16は、模擬損傷としての直線状溝176について、受信位置が異なる4つの個別画像化データに強調演算処理として和演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ210とした様子を示す図である。図16では、図8、図12と同様に、中央部において各個別画像化データの高濃度領域のデータが4つ加算されてさらに高濃度となった強調高濃度領域212が現れている。それ以外の領域は、4つの個別画像化データにおいて現れる箇所が異なるアーチファクト、画像の乱れが、それぞれ加算されることなく、元々の箇所に現れる。したがって、図8、図12に関連して説明したように、結果として、個別画像化データのそれぞれに比較して、中央部に強調高濃度領域212が周囲から際立って現れ、これによって、模擬損傷である直線状溝176の領域が明確に識別できるようになる。   FIG. 16 shows a summation process performed as an emphasis calculation process on four individual imaged data with different reception positions for the linear groove 176 as simulated damage, and the result is imaged on a two-dimensional surface and the emphasis imaged data 210. FIG. In FIG. 16, as in FIGS. 8 and 12, an emphasized high density region 212 appears in which the high density region data of each individual imaged data is added at the central portion to further increase the density. In other regions, artifacts and image disturbances that appear at different locations in the four individual imaging data appear in the original locations without being added to each other. Therefore, as described in connection with FIGS. 8 and 12, as a result, compared to each of the individual imaged data, the emphasized high density region 212 appears prominently from the periphery, thereby causing simulated damage. This makes it possible to clearly identify the region of the linear groove 176.

図17は、模擬損傷としての直線状溝176について、受信位置が異なる4つの個別画像化データに強調演算処理として積演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ214とした様子を示す図である。図17では、図9、図13と同様に、中央部において各個別画像化データの高濃度領域のデータが4つ積算されてさらに高濃度となった強調高濃度領域216が現れている。それ以外の領域は、4つの個別画像化データにおいて現れる箇所が異なるアーチファクト、画像の乱れが、それぞれ積算されることなく、むしろバックグランド値に掛け算されて小さな値となって元々の箇所に現れる。したがって、結果として、図9、図13に関連して説明したように、強調高濃度領域216が周囲からさらに際立って現れ、これによって、模擬損傷である直線状溝176の領域が明確に識別できるようになる。   FIG. 17 shows a product calculation process as an emphasis calculation process on four individual imaging data having different reception positions for the linear groove 176 as a simulated damage, and the result is imaged on a two-dimensional surface and the emphasis imaging data 214. FIG. In FIG. 17, as in FIGS. 9 and 13, an emphasized high density region 216 is obtained in which the high density region data of each individual imaged data is accumulated in the central portion to obtain a higher density. In other regions, artifacts and image disturbances appearing at different locations in the four individual imaging data are not accumulated, but rather multiplied by the background value to appear as a small value at the original location. Therefore, as a result, as described with reference to FIGS. 9 and 13, the highlighted high-concentration region 216 appears more prominently from the surroundings, and thereby the region of the linear groove 176 that is simulated damage can be clearly identified. It becomes like this.

図18は、模擬損傷としてのT字状溝178について、受信位置が異なる4つの個別画像化データに強調演算処理として和演算処理を行い、その結果を2次元面に画像化して強調画像化データ218とした様子を示す図である。ここでも、中央部に強調高濃度領域220が周囲から際立って現れ、これによって、模擬損傷であるT字状溝178の領域が明確に識別できるようになる。   FIG. 18 shows a T-shaped groove 178 as simulated damage, which is subjected to a sum operation process as an emphasis operation process on four individual imaged data having different reception positions, and the result is imaged on a two-dimensional surface to generate an enhanced imaged data. FIG. Again, the emphasized high-concentration region 220 appears prominently from the periphery in the center, and this makes it possible to clearly identify the region of the T-shaped groove 178 that is simulated damage.

図19は、和演算処理に代えて積演算処理を行った場合の強調画像化データ222とした様子を示す図である。ここでも、中央部に強調高濃度領域224が周囲からさらに際立って現れ、これによって、模擬損傷であるT字状溝178の領域が明確に識別できるようになる。   FIG. 19 is a diagram illustrating a state in which the enhanced imaging data 222 is obtained when product calculation processing is performed instead of sum calculation processing. Again, the highlighted high-concentration region 224 appears more prominently from the periphery in the center, and this makes it possible to clearly identify the region of the T-shaped groove 178 that is simulated damage.

図16から図19に示されるように、物体170が曲面を有する場合でも、平板状の物体50と同様に、図1の構成の超音波検査システム10において、図3の手順を実行することで、強調化画像データを得ることができる。これによって、物体170が曲面を有する場合でも、物体170に存在する損傷等からの検出信号のSN比を向上させることが可能になる。   As shown in FIGS. 16 to 19, even when the object 170 has a curved surface, the procedure of FIG. 3 is executed in the ultrasonic inspection system 10 having the configuration of FIG. , Enhanced image data can be obtained. As a result, even when the object 170 has a curved surface, it is possible to improve the SN ratio of the detection signal from damage or the like existing in the object 170.

本発明に係る超音波検査システムは、物体の形状が平板状、曲面状を問わず、物体に含まれる損傷等を検査する超音波検査に利用できる。   The ultrasonic inspection system according to the present invention can be used for ultrasonic inspection for inspecting damage or the like contained in an object regardless of whether the shape of the object is a flat plate or a curved surface.

10 超音波検査システム、12 レーザ駆動装置、14 ガルバノスキャナ、16,18 超音波探触子、20,22 アンプ、24,26 ADボード、30 制御装置、32 個別画像化処理部、34 強調画像化処理部、36 表示装置、40 画像、50,170 物体、52,176 直線状溝、54,178 T字状溝、60,61,180,182 走査領域、62 移動軌跡、70,72,74,76,80,83,84,86,190,192,194,196,200,202,204,206 受信位置、90,92 ピーク、100,102,104,106,140,150 個別画像化データ、112,122,142,152 高濃度領域、114,124,144,154 中濃度領域、116,126,146,156 (最も遠い)箇所、130,134,160,164,210,214,218,222 強調画像化データ、132,136,162,166,212,216,220,224 強調高濃度領域、174 凸面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic inspection system, 12 Laser drive apparatus, 14 Galvano scanner, 16, 18 Ultrasonic probe, 20, 22 Amplifier, 24, 26 AD board, 30 Control apparatus, 32 Individual imaging process part, 34 Weighted imaging Processing unit, 36 display device, 40 images, 50, 170 object, 52, 176 linear groove, 54, 178 T-shaped groove, 60, 61, 180, 182 scanning region, 62 movement locus, 70, 72, 74, 76, 80, 83, 84, 86, 190, 192, 194, 196, 200, 202, 204, 206 Reception position, 90, 92 peak, 100, 102, 104, 106, 140, 150 Individual imaging data, 112 122, 142, 152 High concentration region, 114, 124, 144, 154 Medium concentration region, 116, 126, 146, 15 (Farthest) portions, 130,134,160,164,210,214,218,222 emphasized image data, 132,136,162,166,212,216,220,224 emphasized high concentration region, 174 convex.

Claims (6)

超音波振動を与える位置を物体に対し2次元的に移動走査する走査手段と、
物体に予め定めた所定位置関係で配置され、物体を伝播する超音波振動信号を検出信号として受信する複数の受信手段と、
移動走査のタイミングに対応して各受信手段が受信した検出信号に基づき、物体における超音波振動分布を各受信手段ごとに2次元面に画像化する個別画像化手段と、
各受信手段について得られる複数の2次元面の画像化データについて、同一位置における複数の画像データを処理してその位置の強調処理データとする強調処理を行い、各位置における強調処理データを2次元面に画像化し、これを物体の検査用画像として出力する強調画像化手段と、
を備えることを特徴とする超音波検査システム。
Scanning means for two-dimensionally moving and scanning the position to which the ultrasonic vibration is applied to the object;
A plurality of receiving means that are arranged in a predetermined positional relationship with the object and receive an ultrasonic vibration signal propagating through the object as a detection signal;
Individual imaging means for imaging the ultrasonic vibration distribution in the object on a two-dimensional surface for each receiving means based on the detection signal received by each receiving means corresponding to the timing of moving scanning;
With respect to a plurality of two-dimensional plane imaging data obtained for each receiving means, a plurality of image data at the same position is processed to be enhanced processing data at that position, and the enhancement processing data at each position is two-dimensionally processed. An enhanced imaging means for imaging on a surface and outputting this as an image for inspection of an object;
An ultrasonic inspection system comprising:
請求項1に記載の超音波検査システムにおいて、
強調画像化手段は、
同一位置における複数の画像データを相互に和演算処理または積演算処理してその位置の強調処理データとすることを特徴とする超音波検査システム。
The ultrasonic inspection system according to claim 1,
Emphasized imaging means
An ultrasonic inspection system characterized in that a plurality of image data at the same position are subjected to mutual summation processing or product computation processing to obtain enhancement processing data at that position.
請求項2に記載の超音波検査システムにおいて、
強調画像化手段は、
同一位置における複数の画像データのそれぞれについて、予め定めた基準に従って重み付けを行う重み付け手段を含むことを特徴とする超音波検査システム。
The ultrasonic inspection system according to claim 2,
Emphasized imaging means
An ultrasonic inspection system comprising weighting means for weighting each of a plurality of image data at the same position according to a predetermined criterion.
請求項1に記載の超音波検査システムにおいて、
走査手段は、物体に超音波振動としてラム波を伝播させるようにして、超音波振動を与える点を移動走査することを特徴とする超音波検査システム。
The ultrasonic inspection system according to claim 1,
An ultrasonic inspection system, wherein the scanning means moves and scans a point to which the ultrasonic vibration is applied so that a Lamb wave is propagated as ultrasonic vibration to the object.
請求項1に記載の超音波検査システムにおいて、
走査手段は、レーザを物体に照射して超音波振動を物体に励起させるレーザ照射手段を有することを特徴とする超音波検査システム。
The ultrasonic inspection system according to claim 1,
The ultrasonic inspection system, wherein the scanning unit includes a laser irradiation unit that irradiates an object with laser and excites ultrasonic vibration on the object.
請求項5に記載の超音波検査システムにおいて、
走査手段は、
レーザ手段からのレーザを受け止めて反射して物体に照射するミラーと、
ミラーを物体の形状に合わせて傾斜させる手段であって、物体に照射するレーザの入射角度を予め定めた所定の角度となるように、ミラーの反射面を傾斜させる傾斜手段と、
を有することを特徴とする超音波検査システム。
The ultrasonic inspection system according to claim 5,
The scanning means
A mirror that receives and reflects the laser from the laser means to irradiate the object;
Means for inclining the mirror in accordance with the shape of the object, and inclining means for inclining the reflecting surface of the mirror so that the incident angle of the laser applied to the object is a predetermined angle;
An ultrasonic inspection system comprising:
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