JP2017015668A - Plate weld inspection method and inspection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize precise evaluation of quality of spot welding.SOLUTION: According to the invention, an inspection method for inspecting a junction state of a weld formed by stacking and welding multiple plates includes: a transmission step of transmitting a guide wave to be propagated across the plate from multiple transmission positions outside the weld, at a first position on the plate; a receiving step of receiving the guide wave propagated across the plate at multiple receiving positions outside the weld, at a second position on the plates; and a determination step of determining quality of junction at the weld on the basis of a result of a time frequency analysis to be obtained by applying wavelet transform to a guide wave signal received in the receiving step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非破壊検査技法の一種である超音波探傷法に係り、金属板の溶接部の溶着状態を超音波の一種であるガイド波を利用して検査する方法および装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method which is a kind of non-destructive inspection technique, and relates to a method and apparatus for inspecting the welding state of a welded portion of a metal plate using a guide wave which is a kind of ultrasonic wave.

自動車や家電製品の多くは金属板材を多数のスポット溶接で接合して用いている。例えば、自動車製造工場では、スポット溶接部の検査を現場で短時間で精度良く行う必要がある。特に、溶融凝固部(ナゲット)が生成されている部分(以下、溶着部)と、金属板の界面が局部的に溶着しているだけでナゲットが生成されていない部分(以下、溶着不良部)とを簡便に判定できるスポット溶接検査方法が必要とされている。自動車の車体は、数千点にも及ぶスポット溶接によって組立てられており、溶接の良否が車体の強度や耐久性に影響するため、スポット溶接が適切に行なわれているか否かを検査することが極めて重要である。   Many automobiles and home appliances use metal plate materials joined by many spot weldings. For example, in an automobile manufacturing factory, it is necessary to accurately inspect spot welds on site in a short time. In particular, a portion where a melted and solidified portion (nugget) is generated (hereinafter referred to as a welded portion) and a portion where the interface of the metal plate is locally welded but no nugget is generated (hereinafter referred to as a poorly welded portion). There is a need for a spot welding inspection method that can easily determine whether or not. The body of an automobile is assembled by thousands of spot welds, and the quality of the weld affects the strength and durability of the car. Therefore, it is necessary to inspect whether spot welding is being performed properly. Very important.

自動車工場では、スポット溶接の品質はナゲットの径(以下、ナゲット径)の大きさが基準以上あるかどうかで判断している。そのため、実際に破壊してナゲット径を測定する必要があるが、実際の製品を破壊してナゲット径を測定することはできないため、事前に品質確認用の製品を準備し、スポット溶接部の破壊試験を行って良好な品質が確認されたときの溶接条件を製品に適用している。この溶接条件を維持管理することによってスポット溶接の品質を保証している。さらに、定期的に実際の製品を抜き取り、たがね試験を実施している。たがね試験は、溶接部近傍にたがねを打ち込んでナゲットの接合状態をチェックする方法であるが、たがね試験を実施するためには試験作業のために生産ラインを停止する必要があり、生産コストの観点から課題となっていた。   In an automobile factory, the quality of spot welding is judged by whether or not the nugget diameter (hereinafter referred to as nugget diameter) exceeds a standard. Therefore, it is necessary to actually break and measure the nugget diameter, but since it is not possible to break the actual product and measure the nugget diameter, prepare a product for quality confirmation in advance and break the spot weld Welding conditions when good quality is confirmed through testing are applied to the product. By maintaining this welding condition, the quality of spot welding is assured. In addition, the actual product is periodically extracted and a chisel test is performed. The chisel test is a method in which chisel is driven in the vicinity of the weld to check the nugget joining state, but in order to perform the chisel test, it is necessary to stop the production line for the test work. There was a problem from the viewpoint of production cost.

そこで、近年は、超音波を用いてスポット溶接部の健全性を非破壊で検査する、さまざまな装置および方法が提案されている。   Therefore, in recent years, various apparatuses and methods for non-destructively inspecting the soundness of spot welds using ultrasonic waves have been proposed.

例えば特許文献1および2には、2枚の板を重ねて溶接され製作されるスポット溶接部の溶着状態を検査するために、板面に垂直に超音波探触子を当接させ、超音波を入射させて反射波を検出する方法や装置が開示されている。
特許文献1および2では、スポット溶接部に垂直に入射させた縦波超音波が、溶接部表裏面間で多重反射して超音波探触子へ戻る底面多重反射エコーを観察する。この方法は、底面多重反射エコーのエコー高さが伝搬に伴い減衰していく現象が、溶着部と溶着不良部との間で相違することを利用している。ナゲットの金属組織は一方向へ延びた粗い結晶の集まりであるため鋼板に比べ超音波の減衰が大きいのに対し、溶着不良部の金属組織は結晶粒が微細であるため超音波の減衰が小さいことが知られている。従って、溶着部では底面エコーの振幅が、底面での反射回数の増大に伴って急激に減衰する。この違いを利用して溶着部と溶着不良部との識別を行う。
For example, in Patent Documents 1 and 2, in order to inspect the welded state of a spot welded portion that is produced by superimposing and welding two plates, an ultrasonic probe is brought into contact with the plate surface perpendicularly, A method and an apparatus for detecting a reflected wave with the incident light is disclosed.
In Patent Documents 1 and 2, a bottom surface multiple reflection echo is observed in which longitudinal wave ultrasonic waves perpendicularly incident on a spot weld are reflected multiple times between the front and back surfaces of the weld and return to the ultrasonic probe. This method utilizes the fact that the phenomenon in which the echo height of the bottom surface multiple reflection echo attenuates with propagation differs between the welded portion and the poorly welded portion. The metal structure of the nugget is a collection of coarse crystals extending in one direction, so the attenuation of ultrasonic waves is larger than that of the steel sheet, whereas the metal structure of the poorly welded part has a small crystal grain, so the attenuation of ultrasonic waves is small. It is known. Therefore, the amplitude of the bottom echo at the welded portion is rapidly attenuated as the number of reflections on the bottom surface increases. Using this difference, the welded portion and the poorly welded portion are identified.

しかし、特許文献1および2では、平板上の被検体に対して垂直方向に超音波を送受信するため、溶接部表裏面間で多重反射して超音波探触子に戻る底面多反射エコーの振幅は、スポット溶接部に形成されるくぼみ周囲の傾斜面や、スポット溶接部表面の微細な凹凸の影響を受け、溶着部と溶着不良部の識別を正確に行うことが難しい。   However, in Patent Documents 1 and 2, since ultrasonic waves are transmitted and received in a vertical direction with respect to a subject on a flat plate, the amplitude of the bottom multi-reflection echo that returns to the ultrasonic probe after multiple reflection between the front and back surfaces of the welded portion. However, it is difficult to accurately identify the welded portion and the poorly welded portion due to the influence of the inclined surface around the depression formed in the spot welded portion and the fine irregularities on the surface of the spot welded portion.

これを解決するために、特許文献3から5には、スポット溶接部の外側に送信用の超音波探触子と受信用の超音波探触子をスポット溶接を挟むように複数設置し、複数の経路を伝播するラム波の信号を用いる手法が開示されている。これにより、スポット溶接部表面の凹凸や溶接部周辺の傾斜面の影響を受けずに、スポット溶接の健全性を評価できる。弾性体表面を伝搬する波動は総じてガイド波と呼ばれ、伝播方向に対して垂直変位を持つものは特にラム波や板波と呼ばれるが、ここでは特に区別せずにガイド波と呼ぶこととする。   In order to solve this, in Patent Documents 3 to 5, a plurality of ultrasonic probes for transmission and a plurality of ultrasonic probes for reception are installed outside the spot welded portion so as to sandwich the spot weld, A method using a Lamb wave signal propagating along the path of the above is disclosed. Thereby, the soundness of spot welding can be evaluated without being affected by the unevenness of the surface of the spot welded portion or the inclined surface around the welded portion. Waves propagating on the surface of an elastic body are generally called guide waves, and those having a vertical displacement with respect to the propagation direction are particularly called lamb waves or plate waves, but here they are called guide waves without distinction. .

特許文献4では、特許文献3の発明を改良し、スポット溶接部を含まない経路を伝播してきたガイド波信号と、スポット溶接を含む経路を伝播してきたガイド波信号の相互相関演算を行ったり、フーリエ変換して周波数解析を行い、短時間でスポット溶接の良否を判断できるように改良している。   In Patent Document 4, the invention of Patent Document 3 is improved, and a cross-correlation operation between a guide wave signal that has propagated a path that does not include a spot weld and a guide wave signal that has propagated a path that includes a spot weld, Frequency analysis is performed by Fourier transform, and improvements are made so that the quality of spot welding can be judged in a short time.

さらに、特許文献5では、ガイド波が溶着部を通過する際に、ナゲットの金属組織の影響を受けて波形の周波数成分が変化し、溶着部と溶着不良部の識別に悪影響を与える影響を回避する方法が開示されている。特許文献5では、受信された信号の中に基本信号の成分がどの程度含まれているかをウェーブレット変換を用いて判定し、それを溶着部と未溶着部の識別に用いている。   Further, in Patent Document 5, when the guide wave passes through the welded portion, the frequency component of the waveform changes due to the influence of the metal structure of the nugget, and the influence that adversely affects the discrimination between the welded portion and the poorly welded portion is avoided. A method is disclosed. In Patent Document 5, it is determined using wavelet transform how much the received signal contains the component of the basic signal, and this is used to identify the welded portion and the unwelded portion.

特開平2−87060号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-87060 特開平4−265854号公報JP-A-4-265854 特開2006−71422号公報JP 2006-71422 A 特開2008−109230号公報JP 2008-109230 A 特開2011−196862号公報JP 2011-196862 A

しかしながら、特許文献3から5の技術では、ガイド波に含まれる複数の振動モードを区別しておらず、振動モードが混在した状態のガイド波信号を評価に用いているため、ナゲットを通過する際に受ける減衰の影響を精度良く評価できていない可能性がある。超音波は、一般的に振動モードによって金属組織での散乱のされ方が異なるため、信号の減衰の仕方も異なる。ガイド波は複数の振動モードから構成されており、音速が周波数の関数になる分散性という特徴を持っている。これらのモードはそれぞれ独立に伝播していくため、例えば、単一のパルス波形を入力超音波として金属板に入射した場合でも、伝播とともに、各振動モードに対応した速度の異なる複数のパルス波形に分離していく。これらの複数のパルス波形は重複した周波数成分を含むため、特許文献4に開示された方法のように、受信波形信号をフーリエ変換しただけでは振動モードを分離することはできない。   However, in the techniques of Patent Documents 3 to 5, a plurality of vibration modes included in the guide wave are not distinguished, and a guide wave signal in a state where the vibration modes are mixed is used for evaluation. It may not be possible to accurately evaluate the effect of attenuation. Since ultrasonic waves are generally scattered in the metal structure depending on the vibration mode, the signal attenuation method is also different. The guide wave is composed of a plurality of vibration modes, and has a characteristic of dispersibility in which sound speed is a function of frequency. Since these modes propagate independently, for example, even when a single pulse waveform is incident on a metal plate as an input ultrasonic wave, it is converted into a plurality of pulse waveforms with different speeds corresponding to each vibration mode. I will separate. Since these plural pulse waveforms include overlapping frequency components, the vibration mode cannot be separated only by Fourier transforming the received waveform signal as in the method disclosed in Patent Document 4.

そこで、本発明は、受信したガイド波信号に含まれる振動モードを、連続ウェーブレット変換による時間周波数解析によって分離し、単一もしくは複数の選択された振動モードの情報を選択的に用いることで、スポット溶接の良否を精度良く評価できるようにしたものである。また、複数の経路を伝播するガイド波信号について時間周波数解析を行い、単一もしくは複数の選択された振動モードの波形を抽出し、それらの波形から合成した画像を評価に用いることで、視覚的に分かり易く、効率良くスポット溶接の良否を判断できるようにしたものである。   Therefore, the present invention separates the vibration mode included in the received guide wave signal by time-frequency analysis by continuous wavelet transform, and selectively uses information on a single or a plurality of selected vibration modes, This makes it possible to accurately evaluate the quality of welding. In addition, by performing time-frequency analysis on the guide wave signal propagating through multiple paths, extracting waveforms of single or multiple selected vibration modes and using images synthesized from those waveforms for visual evaluation Therefore, it is possible to judge the quality of spot welding efficiently and easily.

なお、特許文献5に開示された方法でもウェーブレット変換を用いているが、これは特許文献5に明確に記載されているように、超音波信号の時間毎の周波数成分を算出する、すなわち時間周波数解析を行うためではなく、受信超音波信号の中に基本信号の成分がどれだけ含まれているかを算出するために用いたものであり、本発明とはその使用方法が大きく異なる。   Note that the wavelet transform is also used in the method disclosed in Patent Document 5, but as described in Patent Document 5, the frequency component for each time of the ultrasonic signal is calculated, that is, the time frequency. It is used not for analysis but for calculating how much the component of the basic signal is contained in the received ultrasonic signal, and its usage is greatly different from the present invention.

上記目的を達成するために、本発明は、複数の板材を重ね合せて溶接することによって形成された溶接部の接合状態を検査する検査方法であって、前記板材上の第一位置において前記溶接部の外側の複数の送信位置から前記板材を伝播するガイド波を送信する送信ステップと、前記板材上の第二位置において前記溶接部の外側の複数の受信位置において前記板材を伝播するガイド波を受信する受信ステップと、前記受信ステップによって受信されたガイド波信号をウェーブレット変換して得られる時間周波数解析の結果に基づいて前記溶接部の接合の良否を判定する判定ステップを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an inspection method for inspecting a joining state of a welded portion formed by superposing and welding a plurality of plate members, wherein the welding is performed at a first position on the plate member. A transmission step of transmitting a guide wave propagating through the plate material from a plurality of transmission positions outside the part, and a guide wave propagating through the plate material at a plurality of reception positions outside the welded portion at the second position on the plate material. A reception step of receiving, and a determination step of determining whether or not the welded portion is joined based on a result of time-frequency analysis obtained by wavelet transform of the guide wave signal received in the reception step. .

本発明によれば、複数の金属板を重ねて溶接するスポット溶接部の溶着状態を正確に検査することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the welding state of the spot weld part which piles up and welds a some metal plate can be test | inspected correctly.

実施例1における検査装置の概要を説明する図。1 is a diagram for explaining an overview of an inspection apparatus according to Embodiment 1. FIG. アレイ型超音波センサの上面図。The top view of an array type ultrasonic sensor. 実施例1におけるアレイ型超音波センサの側面図。1 is a side view of an array type ultrasonic sensor in Embodiment 1. FIG. 他のアレイ型超音波センサの上面図。The top view of other array type ultrasonic sensors. アレイ型超音波センサの圧電振動素子の拡大図。The enlarged view of the piezoelectric vibration element of an array type ultrasonic sensor. 振動モードの分散性を示すグラフ。The graph which shows the dispersibility of a vibration mode. 連続ウェーブレット変換により、時間周波数解析した時間周波数解析図の一例を示す図。The figure which shows an example of the time-frequency analysis figure which time-frequency-analyzed by continuous wavelet transform. 振動モードを識別してナゲットの大きさを評価する処理のフロー図。The flowchart of the process which identifies the vibration mode and evaluates the magnitude | size of a nugget. 溶着状態の分布を示す画像データの作成を説明する図。The figure explaining creation of the image data which shows distribution of a welding state. 溶着状態の分布を示す画像データの一例を示す図。The figure which shows an example of the image data which shows distribution of a welding state. 閾値以下の領域に含まれる溶着状態の分布を示す図。The figure which shows distribution of the welding state contained in the area | region below a threshold value. 実施例2における検査装置の概要を説明する図。The figure explaining the outline | summary of the test | inspection apparatus in Example 2. FIG. 第二のアレイ型超音波センサの上面図。The top view of a 2nd array type ultrasonic sensor. 実施例2における型超音波センサの側面図。The side view of the type | mold ultrasonic sensor in Example 2. FIG. 溶着状態の分布を示す画像データの一例を示す図。The figure which shows an example of the image data which shows distribution of a welding state.

以下、本発明の好適な実施例について、図面を用いて詳細に説明する。尚、下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明の内容は下記態様に限定されるものでないことは言うまでもない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the following is only an Example, and it cannot be overemphasized that the content of invention is not limited to the following aspect.

図1は、実施例1で、スポット溶接部100にガイド波を送信または受信するためのアレイ型超音波センサ101と、アレイ型超音波センサ101で受信したガイド波の電圧信号を増幅しデジタル信号に変換する送・受信部102、受信信号及び検査結果を画像として表示する表示部103で構成されている。送・受信部102はコンピュータ等による演算機能も備えており、デジタル信号に変換されたガイド波信号の時間周波数解析をする機能も持っている。もちろん送・受信部102と別のコンピュータを演算に用いても構わない。スポット溶接部は複数の金属板が接合されたものである。金属板の枚数は特に限定されるものではないが、本実施例では一例として二枚の金属板を接合した場合で説明する。   FIG. 1 shows an array type ultrasonic sensor 101 for transmitting or receiving a guide wave to the spot welded portion 100 in Example 1, and a voltage signal of the guide wave received by the array type ultrasonic sensor 101 by amplifying the digital signal. A transmission / reception unit 102 for converting the received signal and a display unit 103 for displaying the received signal and the inspection result as an image. The transmission / reception unit 102 also has a calculation function by a computer or the like, and also has a function of performing time-frequency analysis of the guide wave signal converted into a digital signal. Of course, a computer other than the transmission / reception unit 102 may be used for the calculation. The spot welded portion is obtained by joining a plurality of metal plates. Although the number of metal plates is not particularly limited, in this embodiment, a case where two metal plates are joined will be described as an example.

図2と図3は、それぞれ図1のアレイ型超音波センサ101付近の上面図と側面図である。図2に示すように、アレイ型超音波センサ101の内部には環状に複数の圧電振動素子201が内蔵されており、超音波が透過する材質で作製されたくさび202を介して上部金属板104に超音波が入射される。圧電振動素子201は必ずしも環状に配置されている必要はなく、スポット溶接部100を取り囲むように配置されていれば構わない。多角形状に配置されていても構わない。ただし、圧電振動素子201で囲まれている面積はスポット溶接部100よりも大きい必要がある。圧電振動素子201の数は通常は8個から64個が用いられるが、この範囲以外の数でももちろん構わない。しかし、圧電振動素子201の数が多いほうがスポット溶接部100を様々方向から測定できるため、精度の良い結果が得られる。圧電振動素子の数と配置は、必要とされる検査精度に応じて、適宜選択すればよい。また、くさびも一体型の環状に限定されるものではなく、図4に示すように、複数に分割されていても構わない。さらに、必ずしも中央部が中空になっている必要もない。たとえば、スポット溶接部100の上部だけ空洞が設けられており、全体としては円柱形状等になっている構造でも構わない。   2 and 3 are a top view and a side view of the vicinity of the array-type ultrasonic sensor 101 in FIG. 1, respectively. As shown in FIG. 2, an array type ultrasonic sensor 101 includes a plurality of piezoelectric vibration elements 201 in a ring shape, and the upper metal plate 104 is interposed via a wedge 202 made of a material that transmits ultrasonic waves. Ultrasound is incident on The piezoelectric vibration element 201 is not necessarily arranged in an annular shape, and may be arranged so as to surround the spot welded portion 100. It may be arranged in a polygonal shape. However, the area surrounded by the piezoelectric vibration element 201 needs to be larger than the spot welded portion 100. Usually, 8 to 64 piezoelectric vibration elements 201 are used, but a number outside this range may be used. However, since the spot welded part 100 can be measured from various directions when the number of the piezoelectric vibration elements 201 is large, a highly accurate result can be obtained. The number and arrangement of the piezoelectric vibration elements may be appropriately selected according to the required inspection accuracy. Further, the wedge is not limited to the integral annular shape, and may be divided into a plurality of pieces as shown in FIG. Furthermore, the central portion does not necessarily have to be hollow. For example, a cavity may be provided only in the upper portion of the spot welded portion 100, and the structure may be a columnar shape as a whole.

図5は圧電振動素子201付近の拡大図であるが、圧電振動素子201からは縦波超音波501が発生する。発生した縦波超音波501は、超音波を透過させる樹脂製くさび202の中を通過して上部金属板104表面に到達する。圧電振動素子201で発生させる縦波超音波501の周波数は、通常は数MHzから数十MHzの範囲が使用される。上部金属板104の厚さは、通常は0.5mm程度から数mm程度である。上部金属板104に入射された超音波の波長が上部金属板104の板厚と同程度か、それよりも長い場合には、くさびを伝播してきた縦波超音波501はガイド波502となって上部金属板104を伝播していく。   FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the piezoelectric vibration element 201, and longitudinal wave ultrasonic waves 501 are generated from the piezoelectric vibration element 201. The generated longitudinal wave ultrasonic waves 501 pass through the resin wedge 202 that transmits ultrasonic waves and reach the surface of the upper metal plate 104. The frequency of the longitudinal ultrasonic wave 501 generated by the piezoelectric vibration element 201 is usually in the range of several MHz to several tens of MHz. The thickness of the upper metal plate 104 is usually about 0.5 mm to several mm. When the wavelength of the ultrasonic wave incident on the upper metal plate 104 is approximately equal to or longer than the plate thickness of the upper metal plate 104, the longitudinal wave ultrasonic wave 501 propagating through the wedge becomes a guide wave 502. It propagates through the upper metal plate 104.

図示しないが、圧電振動素子201に含まれる圧電振動素子を201−1、201−2、201−3、・・・201−n(nは圧電振動素子の総数)と呼ぶことにすると、圧電振動素子201−1から送信されたガイド波を圧電振動素子201−1を含む全ての圧電振動素子で受信する。ガイド波502は上部金属板104に沿って広がりをもって伝播していき、スポット溶接部100で散乱されたり反射されるため、圧電振動素子201−1から送信されたガイド波104は、自身を含むすべての圧電振動素子(すなわち圧電振動素子201−1から201−n)で受信できる。一度に受信して送・受信部102で収録するのが検査時間を短縮する観点から望ましいが、もちろん個別に受信を行っても構わない。すなわち、圧電振動素子201−1で送信し圧電振動素子201−1で受信、圧電振動素子201−1で送信し圧電振動素子201−2で受信、圧電振動素子201−1で送信し圧電振動素子201−3で受信・・・、という具合に複数回に分けて波形を収録しても構わない。   Although not shown, when the piezoelectric vibration elements included in the piezoelectric vibration element 201 are referred to as 201-1, 201-2, 201-3,... 201-n (n is the total number of piezoelectric vibration elements), The guide wave transmitted from the element 201-1 is received by all the piezoelectric vibration elements including the piezoelectric vibration element 201-1. Since the guide wave 502 spreads along the upper metal plate 104 and is scattered or reflected by the spot welded part 100, the guide wave 104 transmitted from the piezoelectric vibration element 201-1 includes all of itself. Can be received by the piezoelectric vibration elements (that is, the piezoelectric vibration elements 201-1 to 201-n). It is desirable to receive the data at a time and record it by the transmission / reception unit 102 from the viewpoint of shortening the inspection time, but of course, the data may be received individually. That is, the piezoelectric vibration element 201-1 is transmitted and the piezoelectric vibration element 201-1 is received, the piezoelectric vibration element 201-1 is transmitted, the piezoelectric vibration element 201-2 is received, and the piezoelectric vibration element 201-1 is transmitted. The waveform may be recorded in a plurality of times, such as received in 201-3.

同様に、圧電振動素子201−2から送信されたガイド波を圧電振動素子201−2を含む全ての圧電振動素子で受信する。このようにして、圧電振動素子201の全ての組み合わせに対応する波形データを収録する。   Similarly, the guide wave transmitted from the piezoelectric vibration element 201-2 is received by all the piezoelectric vibration elements including the piezoelectric vibration element 201-2. In this way, waveform data corresponding to all combinations of the piezoelectric vibration elements 201 is recorded.

圧電振動素子201はスポット溶接部100を取り囲むように設置されるため、収録した波形データには、伝播経路203および伝播経路204のように、必ず伝播経路にスポット溶接部100を含むものと含まないものが存在する。ここで、必ずしもすべての組合せに対応する波形データを収録する必要はなく、必要に応じて、一部の組合せの波形データだけを収録しても構わない。送・受信部102の処理能力等を勘案して適宜決めれば良い。ただし、組合せの中には、伝播経路にスポット溶接を含むものと、含まないものとか含まれていることが望ましい。   Since the piezoelectric vibration element 201 is installed so as to surround the spot welded portion 100, the recorded waveform data does not include the case where the propagation path 203 and the propagation path 204 always include the spot welded portion 100 in the propagation path. Things exist. Here, it is not always necessary to record waveform data corresponding to all combinations, and only a part of the waveform data may be recorded as necessary. What is necessary is just to determine suitably considering the processing capability of the transmission / reception part 102, etc. FIG. However, in the combination, it is desirable that the propagation path includes or does not include spot welding.

スポット溶接部100に生成されるナゲット301は溶融凝固組織となっている。この溶融凝固組織は、ほぼ板厚方向へ延びた粗い柱状の組織の集まりであるため、スポット溶接部がない金属板の組織に比べ、超音波の伝達が悪く、減衰も大きい。よって、ナゲット301を通過するガイド波502は、伝播経路に沿ってナゲット301を通過する距離に応じて減衰の影響を受ける。これに対し、伝播経路にナゲット301を含まないガイド波502は、ほとんど減衰せずに圧電振動素子201で受信される。よってガイド波502の減衰量を分析することにより、ナゲット301の大きさを推定することが可能である。   The nugget 301 generated in the spot weld 100 is a melt-solidified structure. Since this melt-solidified structure is a collection of rough columnar structures extending substantially in the plate thickness direction, transmission of ultrasonic waves is worse and attenuation is larger than that of a metal plate structure having no spot welds. Therefore, the guide wave 502 passing through the nugget 301 is affected by attenuation according to the distance passing through the nugget 301 along the propagation path. On the other hand, the guide wave 502 that does not include the nugget 301 in the propagation path is received by the piezoelectric vibration element 201 with almost no attenuation. Therefore, the size of the nugget 301 can be estimated by analyzing the attenuation of the guide wave 502.

ガイド波は振動の幾何形状からS(対称)モードとA(非対称)モードの2種類の振動モードを持つ。SモードとAモードも、それぞれ更に細かく分類されており、次数の低いほうから順にそれぞれS0、S1、S2・・・、A0、A1、A2・・・と名前がついている。これらの振動モードは、それぞれ独立に伝播していくが、伝播速度が周波数の関数になる分散性という特徴を持っている。図6はこれらの振動モードの分散性を示すグラフである。横軸が周波数、縦軸は音速(群速度)である。音速には位相速度と群速度があるが、本発明はパルス状のガイド波を使用するため、群速度で説明する。図示のように、同じ周波数でも複数の振動モードが存在するため、通常の周波数解析のように波形データをフーリエ変換しただけでは、ガイド波の振動モードを区別することはできない。   The guide wave has two types of vibration modes, S (symmetric) mode and A (asymmetric) mode, based on the vibration geometry. Each of the S mode and the A mode is further finely classified, and is named S0, S1, S2,..., A0, A1, A2,. Each of these vibration modes propagates independently, but has a characteristic of dispersibility in which the propagation speed is a function of frequency. FIG. 6 is a graph showing the dispersibility of these vibration modes. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents sound velocity (group velocity). The sound velocity includes a phase velocity and a group velocity. Since the present invention uses a pulsed guide wave, the velocity is described as a group velocity. As shown in the figure, since there are a plurality of vibration modes even at the same frequency, the vibration mode of the guide wave cannot be distinguished only by Fourier transforming the waveform data as in a normal frequency analysis.

これらの振動モードは、ナゲット301の溶融凝固組織からの影響の受け方も同一ではない。例えば図7は、本発明による方法で波形データを収録し、伝播経路にナゲット301を含まない波形と含む波形を連続ウェーブレット変換により、それぞれ時間周波数解析した時間周波数解析図の一例である。時間周波数解析は波形データに含まれる周波数成分の時間変化を解析するものである。連続ウェーブレット変換の結果は複素数となり実部と虚部を持つため、パワースペクトルを用いるのが良い。また、時間周波数解析図は通常、周波数と時間の二軸で表されるが、伝播経路があらかじめ分かっている場合には、伝播経路を時間で除すことにより、周波数と音速の二軸で表すこともできる。ここでは図6に示した分散関係と比較しやすいように周波数と音速で表す。   These vibration modes are not the same in how they are affected by the melt-solidified structure of the nugget 301. For example, FIG. 7 is an example of a time-frequency analysis diagram in which waveform data is recorded by the method according to the present invention, and a waveform including a waveform not including the nugget 301 in the propagation path is subjected to time-frequency analysis by continuous wavelet transform. The time frequency analysis is to analyze the time change of the frequency component included in the waveform data. Since the result of the continuous wavelet transform is a complex number and has a real part and an imaginary part, it is preferable to use a power spectrum. In addition, the time-frequency analysis diagram is usually represented by two axes of frequency and time, but when the propagation path is known in advance, it is represented by two axes of frequency and sound speed by dividing the propagation path by time. You can also. Here, the frequency and the speed of sound are used for easy comparison with the dispersion relation shown in FIG.

図7は、黒い部分が小さく、白い部分が値の大きいところである。図から明らかなように、全ての周波数成分が同じように減衰するわけではない。ナゲット301の影響が大きいものもあれば、小さいものもある。もし振動モードが混在した波形データで減衰量を評価すると、ナゲット301の影響を受けにくい振動モードが支配的な領域(例えば図7の領域701)の影響を受け、精度良くナゲット301の大きさを評価することができない。よってナゲット301の溶融凝固組織の影響を受けやすい振動モードが支配的な領域(例えば図7の領域702)を選択することが重要となる。   In FIG. 7, the black part is small and the white part is large. As is apparent from the figure, not all frequency components are attenuated in the same way. Some of the nuggets 301 have a large influence while others have a small influence. If the amount of attenuation is evaluated using waveform data in which vibration modes are mixed, the size of the nugget 301 is accurately determined due to the influence of a region where the vibration mode that is hardly affected by the nugget 301 is dominant (for example, a region 701 in FIG. Cannot be evaluated. Therefore, it is important to select a region (for example, region 702 in FIG. 7) in which the vibration mode that is easily affected by the melt-solidified structure of the nugget 301 is dominant.

本発明は、振動モードを識別してナゲット301の大きさを精度良く評価するための方法を開示したものであり、以下に、振動モードの識別方法を具体的に述べる。   The present invention discloses a method for accurately identifying the size of the nugget 301 by identifying the vibration mode, and a method for identifying the vibration mode will be specifically described below.

図8は本発明で振動モードを識別してナゲット301の大きさを評価する処理のフロー図である。   FIG. 8 is a flowchart of processing for identifying the vibration mode and evaluating the size of the nugget 301 in the present invention.

ステップ1:上部金属板104上のスポット溶接部100が存在しない位置にアレイ型超音波センサ101を設置する。上部金属板104と材質や厚さ等の材料特性が同じであれば、上部金属板104とは別の金属板上でも構わない。   Step 1: The array type ultrasonic sensor 101 is installed at a position on the upper metal plate 104 where the spot weld 100 does not exist. As long as the material characteristics such as material and thickness are the same as those of the upper metal plate 104, the upper metal plate 104 may be on a different metal plate.

ステップ2:圧電振動素子201の全て、または必要に応じて一部の組合せに対応する波形データを収録する。   Step 2: Record waveform data corresponding to all of the piezoelectric vibration elements 201 or a part of the combinations as necessary.

ステップ3:収録した波形データを連続ウェーブレット変換して時間周波数解析図を作成する。この時、ステップ1で収録した全波形データに対して時間周波数解析を行う必要はなく、代表的な一つの波形データを選択すれば良い。好ましくは、圧電振動素子201で囲まれた領域の中央付近を通過する伝播経路(例えば伝播経路203)に対応する波形データを選択する。   Step 3: Create a time-frequency analysis diagram by continuously wavelet transforming the recorded waveform data. At this time, it is not necessary to perform time-frequency analysis on all waveform data recorded in step 1, and only one representative waveform data may be selected. Preferably, waveform data corresponding to a propagation path (for example, propagation path 203) passing through the vicinity of the center of the region surrounded by the piezoelectric vibration element 201 is selected.

ステップ4:上部金属板104上のスポット溶接部100が存在する位置にアレイ型超音波センサ101を設置する。   Step 4: The array type ultrasonic sensor 101 is installed on the upper metal plate 104 at the position where the spot weld 100 exists.

ステップ5:圧電振動素子201の全て、または必要に応じて一部の組合せに対応する波形を収録する。   Step 5: Record waveforms corresponding to all of the piezoelectric vibrating elements 201 or some combinations as necessary.

ステップ6:ステップ3で選択した伝播経路と同じ伝播経路に対応する波形データを選択し、連続ウェーブレット変換して時間周波数解析図を作成する。   Step 6: Select waveform data corresponding to the same propagation path as the propagation path selected in Step 3, and create a time-frequency analysis diagram by continuous wavelet transform.

ステップ7:ステップ3およびステップ6で得られた時間周波数解析図を比較し、溶着状態の評価に用いる時間周波数解析図上の点を選択する(例えば図7の点703)。すなわち周波数fと音速Vが選択される。今、この点を点Qと呼ぶことにすると、点Qは、振動モードの理論曲線上にあり、かつナゲット301を通過した場合と、しない場合との差が大きい点を選ぶのが好ましい。しかし、点Qは必ずしも理論曲線上にある必要はない。 Step 7: The time frequency analysis diagrams obtained in Step 3 and Step 6 are compared, and a point on the time frequency analysis diagram used for evaluation of the welded state is selected (for example, point 703 in FIG. 7). That is, the frequency f 0 and the sound velocity V 0 are selected. Now, if this point is called the point Q, it is preferable to select a point that is on the theoretical curve of the vibration mode and that has a large difference between the case where it passes through the nugget 301 and the case where it does not. However, the point Q is not necessarily on the theoretical curve.

ステップ8:ステップ5で収録した波形データを全て連続ウェーブレット変換する。   Step 8: Perform continuous wavelet transform on all waveform data recorded in Step 5.

ステップ9:ステップ8にて連続ウェーブレット変換した各波形データについて、ステップ7で選択した点Q(周波数f、音速V)のパワースペクトル値Pを時間周波数解析結果から抽出する。 Step 9: For each waveform data subjected to the continuous wavelet transform in Step 8, the power spectrum value P at the point Q (frequency f 0 , sound velocity V 0 ) selected in Step 7 is extracted from the time frequency analysis result.

ステップ10:溶着状態の分布を示す画像データを生成するため、図9に示すように、検査領域(圧電振動素子201で囲まれた領域を含む領域)に対応した画像格子901において、波形データの伝播経路902に沿った画素(例えば図9の画素903)にPを加算する。これを全ての伝播経路について行う。画像格子点と伝播経路が正確に一致しない場合は、隣り合う伝播経路に対して適当な内挿処理を用い、各画素に加算する値を算出するとよい。   Step 10: In order to generate image data indicating the distribution of the welding state, as shown in FIG. 9, in the image lattice 901 corresponding to the inspection region (the region including the region surrounded by the piezoelectric vibration element 201), the waveform data P is added to the pixels along the propagation path 902 (for example, the pixel 903 in FIG. 9). This is performed for all propagation paths. When the image grid point and the propagation path do not exactly match, it is preferable to calculate a value to be added to each pixel by using an appropriate interpolation process for adjacent propagation paths.

ステップ11:伝播経路が多く通過する画素とそうでない画素が存在し、画素によってPを加算した回数が異なるため、それぞれの画素について、Pを加算した回数で除して平均化する。図10にステップ11までの処理で得られるスポット溶接部100の溶着状態を表す画像例を示す。ここでは白黒の濃淡で溶着状態の分布を表しているが、画素値を好みの色調テーブルで割り振ることで、使用者が最も見易いように調整すればよい。適当な色調テーブルの選択によってカラー表示も可能である。例えば、図10では領域1001が概ねナゲット301に相当し、黒色が濃い部分が溶着状態が良い部分である。   Step 11: There are pixels through which many propagation paths pass and pixels that do not pass, and the number of times P is added differs depending on the pixel. Therefore, each pixel is divided by the number of times P is added and averaged. FIG. 10 shows an example of an image representing the welding state of the spot welded portion 100 obtained by the processing up to step 11. Here, the distribution of the welded state is represented by black and white shading, but the pixel values may be allocated in a favorite color tone table so as to be adjusted so as to be most easily viewed by the user. Color display is also possible by selecting an appropriate color tone table. For example, in FIG. 10, a region 1001 substantially corresponds to the nugget 301, and a dark black portion is a portion with a good welded state.

ステップ12:ステップ11で得られた画像において、一定の閾値以下の部分は溶着領域と判断し、閾値以下の領域の面積を算出し、溶着面積を算出する。例えば、図10の画像で閾値以上の領域は図11に示した領域1101となるため、この領域に含まれる画素の数を数えれば面積に比例した数値が簡単に得られる。閾値は、ナゲット301が存在しない位置の画素値の50%程度にすると経験的に良い結果が得られているが、必ずしもこの値に設定する必要はない。基準となる試験片等を用いて、適宜設定しても構わない。   Step 12: In the image obtained in Step 11, a portion below a certain threshold is determined to be a welding region, the area of the region below the threshold is calculated, and the welding area is calculated. For example, in the image of FIG. 10, the area equal to or greater than the threshold value is the area 1101 shown in FIG. 11. Therefore, if the number of pixels included in this area is counted, a numerical value proportional to the area can be easily obtained. If the threshold value is about 50% of the pixel value at the position where the nugget 301 does not exist, good results are obtained empirically, but it is not always necessary to set this value. You may set suitably using the test piece etc. which become a reference | standard.

ステップ1からステップ4、およびステップ6からステップ7については、検査するスポット溶接部を変える毎に実施する必要はなく、最初に一度だけ実施して点Qを決定しておき、ステップ5、およびステップ8からステップ12を繰り返すだけでよい。点Qを指定すれば、ステップ5、およびステップ8からステップ12は全て自動的に処理することが可能である。   Steps 1 to 4 and Steps 6 to 7 need not be performed every time the spot weld to be inspected is changed, but is first performed once to determine the point Q. It is only necessary to repeat steps 8 to 12. If point Q is designated, step 5 and steps 8 to 12 can all be automatically processed.

また、一般的に点Qの候補は複数存在するため、複数の点Qについてステップ9からステップ12を繰り返し、複数の画像から溶着状態を判断、もしくは、それらの画素を合算した画像から溶着状態を判断しても構わない。   In general, since there are a plurality of candidates for the point Q, the steps 9 to 12 are repeated for the plurality of points Q, and the welding state is determined from a plurality of images, or the welding state is determined from an image obtained by adding these pixels. You can judge.

上記の手段により、スポット溶接の良否を精度良く、視覚的に分かり易く、効率良く判断することが可能となる。   By the above means, it is possible to judge the quality of the spot welding with high accuracy, visually intelligibly and efficiently.

以上の説明においては、本発明が金属板のスポット溶接検査に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。アルミ板の溶接検査や他の無機および有機材質の板の溶接検査にも適用可能である。溶接部もスポット溶接によるものだけでなく、一般的な溶接方法によって形成された溶接部に適用できる。又、溶接枚数も2枚に限定されず、スポット溶接部の健全性の評価も、ナゲット部の識別のみに限定されない。   In the above description, the present invention is applied to spot welding inspection of a metal plate, but the application target of the present invention is not limited to this. It is also applicable to welding inspection of aluminum plates and other inorganic and organic materials. The welded portion can be applied not only to spot welding but also to a welded portion formed by a general welding method. Further, the number of welds is not limited to two, and the evaluation of the soundness of the spot welded part is not limited only to the identification of the nugget part.

実施例1では、アレイ型超音波センサ101を上部金属板104上に一つだけ設置していたが、図12に示すように、第一のアレイ型超音波センサ101を上部金属板104上に設置し、第二のアレイ型超音波センサ1201を下部金属板105上に第一のアレイ型超音波センサ101と金属板を挟んで対称な位置に設置する構成でも良い。溶接する金属板の枚数が三枚以上の場合は、最下部の金属板に第二のアレイ型超音波センサ1201を設置すればよい。図13に示すように、第二のアレイ型超音波センサ1201の内部には、第一のアレイ型超音波センサ101と同様に、環状に複数の圧電振動素子1301が内蔵されており、超音波が透過する材質で作製されたくさび1302を介して下部金属板105に超音波が入射される。第二のアレイ型超音波センサ1201の圧電振動子1301の配置は第一のアレイ型超音波センサ101の圧電振動素子201と必ずしも同じである必要はないが、好ましくは圧電振動素子1301の配置も圧電振動素子201と金属板を挟んで対象な位置となっていることが望ましい。   In the first embodiment, only one array type ultrasonic sensor 101 is installed on the upper metal plate 104, but the first array type ultrasonic sensor 101 is provided on the upper metal plate 104 as shown in FIG. The second array type ultrasonic sensor 1201 may be installed on the lower metal plate 105 at a symmetrical position with the first array type ultrasonic sensor 101 and the metal plate interposed therebetween. When the number of metal plates to be welded is three or more, the second array type ultrasonic sensor 1201 may be installed on the lowermost metal plate. As shown in FIG. 13, in the second array type ultrasonic sensor 1201, a plurality of piezoelectric vibrating elements 1301 are incorporated in a ring shape like the first array type ultrasonic sensor 101. Ultrasonic waves are incident on the lower metal plate 105 through a wedge 1302 made of a material that transmits light. The arrangement of the piezoelectric vibrators 1301 of the second array type ultrasonic sensor 1201 is not necessarily the same as that of the piezoelectric vibration elements 201 of the first array type ultrasonic sensor 101, but the arrangement of the piezoelectric vibration elements 1301 is also preferable. It is desirable that the target position is between the piezoelectric vibration element 201 and the metal plate.

ここで、第二のアレイ型超音波センサ1201に内蔵された圧電振動素子1301に含まれる各々の圧電振動素子を1301−1、1301−2、1301−3、・・・1301−n(nは第一のアレイ型超音波センサ101の圧電振動素子201の総数、または第二のアレイ型超音波センサ1201の圧電振動素子1301の総数)と呼ぶことにする。また、第一のアレイ型超音波センサ101に内蔵された圧電振動素子201−mと、金属板を挟んで対称な位置にある圧電振動素子を圧電振動素子1301−mとする。   Here, each piezoelectric vibration element included in the piezoelectric vibration element 1301 built in the second array-type ultrasonic sensor 1201 is represented by 1301-1, 1301-2, 1301-3,. The total number of piezoelectric vibration elements 201 of the first array type ultrasonic sensor 101 or the total number of piezoelectric vibration elements 1301 of the second array type ultrasonic sensor 1201). Also, a piezoelectric vibration element 201-m built in the first array-type ultrasonic sensor 101 and a piezoelectric vibration element at a symmetrical position with the metal plate interposed therebetween are referred to as a piezoelectric vibration element 1301-m.

第一のアレイ型超音波センサ101の圧電振動素子201−1から送信されたガイド波を圧電振動素子1301−1から1301−nで受信する。圧電振動素子201−1から発信されたガイド波は、上部金属板104上を伝播していき、減衰しながらスポット溶接部100を透過し、上部金属板104と下部金属板105に伝播する。このとき、下部金属板に伝播した成分は、圧電振動素子1301で受信することが可能である。下部金属板105に伝播するのは、溶着している部分だけである。   The guide waves transmitted from the piezoelectric vibration element 201-1 of the first array type ultrasonic sensor 101 are received by the piezoelectric vibration elements 1301-1 to 1301-n. The guide wave transmitted from the piezoelectric vibration element 201-1 propagates on the upper metal plate 104, passes through the spot weld 100 while being attenuated, and propagates to the upper metal plate 104 and the lower metal plate 105. At this time, the component propagated to the lower metal plate can be received by the piezoelectric vibration element 1301. Only the welded portion propagates to the lower metal plate 105.

圧電振動素子201を圧電振動素子1301と読み替えて、実施例1の図8の処理フローを実施すれば、図15に示すような、溶着している部分だけが着色された画像が得られる。これを用いて実施例1と同様の方法で溶着部の面積を算出することも可能である。
その他の処理については実施例1と同様であるため説明は省略する。
If the piezoelectric vibration element 201 is replaced with the piezoelectric vibration element 1301 and the processing flow of FIG. 8 of the first embodiment is performed, an image in which only the welded portion is colored as shown in FIG. 15 is obtained. Using this, it is also possible to calculate the area of the welded portion by the same method as in the first embodiment.
Since other processes are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

上記の手段により、スポット溶接の良否を精度良く、視覚的に分かり易く、効率良く判断することが可能となる。   By the above means, it is possible to judge the quality of the spot welding with high accuracy, visually intelligibly and efficiently.

以上の説明においては、金属板のスポット溶接検査に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。アルミ板の溶接検査や他の無機および有機材質の板の溶接検査にも適用可能である。溶接部もスポット溶接によるものだけでなく、一般的な溶接方法によって形成された溶接部に適用できる。又、溶接枚数も2枚に限定されず、スポット溶接部の健全性の評価も、ナゲット部の識別のみに限定されない。   In the above description, it has been applied to spot welding inspection of metal plates, but the application target of the present invention is not limited to this. It is also applicable to welding inspection of aluminum plates and other inorganic and organic materials. The welded portion can be applied not only to spot welding but also to a welded portion formed by a general welding method. Further, the number of welds is not limited to two, and the evaluation of the soundness of the spot welded part is not limited only to the identification of the nugget part.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

100…スポット溶接部
101…アレイ型超音波センサ
102…送・受信部
103…表示部
104…上部金属板
105…下部金属板
201…圧電振動素子
202…くさび
203…伝播経路
204…伝播経路
301…ナゲット
501…縦波超音波
502…ガイド波
701…領域
702…領域
703…点
901…画像格子
902…伝播経路
903…画素
1201…第二のアレイ型超音波センサ
1301…圧電振動素子
1302…くさび
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Spot welding part 101 ... Array type ultrasonic sensor 102 ... Transmission / reception part 103 ... Display part 104 ... Upper metal plate 105 ... Lower metal plate 201 ... Piezoelectric vibration element 202 ... Wedge 203 ... Propagation path 204 ... Propagation path 301 ... Nugget 501 ... Longitudinal ultrasonic wave 502 ... Guide wave 701 ... Area 702 ... Area 703 ... Point 901 ... Image lattice 902 ... Propagation path 903 ... Pixel 1201 ... Second array type ultrasonic sensor 1301 ... Piezoelectric vibration element 1302 ... Wedge

Claims (10)

複数の板材を重ね合せて溶接することによって形成された溶接部の接合状態を検査する検査方法であって、
前記板材上の第一位置において前記溶接部の外側の複数の送信位置から前記板材を伝播するガイド波を送信する送信ステップと、
前記板材上の第二位置において前記溶接部の外側の複数の受信位置において前記板材を伝播するガイド波を受信する受信ステップと、
前記受信ステップによって受信されたガイド波信号をウェーブレット変換して得られる時間周波数解析の結果に基づいて前記溶接部の接合の良否を判定する判定ステップを含むことを特徴とする板材溶接部検査方法。
An inspection method for inspecting a joining state of a welded portion formed by superposing and welding a plurality of plate materials,
A transmission step of transmitting a guide wave propagating through the plate material from a plurality of transmission positions outside the weld at the first position on the plate material;
A receiving step of receiving a guide wave propagating through the plate material at a plurality of receiving positions outside the welded portion at a second position on the plate material;
A plate material welded portion inspection method comprising a determination step of determining whether or not the welded portion is joined based on a result of time-frequency analysis obtained by wavelet transforming the guide wave signal received in the receiving step.
請求項1に記載の板材溶接部検査方法において、
前記第二位置は前記板材と接合されている第二の板材上であり、
前記受信ステップは前記板材と接合されている第二の板材を伝播するガイド波を受信することを特徴とする板材溶接部検査方法。
The plate material welded portion inspection method according to claim 1,
The second position is on a second plate joined to the plate;
The plate material welded portion inspection method, wherein the receiving step receives a guide wave propagating through a second plate material joined to the plate material.
請求項1または2のいずれか1項に記載の板材溶接部検査方法において、
前記判定ステップが、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含むガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量と、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含まないガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量とに基づいて画像を生成し、前記画像に基づいて溶接部の接合の良否を判定することを特徴とする板材溶接部検査方法。
In the plate material welded portion inspection method according to any one of claims 1 and 2,
The determination step includes a temporal change amount of spectral power obtained by wavelet transforming a guide wave signal including the welded portion in the propagation path of the guide wave, and a guide wave not including the welded portion in the guide wave propagation path. A plate material welded portion inspection method characterized in that an image is generated based on a temporal change amount of spectral power obtained by wavelet transform of a signal, and whether or not the welded portion is joined based on the image.
請求項3に記載の板材溶接部検査方法において、
前記判定ステップは、前記生成した複数の画像内で、溶接による影響の差か大きい解析図上の点を選択し、収録した複数の波形データをウェーブレット変換し、前記ウェーブレット変換した各波形データについて前記選択した点でのパワースペクトル値を抽出し、伝播経路にそって前記パワースペクトル値を割り当てて、溶着状態の分布を示す画像データ
を作成することを特徴とする板材溶接部検査方法。
In the plate material welded portion inspection method according to claim 3,
The determination step selects a point on the analysis diagram having a large difference in influence due to welding in the generated plurality of images, wavelet transforms the plurality of recorded waveform data, and the wavelet transform for each waveform data A method for inspecting a welded part of a plate material, comprising: extracting a power spectrum value at a selected point, assigning the power spectrum value along a propagation path, and creating image data indicating a distribution of a welding state.
請求項1から4のいずれか1項に記載の板材溶接部検査方法において、
前記判定ステップが、前記ガイド波の一つまたは複数の振動モードに基づいて溶接部の接合の良否を判定することを特徴とする板材溶接部検査方法。
In the plate material welded portion inspection method according to any one of claims 1 to 4,
The plate material welded portion inspection method, wherein the determining step determines whether or not the welded portion is joined based on one or a plurality of vibration modes of the guide wave.
複数の板材を重ね合せて溶接することによって形成された溶接部の接合状態を検査する検査装置であって、
前記板材上の第一位置において前記溶接部の外側の複数の送信位置から前記板材を伝播するガイド波を送信する送信部と、
前記板材上の第二位置において前記溶接部の外側の複数の受信位置において前記板材を伝播するガイド波を受信する受信部と、
前記受信手段によって受信されたガイド波信号をウェーブレット変換して得られる時間周波数解析の結果に基づいて前記溶接部の接合の良否を判定する判定部を備えることを特徴とする板材溶接部検査装置。
An inspection device for inspecting a joining state of a welded portion formed by superposing and welding a plurality of plate materials,
A transmitter for transmitting a guide wave propagating through the plate material from a plurality of transmission positions outside the welded portion at a first position on the plate material;
A receiving unit that receives a guide wave propagating through the plate material at a plurality of receiving positions outside the welded portion at a second position on the plate material;
An apparatus for inspecting a welded part of plate material, comprising: a determination unit that determines whether or not the welded portion is joined based on a result of time-frequency analysis obtained by wavelet transforming the guide wave signal received by the receiving unit.
請求項6に記載の板材溶接部検査装置において、
前記第二位置は前記板材と接合されている第二の板材上であり、
前記受信部は前記板材と接合されている第二の板材を伝播するガイド波を受信することを特徴とする板材溶接部検査装置。
In the board | plate material welding part inspection apparatus of Claim 6,
The second position is on a second plate joined to the plate;
The plate material welded portion inspection apparatus, wherein the receiving unit receives a guide wave propagating through a second plate material joined to the plate material.
請求項6または7のいずれか1項に記載の板材溶接部検査装置において、
前記判定部が、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含むガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量と、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含まないガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量とに基づいて画像を生成し、前記画像に基づいて溶接部の接合の良否を判定することを特徴とする板材溶接部検査装置。
The plate material welded portion inspection apparatus according to any one of claims 6 and 7,
The determination unit is a temporal change amount of spectral power obtained by wavelet transforming a guide wave signal including the welding part in the propagation path of the guide wave, and a guide wave not including the welding part in the propagation path of the guide wave. An apparatus for inspecting a welded material for a plate material, comprising: generating an image based on a temporal change amount of spectrum power obtained by wavelet transform of a signal;
請求項8に記載の板材溶接部検査装置において、
前記判定部は、前記生成した複数の画像内で、溶接による影響の差か大きい解析図上の点を選択し、収録した複数の波形データをウェーブレット変換し、前記ウェーブレット変換した各波形データについて前記選択した点でのパワースペクトル値を抽出し、伝播経路にそって前記パワースペクトル値を割り当てて、溶着状態の分布を示す画像データを作成することを特徴とする板材溶接部検査装置。
The plate material welded portion inspection apparatus according to claim 8,
The determination unit selects a point on the analysis diagram having a large difference in influence due to welding in the generated plurality of images, wavelet transforms the plurality of recorded waveform data, and the wavelet transform for each waveform data A plate material welded portion inspection apparatus that extracts power spectrum values at selected points, assigns the power spectrum values along a propagation path, and creates image data indicating a distribution of welding states.
請求項6から9のいずれか1項に記載の板材溶接部検査装置において、
前記判定部が、前記ガイド波の一つまたは複数の振動モードに基づいて溶接部の接合の良否を判定することを特徴とする板材溶接部検査装置。
In the plate material welded portion inspection apparatus according to any one of claims 6 to 9,
The plate member welded portion inspection apparatus, wherein the determining portion determines whether or not the welded portion is joined based on one or a plurality of vibration modes of the guide wave.
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