JP2018163013A - 打撃検査装置、打撃検査方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、検査対象物における変状箇所の位置を推定することができる打撃検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】打撃検査装置は、検査対象物に打撃を与える打撃部材を有する打撃部と、前記打撃部の打撃に起因して前記検査対象物が発生する音及び振動に関する物理量を検出する検出部と、前記検査対象物とともに閉空間を形成する壁と、前記打撃部の駆動信号を生成する制御部と、前記物理量を前記駆動信号の発生時からの経過時間に対する前記物理量の強度に関する関数情報に変換する変換部と、前記駆動信号からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する生成部と、前記関数情報に対する各ゲート信号に対する周波数解析を行い他と異なる周波数分布の有無を判定する判定部と、有無の判定で有りと判断された前記ゲート信号の前記遅延時間に基づいて変状箇所の位置を推定する推定部と、を備えている。【選択図】図８

Description

本発明は、打撃検査装置、打撃検査方法及びコンピュータプログラムに関する。

例えば、構造物の内部に形成される変状の有無を検査するために、構造物をハンマー等を用いて打撃し、その際に発生する音や振動に基づいて、構造物の内部が正常か否か（変状が形成されているか否か）を推定する技術が知られている（特許文献１、２及び３参照）。

特開２０１６−０８０３８１号公報 特開２０１６−０８０３８０号公報 特開２０１５−１６９４３５号公報

しかしながら、上述した技術によれば、構造物の内部が正常か否かを推定することは可能であるものの、変状した箇所（以下、変更箇所という。）の位置を推定することができない。

本発明の目的は、上記課題を解決する打撃検査装置、打撃検査方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明の打撃検査装置は、
検査対象物に打撃を与える打撃部材を有する打撃部と、
前記打撃部材が与える打撃に起因して前記検査対象物が発生する音及び振動に関する物理量を検出する検出部と、
内部に前記打撃部材及び前記検出部を収容し、前記検査対象物とともに閉空間を形成する壁と、
前記打撃部が打撃動作を行うために前記打撃部を駆動させる駆動信号を生成して前記打撃部を制御する制御部と、
前記検出部に接続され、前記検出部が検出した前記物理量を前記駆動信号の発生時からの経過時間に対する前記物理量の強度に関する関数情報に変換する変換部と、
前記制御部に接続され、前記駆動信号をトリガーとして前記駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する生成部と、
前記変換部及び前記生成部に接続され、前記関数情報及び複数の前記ゲート信号を用いて前記ゲート信号に対応する周波数解析を行い他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号の有無を判定する判定部と、
前記判定部に接続され、前記判定部が他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号が有りと判断した場合に、有りと判断された前記ゲート信号の前記遅延時間に基づいて前記検査対象物における変状箇所の位置を推定する推定部と、
を備えている。
また、本発明の打撃検査方法は、
検査対象物に打撃を与える打撃部材を有する打撃部が打撃動作を行うために前記打撃部を駆動させる駆動信号を生成して前記打撃部を制御する工程と、
前記打撃部の打撃に起因して検査対象物が発生する音及び振動に関する物理量を検出する工程と、
検出した前記物理量を前記駆動信号の発生時からの経過時間に対する前記物理量の強度に関する関数情報に変換する工程と、
前記駆動信号をトリガーとして前記駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する工程と、
前記関数情報及び複数の前記ゲート信号を用いて前記ゲート信号に対応する周波数解析を行い他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号の有無を判定する工程と、
他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号が有りと判断された場合に、有りと判断された前記ゲート信号の前記遅延時間に基づいて前記検査対象物における変状箇所の位置を推定する工程と、
を含む。
また、本発明のコンピュータプログラムは、
コンピュータに、
検査対象物に打撃を与える打撃部材を有する打撃部が打撃動作を行うために前記打撃部を駆動させる駆動信号を生成して前記打撃部を制御させる工程と、
前記打撃部の打撃に起因して検査対象物が発生する音及び振動に関する物理量を検出させる工程と、
検出された前記物理量を前記駆動信号の発生時からの経過時間に対する前記物理量の強度に関する関数情報に変換させる工程と、
前記駆動信号をトリガーとして前記駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成させる工程と、
前記関数情報及び複数の前記ゲート信号を用いて前記ゲート信号に対応する周波数解析を行い他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号の有無を判定させる工程と、
他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号が有りと判断された場合に、有りと判断された前記ゲート信号の前記遅延時間に基づいて前記検査対象物における変状箇所の位置を推定させる工程と、
を実行させる。

本発明によれば、検査対象物における変状箇所の位置を推定することができる。

本発明の実施の形態（以下、本実施形態という。）の打撃検査装置を用いて検査対象物の検査を行っている状態の概略図である。 本実施形態の打撃検査方法における、打撃部に送る駆動信号の時間変化、駆動信号に基づく打撃パルスの時間変化、検出部が検出した物理量を変換部で変換した関数情報の時間変化、及び、複数のゲート信号の時間変化の関係性を説明するためのグラフである。 本実施形態の打撃検査方法において、複数のゲート信号に基づいてゲート信号に対応する周波数解析を行って他の周波数分布（一例としてゲート０及びゲート１）と異なる周波数分布のゲート信号（一例としてゲートａ）が有りと判断する場合を説明するための模式図である。 本実施形態の打撃検査装置を用いた打撃検査方法における制御フローを示すフロー図である。 変形例（第１変形例）の打撃検査装置の概略図である。 変形例（第２変形例）の打撃検査装置を用いた打撃検査方法における制御フローを示すフロー図である。 変形例（第３変形例）の打撃検査装置を用いた打撃検査方法における制御フローを示すフロー図である。 変形例（第４変形例）の打撃検査装置の概略図である。 変形例（第５変形例）の打撃検査装置を用いた打撃検査方法における制御フローを示すフロー図である。

＜概要＞
以下、本実施形態について、図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の打撃検査装置１０（図１参照）の構成について説明する。次いで、本実施形態の打撃検査装置１０を用いた打撃検査方法（以下、本実施形態の打撃検査方法という。）について説明する。次いで、本実施形態の効果について説明する。次いで、変形例について説明する。

＜打撃検査装置の構成＞
本実施形態の打撃検査装置１０は、検査対象物ＴＯ（図１参照）における変状の有無の検査と、検査対象物ＴＯにおける変状箇所ＴＯ２（図１参照）の位置の推定とを行う機能を有する。本実施形態の打撃検査装置１０は、図１に示されるように、本体１０Ａと、信号処理部１０Ｂ（コンピュータの一例）とを備えている。

〔検査対象物〕
ここで、検査対象物ＴＯとは、本実施形態の打撃検査装置１０が検査する対象物を意味する。検査対象物ＴＯは、コンクリート構造物その他の構造物とされている。一般的に、コンクリート構造物の内部には、その使用環境や経時変化等に伴い、浮き、剥離等の変状が発生することが知られている。なお、図１の検査対象物ＴＯは、一例として、外部に平面とされる壁面ＴＯ１と、内部に浮きとされる変状箇所ＴＯ２が形成されたものとされている。この場合、変状箇所ＴＯ２の壁面ＴＯ１からの距離（深さ）は、一例として、距離Ｄとされている。

〔本体〕
本体１０Ａは、図１に示されるように、有底筒２０と、打撃部３０と、検出部４０とを含んで構成されている。

（有底筒）
有底筒２０（壁の一例）は、内部に打撃部３０の一部及び検出部４０を収容し、検査対象物ＴＯとともに閉空間を形成し、外部から内部への音の伝搬を抑制する機能を有する。有底筒２０は、図１に示されるように、円筒状の周壁２２と、底壁２４とを有している。すなわち、有底筒２０は、筒状とされている。

底壁２４は、周壁２２の一端の全周に繋がっている（図１参照）。底壁２４には貫通孔が形成されており、底壁２４は当該貫通孔に嵌め込まれた打撃部３０を固定している。また、底壁２４の内面には後述する音センサー４２（一例としてマイク）が固定されている。

周壁２２の他端の全周には、リング状のゴム部材２６（変形部の一例）が設けられている（図１参照）。具体的には、ゴム部材２６は、周壁２２の他端を全周に亘って覆うように当該全周に固定されている。また、ゴム部材２６は、有底筒２０における検査対象物ＴＯに接触する部分とされている。そして、ゴム部材２６は、検査時において、周壁２２を用いて壁面ＴＯ１に押し付けられると、検査対象物ＴＯ（の壁面ＴＯ１）の形状に沿って変形するようになっている。

（打撃部）
打撃部３０は、検査対象物ＴＯに打撃を与える機能を有する。打撃部３０は、図１に示されるように、ハンマー３２（打撃部材の一例）と、駆動部３４とを有している。駆動部３４は、ハンマー３２を定められた直線方向に往復移動させるようになっている。これに伴い、ハンマー３２は、検査対象物ＴＯの壁面ＴＯ１から離間した位置から上述の直線方向に移動して壁面ＴＯ１に接触し、検査対象物ＴＯに打撃を与えるようになっている。なお、上述の直線方向とは、一例として、有底筒２０の周壁２２の軸方向とされている。

駆動部３４は、図１に示されるように、一部を有底筒２０の内部（又は外部）に突出させた状態で、底壁２４の貫通孔に嵌め込まれて固定されている。ハンマー３２は、有底筒２０の内部に収容されつつ、駆動部３４から上述の直線方向に延びている棒に固定されている。すなわち、打撃部３０の少なくとも一部は、有底筒２０の内部に収容されている。なお、図１では、ハンマー３２が初期位置（打撃動作を行う前又は行った後の位置）に位置している状態を示している。

（検出部）
検出部４０は、打撃部３０が検査対象物ＴＯに与える打撃に起因して検査対象物ＴＯが発生する音及び振動に関する物理量を検出する機能を有する。検出部４０は、一例として、上述の物理量のうち音（に関する物理量）を検出する音センサー４２と、振動（に関する物理量）を検出する振動センサー４４（振動検出部の一例）とを有している。

音センサー４２は、上述のとおり（又は図１に示されるように）、底壁２４の内面に固定されている。また、振動センサー４４は、図１に示されるように、周壁２２の内面に固定されている。振動センサー４４は、検査時において、検査対象物ＴＯ（の壁面ＴＯ１）に接触して振動に関する物理量を検出するようになっている。

〔信号処理部〕
信号処理部１０Ｂは、打撃部３０に打撃動作を行わせる機能と、検出部４０が検出する音及び振動に関する物理量を用いて検査対象物ＴＯにおける変状の有無の検査及び変状箇所ＴＯ２の位置の推定とを行う機能を有する。信号処理部１０Ｂは、図１に示されるように、制御部５０と、変換部６０と、記憶部７０と、ゲート信号生成部８０（生成部の一例）と、判定部９０と、推定部１００と、報知部１１０とを含んで構成されている。

（制御部）
制御部５０は、打撃部３０を駆動させる駆動信号（図２参照）を生成して打撃部３０の打撃動作を制御する機能を有する。制御部５０は、図１に示されるように、駆動部３４及び生成部８０に接続されている。そして、制御部５０が検査時に駆動信号を駆動部３４に送ると、駆動部３４がハンマー３２に打撃動作を行わせるようになっている。また、制御部５０は、駆動部３４に駆動信号を送ると同時に打撃タイミング信号（駆動信号を送ったタイミングを知らせる信号）を生成して、打撃タイミング信号を生成部８０に送るようになっている。

（変換部及び記憶部）
変換部６０は、検出部４０が検出した音及び振動に関する物理量を検出時間（駆動信号の発生時からの経過時間）に対する当該物理量の強度に関する関数情報に変換する機能を有する。変換部６０は、図１に示されるように、検出部４０（音センサー４２及び振動センサー４４）、判定部９０及び記憶部７０に接続されている。ここで、上述の関数情報とは、判定部９０で行われる周波数解析に用いられる解析用のデータを意味する。具体的には、上述の関数情報とは、図２に示されるような、検出時間に対する上述の音及び振動に関する物理量を合算した強度（エネルギー）の関数とされている。また、変換部６０は、検出部４０が検出した音及び振動に関する物理量を上述の関数情報に変換した後に、当該関数情報を判定部９０に送るようになっている。

なお、記憶部７０は、読み出し専用メモリ７０Ａ（以下、ＲＯＭ７０Ａという。）を含んで構成されている。ＲＯＭ７０Ａには、変換プログラム、生成プログラム、解析プログラム及び推定プログラム並びに制御プログラム（以下、これらすべてを含むプログラムを、本実施形態のプログラムという。）が格納されている。

ここで、変換プログラムとは、検出部４０が検出した音及び振動に関する物理量を上述の関数情報に変換するためのものである。生成プログラムとは、複数のゲート信号を生成するためのものである。解析プログラムとは、変換部６０が変換した関数情報及び生成部８０が生成したゲート信号を用いて当該ゲート信号に対する関数情報の周波数解析を行うためのものである。推定プログラムとは、検査対象物ＴＯにおける変状箇所ＴＯ２の位置を算出して変状箇所ＴＯ２の位置を推定するためのものである。制御プログラムとは、後述する図５の制御フローを行うためのものである。なお、変換部６０は、ＲＯＭ７０Ａに格納されている上述の変換プログラムを用いて、検出部４０が検出した音及び振動に関する物理量を上述の関数情報に変換するようになっている。

（生成部）
生成部８０は、制御部５０から送られる打撃タイミング信号を受けて、打撃タイミング振動を受けた時から遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する機能を有する。別言すれば、生成部８０は、駆動信号をトリガーとして（すなわち、駆動信号の発生時を開始時として）駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する機能を有する。具体的には、複数のゲート信号とは、図２に示されるように、ゲート０、ゲート１、ゲート２、・・・及びゲートｎー１で構成されるｎ個の信号とされている。複数のゲート信号のうちのゲート０は、図２に示されるように、駆動信号の発生時からの遅延時間が０（遅延なし）とされている。ゲート１は駆動信号の発生時からの遅延時間がｔ１とされ、ゲート２は駆動信号の発生時からの遅延時間がｔ２（＝２×ｔ１）とされ、ゲート２は駆動信号の発生時からの遅延時間がｔ３（＝３×ｔ１）とされている。一般化すると、ゲートｎ−１は、駆動信号の発生時からの遅延時間が（ｎ−１）×ｔ１とされている。なお、本実施形態における各ゲート信号のパルス幅Ｔｗ（図２及び図３参照）は、一例として同一とされている。また、生成部８０は、ＲＯＭ７０Ａに格納されている上述の生成プログラムを用いて、複数のゲート信号を生成するようになっている。

（判定部）
判定部９０は、変換部６０が変換した上述の関数情報及び生成部８０が生成した複数のゲート信号を用いてゲート信号に対応する周波数解析（一例としてＦＦＴ解析）を行い、他の周波数分布と異なる周波数分布を有するゲート信号の有無を判定する機能を有する。判定部９０は、図１に示されるように、変換部６０、生成部８０及び推定部１００に接続されている。なお、判定部９０は、ＲＯＭ７０Ａに格納されている上述の解析プログラムを用いて、ゲート信号ごとの周波数解析を行うようになっている。

そして、判定部９０は、図３に示されるように、各ゲート信号に対応する関数情報（各ゲート信号が発生している期間における各関数情報）を、それぞれ、ゲート０、ゲート１、・・・ゲートａ、・・・ゲート（ｎ−１）に対応する周波数分布に変換するようになっている。また、判定部９０は、変換した複数の周波数分布を比較して、他の周波数分布と異なる周波数分布の有無を判定するようになっている。そして、判定部９０は、他の周波数分布と異なる周波数分布（を有するゲート信号）が有りと判定した場合（以下、肯定判断の場合）、検査対象物ＴＯに変状が形成されていると判定するようになっている。これに対して、判定部９０は、他の周波数分布と異なる周波数分布（を有するゲート信号）が無しと判定した場合（以下、否定判断の場合）、検査対象物ＴＯに変状が形成されていないと判定するようになっている。なお、図２及び図３では、一例として、複数のゲート信号のうちゲート０に対応する関数情報のグラフを図示している。また、図３では、一例として、ゲートａに対応する周波数分布が他の周波数分布（ゲート０、ゲート１その他のゲートａ以外のゲート信号の波形）と異なる周波数分布を有している場合を図示している。この場合、ゲートａの周波数分布は、実線で囲んだ部分の形状（特徴点）が他の周波数分布における該当箇所の形状と異なっている。

（推定部）
推定部１００は、判定部９０が肯定判断をした場合に、有りと判断されたゲート信号の駆動信号の発生時からの遅延時間に基づいて検査対象物ＴＯにおける変状箇所の位置を推定する機能を有する。ここで、図３の場合、上述の有りと判断されたゲート信号はゲートａに相当し、有りと判断されたゲート信号（ゲートａ）の駆動信号の発生時からの遅延時間（図３中のＴａ）はａｔ_１（＝ａ×ｔ_１）に相当する。

具体的には、推定部１００は、判定部９０が肯定判断をした場合に、下記の（式１）に基づいて検査対象物ＴＯにおける変状箇所ＴＯ２の位置を算出して変状箇所ＴＯ２の位置（一例として壁面ＴＯ１からの深さＤ）を推定するようになっている。

（式１） Ｄ＝Ｖ×（Ｔａ＋Ｔｗ）／２

ここで、（式１）におけるＤ、Ｖ、Ｔａ及びＴｗの定義は、以下のとおりである。
Ｄは、検査対象物ＴＯにおける打撃部３０の接触位置から変状箇所ＴＯ２までの距離である。図１の場合の接触位置とは、有底筒２０の周壁２２の軸方向（上述の直線方向）における、壁面ＴＯ１の位置に相当する。
Ｖは、検査対象物ＴＯ内の音速（音の伝達速度）を意味する。
Ｔａは、上述のとおり、判定部９０が肯定判断をした場合に肯定判断されたゲート信号における駆動信号の発生時からの遅延時間を意味する。
Ｔｗは、各ゲート信号のパルス幅を意味する。

なお、壁面ＴＯ１から変状箇所ＴＯ２までの往復距離が２Ｄであり、検査対象物ＴＯ内での音の伝達速度がＶであり、打撃開始（打撃動作の開始時）からゲートが閉じるまでの時間がＴａ＋Ｔｗであることから、Ｄ、Ｖ及びＴａ＋Ｔｗは下記の（式２）の関係となる。

（式２） Ｖ（Ｔａ＋Ｔｗ）＝２Ｄ

以上より、（式１）は、（式２）から導かれる。

なお、推定部１００は、ＲＯＭ７０Ａに格納されている上述の推定プログラムを用いて、検査対象物ＴＯにおける変状箇所ＴＯ２の位置を算出して変状箇所ＴＯ２の位置を推定するようになっている。

（報知部）
報知部１１０は、推定部１００が推定した結果を報知する機能を有する。報知部１１０は、図１に示されるように、推定部１００に接続されている。なお、本実施形態の報知部１１０は、一例として、モニターとされている。そして、報知部１１０は、推定部１００が推定した結果を表示することで、使用者（検査対象物ＴＯの検査を行う者）に対して検査対象物ＴＯの検査結果を報知するようになっている。

以上が、本実施形態の打撃検査装置１０の構成についての説明である。

＜打撃検査方法＞
次に、本実施形態の打撃検査方法について図面を参照しつつ説明する。以下、主に図４の制御フローを参照しながら説明する。

まず、使用者は、図１に示されるように、検査対象物ＴＯに打撃検査装置１０をセットして、信号処理部１０Ｂの電源（図示省略）を入れる。

次いで、使用者が信号処理部１０Ｂに設けられている検査開始用のスイッチ（図示省略）を押すと、打撃検査装置１０は検査対象物ＴＯの検査を開始する。具体的には、使用者が信号処理部１０Ｂに設けられている検査開始用のスイッチ（図示省略）を押すと、制御部５０は駆動信号を生成して駆動信号を駆動部３４に送る（ステップＳ１０参照）。また、制御部５０は、駆動部３４に駆動信号を送ると同時に、打撃タイミング信号を生成して打撃タイミング信号を生成部８０に送る（ステップＳ２０参照）。そして、制御部５０から送られた駆動信号を駆動部３４が受けると、駆動部３４はハンマー３２に打撃動作を行わせる（ステップＳ３０）。ハンマー３２からの打撃が与えられた検査対象物ＴＯは、音を発生するとともに振動する。また、音センサー４２は、ハンマー３２の打撃に起因して発生した音を音に関する物理量（例えば、音圧等）として検出する。また、振動センサー４４は、ハンマー３２の打撃に起因して発生した振動（例えば、振幅、振動速度等）を振動に関する物理量として検出する。

次いで、変換部６０は、検出部４０から検出部４０が検出した上述の物理量に関するデータを受け取る。そして、変換部６０は、受け取ったデータを検出時間に対する当該物理量の強度に関する関数情報に変換する。なお、当該工程では、変換部６０は、ＲＯＭ７０Ａ（図１参照）に格納されている変換プログラムを用いて、検出部４０が検出した音及び振動に関する物理量を上述の関数情報に変換する。

次いで、生成部８０は、制御部５０から送られる打撃タイミング信号を受けて、打撃タイミング信号（駆動信号）をトリガーとして（別言すれば、駆動信号の発生時を開始時として）、ゲート０なるゲート信号（図２及び図３参照）を生成する（ステップＳ５０参照）。この場合、生成部８０は、ＲＯＭ７０Ａに格納されている生成プログラムを用いて、ゲート０なるゲート信号を生成する。なお、ゲート０は、図２及び図３に示されるように、パルス幅Ｔｗの信号とされる。

次いで、判定部９０は、変換部６０がステップＳ４０で変換した上述の関数情報及び生成部８０がステップＳ５０で生成したゲート０なるゲート信号を用いて、ゲート０に対応する関数情報の周波数解析用の関数（周波数分布）に変換する（図３におけるゲート０なるゲート信号の周波数分布を参照）。次いで、生成部８０は、ゲート０なるゲート信号を判断ステップＳ７０で否定判断し、ステップＳ８０で０から１に変更する。すなわち、生成部８０は、判断ステップＳ７０及びステップＳ８０で、ゲート０なるゲート信号をゲート１なるゲート信号に変更する。次いで、判定部９０は、変換部６０がステップＳ４０で変換した上述の関数情報及び生成部８０が判断ステップＳ７０及びステップＳ８０で生成したゲート１なるゲート信号を用いて、ゲート１に対応する関数情報の周波数分布に変換する（図３におけるゲート１なるゲート信号の周波数分布のグラフを参照）。以上のようにして、すべての（ｎ個の）ゲート信号に対する各関数情報の周波数分布が変換されるまで（生成部８０が判断ステップＳ７０で肯定判断するまで）、生成部８０及び判定部９０は、それぞれ、ステップＳ６０、判断ステップＳ７０及びステップＳ８０を繰り返す。その結果、生成部８０がステップＳ５０でゲート０なるゲート信号を生成してから判断ステップＳ７０で肯定判断をするまでの期間、生成部８０は、駆動信号をトリガーとして駆動信号の発生時から遅延時間が異なる複数のゲート信号（ゲート０、ゲート１、・・・ゲートａ、・・・ゲート（ｎ−１））を生成する。また、判定部９０は、変換部６０が変換した上述の関数情報及び生成部８０が生成した複数のゲート信号を用いてゲート信号ごとの周波数解析を行い（ステップＳ６０参照）、（各周波数分布を比較して、）他の周波数分布と異なる周波数分布を有するゲート信号の有無を判定する（ステップＳ１００参照）。なお、生成部８０は、ＲＯＭ７０Ａ（図１参照）に格納されている生成プログラムを用いて、複数のゲート信号を生成する。また、判定部９０は、ＲＯＭ７０Ａに格納されている解析プログラムを用いて、ゲート信号ごとの周波数分布への変換を行う。

次いで、判定部９０は、ステップＳ１００において他の周波数分布と異なる周波数分布を有するゲート信号が有りと判定した場合（以下、肯定判断をした場合）、ステップＳ１１０を行う。具体的には、判定部９０は、ステップＳ１１０において、ステップＳ６０で変換したゲート信号ごとの周波数分布を比較して、特徴点（図３の場合はゲートａの波形の実線で囲んだ部分）を有する周波数分布（に対応するゲート信号）を抽出する。また、判定部９０は、ステップＳ１２０において、特徴点を有する周波数分布に対応するゲート信号の番号を取得する（図３の場合の番号はａ）。これに対して、判定部９０は、ステップＳ９０において否定判断をした場合、検査対象物ＴＯには変状が形成されていないと犠牲する。そして、信号処理部１０Ｂは、本制御フローによる制御を終了する（ステップＳ１００のＮ参照）。

推定部１００は、判断ステップＳ１００において他の周波数分布と異なる周波数分布を有すると判断されたゲート信号の駆動信号の発生時からの遅延時間に基づいて検査対象物ＴＯにおける変状箇所の位置を推定する。具体的には、推定部１００は、ＲＯＭ７０Ａに格納されている推定プログラムを用い、上述の（式１）に基づいて検査対象物ＴＯにおける変状箇所ＴＯ２の位置（別言すれば、壁面ＴＯ１から変状箇所ＴＯ２までの深さ）を算出して変状箇所ＴＯ２の位置を推定する。そして、信号処理部１０Ｂは、本制御フローによる制御を終了する。

なお、信号処理部１０Ｂは、本制御フローによる制御を終了させることに伴い、報知部１１０に、本制御フローで得た結果を表示する。

以上が、本実施形態の打撃検査方法についての説明である。

＜効果＞
次に、本実施形態の効果について図面を参照しながら説明する。

〔第１の効果〕
本実施形態の打撃検査装置１０は、図１に示されるように、変換部６０と、生成部８０と、判定部９０とを備えている。ここで、判定部９０は、変換部６０が変換した関数情報及び生成部８０が生成した複数のゲート信号を用いてゲート信号ごとの周波数解析を行い（図４のステップＳ６０参照）、各周波数分布を比較して他と異なる周波数分布を有するゲート信号の有無を判定する（図４のステップＳ１００参照）。そのうえで、推定部１００は、判断ステップＳ１００において他の周波数分布と異なる周波数分布を有すると判断されたゲート信号の駆動信号の発生時からの遅延時間に基づいて検査対象物ＴＯにおける変状箇所の位置を推定する。これに対して、本実施形態の打撃検査装置１０は、図４のステップＳ１００において他の周波数分布と異なる周波数分布を有するゲート信号が無しと判断した場合には、検査対象物ＴＯに変状箇所が形成されていないと判断する。
したがって、本実施形態の打撃検査装置１０（及び本実施形態の打撃検査方法）によれば、検査対象物ＴＯに変状箇所ＴＯ２が形成されている場合に変状箇所ＴＯ２の位置を推定することができる。別の見方をすれば、本実施形態のプログラムを用いて打撃検査装置１０を作動させれば、検査対象物ＴＯに変状箇所ＴＯ２が形成されている場合に変状箇所ＴＯ２の位置を推定することができる。

〔第２の効果〕
また、本実施形態の場合、判定部９０が他の周波数分布と異なる周波数分布を有するゲート信号が有りと判断した場合に、推定部１００は上述の（式１）に基づいて検査対象物ＴＯにおける変状箇所ＴＯ２の壁面ＴＯ１からの深さＤを推定する。例えば、図３の場合、判定部９０が他の周波数分布を有するゲート信号（例えばゲート０及びゲート１）と異なる周波数分布を有するゲート信号（例えばゲートａ）が有りと判断すると、推定部１００は、検査対象物ＴＯ内の音速、ゲートａにおける振動信号の発生時からの遅延時間Ｔａ及び各ゲート信号のパルス幅Ｔｗを用いて（式１）から深さＤを推定する。
したがって、本実施形態の打撃検査装置１０（及び本実施形態の打撃検査方法）によれば、本実施形態の推定部１００を備えていない場合（例えば、特許文献１、２及び３の場合）と異なり、検査対象物ＴＯにおける変状箇所ＴＯ２の壁面ＴＯ１からの深さＤを推定することができる。

〔第３の効果〕
また、本実施形態の打撃検査装置１０では、図１に示されるように、有底筒２０の他端の全周にゴム部材２６が設けられている。そのため、使用者が検査対象物ＴＯに打撃検査装置１０をセットすると、ゴム部材２６は壁面ＴＯ１の形状に沿って変形する。その結果、有底筒２０と壁面ＴＯ１とで形成される閉空間（内部）における外部からの音の遮断性が高くなる。
したがって、本実施形態の打撃検査装置１０によれば、有底筒２０にゴム部材２６が設けられていない場合に比べて、検出部４０による音に関する物理量を高精度で検出することができる。

〔第４の効果〕
また、本実施形態の打撃検査装置１０では、図１に示されるように、振動センサー４４が検査対象物ＴＯに接触した状態で振動センサー４４を用いて振動に関する物理量を検出する。そのため、本実施形態の振動センサー４４は、振動センサー４４が検査対象物ＴＯに非接触で振動に関する物理量を検出する場合に比べて、検査対象物ＴＯの振動を直接的に検出することができる。
したがって、本実施形態の打撃検査装置１０によれば、振動センサー４４が検査対象物ＴＯに非接触で振動に関する物理量を検出する場合に比べて、振動センサー４４による振動に関する物理量を高精度で検出することができる。

以上のとおり、本発明について特定の実施形態を例として説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲には、例えば、下記のような形態も含まれる。

例えば、上述の実施形態では、有底筒２０の他端の全周にゴム部材２６が設けられているとして説明した（図１参照）。しかしながら、図５に示される、第１変形例の打撃検査装置１０Ｃのように、有底筒２０の他端にゴム部材２６がなくてもよい。第１変形例の場合であっても、上述の第１、第２及び第４の効果を奏するといえる。

また、上述の実施形態では、図５の制御フローにおいて、ステップＳ１０の後にステップＳ２０を行うとして説明した。しかしながら、ステップＳ２０の後にステップＳ１０を行うようにしてもよい（図示省略）。

また、上述の実施形態では、報知部１１０は、図５の制御フローの終了後に図５の制御フローから得られた結果を表示するとして説明した。しかしながら、図６に示される第２変形例の制御フローのように、報知部１１０による結果の表示の後に本制御フローが終了するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、報知部１１０は、図５の制御フローの結果を表示することで使用者に対して検査対象物ＴＯの検査結果を報知するとして説明した。しかしながら、使用者に対して検査対象物ＴＯの検査結果を報知することができれば、報知部１１０は上記検査結果を表示しなくてもよい。例えば、報知部１１０は、音等を用いて上記検査結果を報知してもよい。

また、上述の実施形態では、図５の制御フローにおいてステップＳ９０とステップＳ１１０との間に判断ステップＳ１００を行うとして説明した。しかしながら、図７に示される、第３変形例の制御フローのように、判断ステップＳ１００を削除してステップＳ９０の後にステップＳ１１０を行ったうえで、ステップＳ１１０とステップＳ１２０との間で判断ステップＳ１１０を抽出した特徴点の有無を判断する判断ステップＳ１１５を行うようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、打撃検査装置１０が報知部１１０を備えているとして説明した。打撃検査装置１０を構成する検査部４０は、音センサー４２と、振動センサー４４とを有しているとして説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲に含まれる打撃検査装置は、図８Ａに示される第４変形例の打撃検査装置１０Ｄのように、報知部１１０を構成要素としなくてもよい。また、本発明の技術的範囲に含まれる打撃検査装置は、第４変形例の打撃検査装置１０Ｄのように、音及び振動を１つの検出部４０Ａを用いて検出するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、図５の制御フローに従い本実施形態の打撃検査方法を行うとして説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲に含まれる打撃検査方法は、図８Ｂに示される第５変形例の制御フローに従い打撃検査方法を行うようにしてもよい。また、本発明の技術的範囲に含まれるコンピュータプログラムは、打撃検査装置（上述の打撃検査装置１０及びその変形例を含む）を構成する信号処理部１０Ｂに、図８Ｂに示される第５変形例の制御フローに基づく打撃検査方法を実行させてもよい。
ここで、図８Ｂにおける、ステップＳ２００の「打撃振動を制御する工程」とは、打撃部３０が打撃動作を行うために打撃部３０を駆動させる駆動信号を生成して打撃部３０を制御する工程を意味する。ステップＳ２１０の「物理量を検出する工程」とは、打撃部３０の打撃に起因して検査対象物ＴＯが発生する音及び振動に関する物理量を検出する工程を意味する。ステップＳ２２０の「関数情報に変換する工程」とは、ステップＳ２１０において検出した物理量を駆動信号の発生時からの経過時間に対する物理量の強度に関する関数情報に変換する工程を意味する。ステップＳ２３０の「複数のゲート信号を生成する工程」とは、駆動信号をトリガーとして駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する工程を意味する。判断ステップＳ２４０の「判定工程」とは、ステップＳ２１０で変換した関数情報及びステップＳ２３０で生成した複数のゲート信号を用いて各ゲート信号に対応する周波数解析を行い他と異なる周波数分布を有するゲート信号の有無を判定する工程を意味する。ステップＳ２５０の「変状箇所の位置を推定する工程」とは、判断ステップＳ２４０で肯定判断された場合に、有りと判断されたゲート信号の遅延時間に基づいて検査対象物ＴＯにおける変状箇所の位置を推定する工程を意味する。

１０ 打撃検査装置
１０Ｂ 信号処理部（コンピューターの一例）
２０ 有底筒（壁の一例）
２６ 変形部
３０ 打撃部
３２ ハンマー（打撃部材の一例）
４０ 検査部
４４ 振動センサー（振動検出部の一例）
５０ 制御部
６０ 変換部
８０ ゲート信号生成部（生成部の一例）
９０ 判定部
１００ 推定部
ＴＯ 検査対象物
ＴＯ２ 変状箇所

Claims (6)

1. 検査対象物に打撃を与える打撃部材を有する打撃部と、
   前記打撃部材が与える打撃に起因して前記検査対象物が発生する音及び振動に関する物理量を検出する検出部と、
   内部に前記打撃部材及び前記検出部を収容し、前記検査対象物とともに閉空間を形成する壁と、
   前記打撃部が打撃動作を行うために前記打撃部を駆動させる駆動信号を生成して前記打撃部を制御する制御部と、
   前記検出部に接続され、前記検出部が検出した前記物理量を前記駆動信号の発生時からの経過時間に対する前記物理量の強度に関する関数情報に変換する変換部と、
   前記制御部に接続され、前記駆動信号をトリガーとして前記駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する生成部と、
   前記変換部及び前記生成部に接続され、前記関数情報及び複数の前記ゲート信号を用いて前記ゲート信号に対応する周波数解析を行い他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号の有無を判定する判定部と、
   前記判定部に接続され、前記判定部が他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号が有りと判断した場合に、有りと判断された前記ゲート信号の前記遅延時間に基づいて前記検査対象物における変状箇所の位置を推定する推定部と、
   を備えた打撃検査装置。
2. 前記推定部は、前記判定部が他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号が有りと判断した場合に、下記の（式）に基づいて前記変状箇所の位置を推定する、
   請求項１に記載の打撃検査装置。
   （式）Ｄ＝Ｖ×（Ｔａ＋Ｔｗ）／２
   ここで、Ｄ、Ｖ、Ｔａ及びＴｗの定義は、以下のとおりである。
   Ｄ ：検査対象物における打撃部材の接触位置から変状箇所までの距離
   Ｖ ：検査対象物内の音速
   Ｔａ：判定部が他と異なる周波数分布のゲート信号が有りと判断した場合に有りと判断された前記ゲート信号における駆動信号の発生時からの遅延時間
   Ｔｗ：各ゲート信号のパルス幅
3. 前記壁における前記検査対象物に接触する部分には、前記検査対象物の形状に沿って変形する変形部が設けられている、
   請求項１又は２に記載の打撃検査装置。
4. 前記検出部は、前記検査対象物が発生する振動に関する物理量を検出する振動検出部を有し、
   前記振動検出部は、前記検査対象物に接触して前記振動に関する物理量を検出する、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の打撃検査装置。
5. 検査対象物に打撃を与える打撃部材を有する打撃部が打撃動作を行うために前記打撃部を駆動させる駆動信号を生成して前記打撃部を制御する工程と、
   前記打撃部の打撃に起因して検査対象物が発生する音及び振動に関する物理量を検出する工程と、
   検出した前記物理量を前記駆動信号の発生時からの経過時間に対する前記物理量の強度に関する関数情報に変換する工程と、
   前記駆動信号をトリガーとして前記駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成する工程と、
   前記関数情報及び複数の前記ゲート信号を用いて前記ゲート信号に対応する周波数解析を行い他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号の有無を判定する工程と、
   他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号が有りと判断された場合に、有りと判断された前記ゲート信号の前記遅延時間に基づいて前記検査対象物における変状箇所の位置を推定する工程と、
   を含む打撃検査方法。
6. コンピュータに、
   検査対象物に打撃を与える打撃部材を有する打撃部が打撃動作を行うために前記打撃部を駆動させる駆動信号を生成して前記打撃部を制御させる工程と、
   前記打撃部の打撃に起因して検査対象物が発生する音及び振動に関する物理量を検出させる工程と、
   検出された前記物理量を前記駆動信号の発生時からの経過時間に対する前記物理量の強度に関する関数情報に変換させる工程と、
   前記駆動信号をトリガーとして前記駆動信号の発生時からの遅延時間が異なる複数のゲート信号を生成させる工程と、
   前記関数情報及び複数の前記ゲート信号を用いて前記ゲート信号に対応する周波数解析を行い他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号の有無を判定させる工程と、
   他と異なる周波数分布を有する前記ゲート信号が有りと判断された場合に、有りと判断された前記ゲート信号の前記遅延時間に基づいて前記検査対象物における変状箇所の位置を推定させる工程と、
   を実行させるコンピュータプログラム。
   

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