JP2021183959A - 表面粗さ分析システム、及びワークピースの表面粗さを分析する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面粗さ分析システム、及びワークピースの表面粗さを分析する方法が提供する。
【解決手段】表面粗さ分析システムは、幾つかの波発生器、幾つかの波発生器、及び超音波分析システムを備えている。超音波分析システムは、ワークピースのための材料機械パラメータを受信し、幾つかの波発生器によって送信されるソース信号のための入射表面波信号パラメータを決定し、材料機械パラメータを用いて遮断波長を決定するように構成されており、遮断波長は、入射波長に対する表面波長の比率である。
【選択図】なし

Description

本開示は、概して、非破壊検査に関し、より具体的には、ワークピースの表面粗さを分析するシステム及び方法に関する。

表面粗さは、表面組織の成分である。表面粗さは、製造工程の生成物である。表面測定においては、「荒さ（roughness）」という用語が、典型的に、仕上げ面の高周波及び短周波パラメータに適用される。表面粗さとは表面の一連の凹凸であると説明することができる。

表面粗さを製造の特性及び制御と直接関連付けてもよい。ある物品は、表面粗さは見栄えのみに影響を与える。機械的構成要素については、粗さは、しばしば構成要素の性能の予測因子となる。粗さは、不整合の伝搬に関連付けられる。したがって、粗さは望ましくないことが多い。

現在の粗さ分析の方法には、目視検査又は接触式プローブが含まれる。目視検査は、様々な既知の粗さを有する例示的な試験片を、分析されるワークピースと比較することによって行われる。目視検査は精密さに限界がある。

接触式プローブは、分析される表面と接触する。接触式プローブは、ワークピースの表面にわたって移動するにつれてプローブの先端が垂直に移動する距離を数量化することによって粗さを測定する。接触式プローブは、速度に限界があり、接触式プローブが横断した表面の粗さのみを数量化する。

したがって、上記の問題点のうちの少なくとも幾つかと、起こり得る他の問題点とを考慮に入れた方法及び装置を有することが望ましいであろう。

本開示の実施形態は、表面粗さ分析システムを提供する。表面粗さ分析システムは、幾つかの波発生器、幾つかの波発生器、及び超音波分析システムを備えている。超音波分析システムは、ワークピースのための材料機械パラメータを受信し、幾つかの波発生器によって送信されるソース信号のための入射表面波信号パラメータを決定し、閾値の表面波を受信する幾つかの波センサが、粗さ閾値内の表面粗さを示すように、幾つかの波発生器からの幾つかの波センサの所定距離を決定するように構成されている。

本開示の別の実施形態は、ワークピースの表面粗さを分析する方法を提供する。ワークピースの材料機械パラメータが受信される。ワークピースの中へ送信されるソース信号のための信号パラメータは、材料機械パラメータを使用して決定される。閾値の表面波を受信する幾つかの波センサが、粗さ閾値内の表面粗さを示すように、幾つかの波発生器からの幾つかの波センサの所定距離が決定される。

本開示のさらに別の実施形態は、ワークピースの表面粗さを分析する方法を提供する。ワークピースの表面粗さを分析するために幾つかの波発生器によってワークピースの中へ送信されるソース信号のための信号パラメータが決定される。遮断波長は、ワークピースの材料機械パラメータを用いて決定される。遮断波長は、入射波長に対する表面波長の比率である。閾値の表面波を受信する幾つかの波センサが、粗さ閾値内の表面粗さを示すように、幾つかの波発生器からの幾つかの波センサの所定距離は遮断波長を用いて決定される。

本開示の別の実施形態は、表面粗さ分析システムを提供する。表面粗さ分析システムは、超音波分析システム、幾つかの波発生器、幾つかの波センサ、及び粗さ評価器を備えている。超音波分析システムは、ワークピースのための材料機械パラメータを受信し、幾つかの波発生器によって送信されるソース信号のための入射表面波信号パラメータを決定し、閾値の表面波を受信する幾つかの波センサが、粗さ閾値内の表面粗さを示すように、幾つかの波発生器からの幾つかの波センサの所定距離を決定するように構成されている。幾つかの波発生器は、信号パラメータを有するソース信号をワークピースの中へ送信するように構成されている。幾つかの波センサは、幾つかの波発生器から少なくとも所定距離で位置付けされる。粗さ評価器は、幾つかの波センサによって感知された表面波に基づいて、ワークピースの表面粗さが、粗さ閾値未満であるかを判定するように構成されている。

本開示の別の実施形態は、表面粗さ分析システムを提供する。表面粗さ分析システムは、幾つかの波発生器、幾つかの波センサ、及び粗さ評価器を備えている。幾つかの波発生器は、信号パラメータを有するソース信号をワークピースの中へと送信するように構成されており、ワークピースにおいて表面波を生成するために、信号パラメータが計算される。幾つかの波センサは、ワークピースから表面波を受信するように配向され、幾つかの波発生器から少なくとも所定距離で位置付けされるように構成されており、所定距離は、幾つかの波センサにおいて閾値の表面波を受信することが、粗さ閾値内の表面粗さを示すようである。粗さ評価器は、幾つかの波センサによって感知された表面波の存在又は不在に基づいて、ワークピースの表面粗さが、粗さ閾値未満であるかを判定するように構成されている。

特性及び機能は、本発明の種々の実施形態において単独で達成することができ、又は他の実施形態において組み合わせることができる。これらの実施形態のさらなる詳細は、後述の説明及び図面を参照して理解できるであろう。

例示的な実施形態の特性であると考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に提示される。しかしながら、例示的な実施形態、好適な使用態様、並びにこれらのさらなる目的及び特徴は、添付図面を参照しながら、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解できるであろう。

例示的な一実施形態が実施され得る検査環境のブロック図を示す。 例示的な実施形態に係る、表面粗さを有するワークピースの斜視図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの側面図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの側面図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムのブロック図である。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面粗さを分析する方法のフロー図を示す。 例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面粗さを分析する方法のフロー図を示す。 例示的な実施形態に係る、航空機の製造及び保守方法をブロック図の形態で示す。 例示的な実施形態が実施され得る航空機をブロック図の形態で示す。

例示的な実施例では、１つ又は複数の異なる検討事項が認識且つ考慮されている。例示的な実施例では、粗さは、サブトラクティブ製造及び付加製造の両方において、機械的構成要素の予測因子であることが認識され、考慮されている。例示的な実施例では、表面の仕上がり面の不規則性は、亀裂と腐食の核形成部位を形成し得ることが認識され、考慮されている。例示的な実施例では、疲労が表面の現象であり、高い表面粗さが、亀裂の成長開始の可能性を拡大し得ることが認識され、考慮されている。

例示的な実施例では、粗さは、材料と環境との相互作用においても役割を果たし得ることが認識され、考慮されている。例えば、粗さは、腐食に影響を与える。

例示的な実施例では、表面粗さは、３次元プリントされた部品の製造において課題であり得ることが認識され、考慮されている。例示的な実施例では、多くの付加製造の方法が、材料の層状堆積によって部品の形状を形成することが認識され、考慮されている。表面粗さは、高疲労サイクルの構成要素において特に重要であり得る。

例示的な実施形態では、製造工程中の表面粗さの振り幅及び周期を特徴付けるために超音波表面導波（ultrasonic surface guided wave）が使用される。幾つかの変換器によって表面音波が生成され、粗面に沿って伝搬する。例示的な実施形態では、レイリー波（レイリー波）伝搬のための遮断閾値（cut-off threshold）があらかじめ規定され、表面粗さの種類を示す。この遮断は、空間的な表面のうねりと音響波との特定の比率に対して生じる。結果として生じる波の減衰と減退の検出が表面粗さを特徴付ける。

例示的な実施形態は、製造工程においてインラインで使用することができる。例示的な実施形態は、所望の製品品質を達成することを示された場合、付加製造における材料堆積速度の調節を合図することができる。例示的な実施形態は、再加工又は追加の表面加工が望ましいときを示す。

ここで図１を参照すると、例示的な実施形態が実施され得る検査環境のブロック図が示されている。検査環境１００では、表面粗さ分析システム１０２は、ワークピース１０８の表面１０６の表面粗さ１０４を分析するために使用される。表面粗さ１０４は、ワークピース１０８に加えられたプロセス１１０に起因し得る。プロセス１１０には、任意の所望のタイプの製造、メンテナンス、洗浄、動作、又は他のプロセスが含まれ得る。プロセス１１０は、ワークピース１０８に材料を追加する又はワークピース１０８から材料を取り除くために使用され得る。

幾つかの例示的な実施例では、プロセス１１０は、表面処理１１２を含んでもよい。表面処理１１２は、ワークピース１０８の表面粗さ１０４に影響を及ぼす。表面処理１１２は、機械的１１４又は化学的１１６のうちの１つから選択される。幾つかの例示的な実施例では、機械的１１４な表面処理１１２は、研磨、サンディング、研削、サンドブラスチング、又は機械的１１４な表面処理１１２の任意の他の所望の形態から選択される。

幾つかの例示的な実施例では、プロセス１１０が、表面粗さ１０４に影響を及ぼす表面処理１１２を含む場合、表面１０６は、ワークピース１０８の基材１１８の一部である。 他の例示的な実施例では、プロセス１１０が、表面粗さ１０４に影響を及ぼす表面処理１１２を含む場合、表面１０６は、基材１１８を覆うコーティング１２０である。幾つかの例示的な実施例では、コーティング１２０は、基材１１８の上に直接塗布される。他の例示的な実施例では、コーティング１２０と基材１１８との間に中間層が存在する。

幾つかの例示的な実施例では、プロセス１１０は、表面コーティング塗布１２２を含む。表面コーティング塗布１２２は、ワークピース１０８に対して任意の所望の厚さ又は種類の材料を加えることを含む。幾つかの例示的な実施例では、表面コーティング塗布１２２は、塗装、ワックス処理、氷結防止層塗布、疎水性層塗布、熱保護層塗布、又は任意の他の表面コーティング塗布１２２のうちの１つを含む。

幾つかの例示的な実施例では、表面粗さ分析システム１０２は、ピッチキャッチ超音波粗さ分析システム（pitch-catch ultrasonic roughness analysis system）であってもよい。幾つかの例示的な実施例では、表面粗さ分析システム１０２は、幾つかの波発生器１２４、幾つかの波センサ１２６、及び超音波分析システム１２８を備えている。超音波分析システム１２８は、ワークピース１０８のための材料機械パラメータ１３０を受信し、幾つかの波発生器１２４によって送信されるソース信号１３４のための信号パラメータ１３２を決定し、閾値の表面波１６４を受信する幾つかの波センサ１２６が、粗さ閾値１６５内の表面粗さ１０４を示すように、幾つかの波発生器１２４からの幾つかの波センサ１２６の所定距離１６０を決定するように構成されている。幾つかの例示的な実施例では、超音波分析システム１２８は、材料機械パラメータ１３０を使用して、遮断波長（cut-off wavelength）１３６を決定するようにさらに構成されており、遮断波長１３６は、入射波長１４０に対する表面波長１３８の比率である。所定距離１６０は、遮断波長１３６に基づいて決定される。幾つかの例示的な実施例では、遮断波長１３６は、約０．５である。

レイリー波伝搬のための遮断閾値（があらかじめ規定され、表面粗さ１０４を示す。この遮断波長１３６は、表面波長１３８と入射波長１４０との特定の比率に対して生じる。幾つかの例示的な実施例では、この比率は、空間的な表面のうねりと音波長との比率であると説明される。結果として生じる波の減衰と減退の検出が表面粗さ１０４を特徴付ける。表面粗さ分析システム１０２は、製造工程においてインラインで使用することができる。付加製造においては、表面粗さ分析システム１０２は、所望の表面粗さを達成するための材料堆積速度の信号調節と共に使用され得る。

レイリー波は、ワークピース１０８の表面１０６などの固形媒体の表面にわたって伝搬し、表面粗さ１０４により徐々にエネルギーを喪失する。完全に円滑な表面に対しては、レイリー波は識別可能なエネルギー損失はないであろう。

表面波（例えば、表面波１６４）の減衰は、表面プロファイルパラメータに関連する。粗い表面の波面は、粗さパターンからの干渉により減退する。Ｒ_ｍａｘ及びλ_{ｓｕｒｆａｃｅ}の粗さプロファイルと大きさにより、表面波の即時の減衰又は部分的減衰が生じ得る。Ｒ_ｍａｘ／２の高さ距離が、レイリー波の長さより大きい場合、表面波は全く形成されず、波面は直ぐに反射する。Ｒ_ｍａｘ＜λ_{ｓｕｒｆａｃｅ}となる１波長未満の範囲の周波数スペクトルでは、表面波が形成されて伝搬するが、粗い表面に沿った特定の距離でやがて減衰する。

遮断波長１３６は、入射波長１４０に対する表面波長１３８の比率、すなわち、レイリー波が形成されないλ_{ｓｕｒｆａｃｅ}／λ_ｗａｖｅであると説明することができる。表面波は、遮断波長１３６を越えて任意の点で減衰する。表面波長１３８、又はλ_{ｓｕｒｆａｃｅ}の大きさが高いほど、波の減衰も大きくなる。比率が０．１であれば、完全な減衰があり、比率が１であれば、減衰はない。０．１＜λ_{ｓｕｒｆａｃｅ}／λ_ｗａｖｅ＜１の範囲内では、レイリー波の部分的な減衰がある。種々の粗さプロファイルに対して遮断波長をカスタマイズすることができる。幾つかの例示的な実施例では、遮断閾値は、λ_{ｓｕｒｆａｃｅ}／λ_ｗａｖｅ＝０．５である場合のものである。

幾つかの波発生器１２４は、信号パラメータ１３２を使用して、幾つかのソース信号１５０を生成する。信号パラメータ１３２は、超音波分析システム１２８によって決定され、材料機械パラメータ１３０及び遮断波長１３６を考慮する。

幾つかの波発生器１２４は、任意の所望の数量の波発生器を含む。本明細書で使用される「幾つかの（a number of）」は、アイテムに関連して使用される場合、１つ又は複数のアイテムを意味する。例えば、「幾つかの波発生器１２４」は、１つ又は複数の波発生器を含む。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器１２４は、表面１０６との接触を介して、表面１０６に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器１２４は、結合流体を介して、表面１０６に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器１２４は、非接触型１４２である。

幾つかの波センサ１２６は、任意の所望の数量の波センサを含む。幾つかの波センサ１２６は、１つ又は複数の波センサを含む。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ１２６は、表面１０６との接触を介して、表面１０６に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ１２６は、結合流体を介して、表面１０６に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ１２６は、非接触型１４４である。

表面波１６４などの表面波が、幾つかの波センサ１２６の前に完全に減衰するか、又は形成されなかった場合、幾つかの波センサ１２６は、表面波１６４を受信しない。幾つかの波センサ１２６は、幾つかの波センサ１２６によって感知された任意の表面波を示す電気信号の出力を生成する。信号閾値を上回る幾つかの波センサ１２６の出力は、表面波の検出を示す。信号とノイズを区別するために信号閾値が設定される。

表面波１６４が完全に減衰すると、幾つかの波センサ１２６は、表面波１６４を感知しなくなる。幾つかの波センサ１２６が表面波１６４を感知しないと、幾つかの波センサ１２６の出力が信号閾値未満となる。信号閾値未満の幾つかの波センサ１２６の出力は、表面粗さ１０４が粗さ閾値１６５外であることを示す。粗さ閾値１６５は、ワークピース１０８とその意図された使用について表面粗さ１０４の望ましくない所定のレベルである。例えば、粗さ閾値１６５は、最大の所望の粗さ高さ又は最大の所望の粗さ幅に基づいた最大レベルである。最大の所望の粗さ高さ又は最大の所望の粗さ幅は、ワークピース１０８の所望の使用、材料、及び部品の種類に基づく。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器１２４は、波発生器１４６を含む。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器１２４は、波発生器１４８を含む。幾つかの波発生器１２４は、複数のソース信号１５０をワークピース１０８の表面１０６の中へと送信するように構成されている。複数のソース信号１５０は、同時に又は連続的に表面１０６の中へと送信されてもよい。波発生器１４６は、ソース信号１３４をワークピース１０８の中へ送信する。波発生器１４６は、表面１０６のソース位置１５２においてソース信号１３４をワークピース１０８の中へ送信する。

幾つかの波センサ１２６は、表面１０６を通って移動する複数の表面波１５４を感知するように構成されている。幾つかの波センサ１２６は、ワークピース１０８から表面波を検出するために、幾つかの波発生器１２４から少なくとも所定距離で位置付けされ、所定距離１６０は、超音波分析システム１２８によって計算された遮断波長１３６に基づいて選択される。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ１２６は、波発生器１４６からの波センサ１５６距離１５８のみを含む。幾つかの波発生器１２４が波発生器１４６のみを有し、幾つかの波センサ１２６が波センサ１５６のみを有する場合、距離１５８は、少なくとも所定距離１６０である。距離１５８は、ワークピース１０８の表面１０６上の第２の方向１６２で測定される。所定距離１６０は、超音波分析システム１２８によって計算された遮断波長１３６に基づいて選択される。所定距離１６０は、閾値の表面波を受信することが粗さ閾値１６５内の表面粗さを示すように選択される。

波センサ１５６と波発生器１４６との間の距離１５８が、少なくとも所定距離１６０である場合、波センサ１５６において表面波１６４を受信することは、表面粗さ１０４が粗さ閾値１６５内であることを示す。これらの例示的な実施例では、表面波１６４は、ソース位置１５２においてワークピース１０８へと送信されたソース信号１３４によって生成される。

波センサ１５６が表面波１６４を感知した場合、波発生器１４６と波センサ１５６との間の表面粗さ１０４は、粗さ閾値１６５内である。波センサ１５６が表面波１６４を感知しない場合、表面波１６４は、表面粗さ１０４に起因して減衰したか、又は表面粗さ１０４に起因して全く形成されていない。波センサ１５６が表面波１６４を感知しない場合、波発生器１４６と波センサ１５６との間の表面粗さ１０４は、粗さ閾値１６５外である。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ１２６は、一連の波センサ１６６を含む。一連の波センサ１６６の各波センサは、ワークピース１０８の表面１０６の第２の方向１６２において、幾つかの波発生器１２４の波発生器１４６から種々の距離を有する。一連の波センサ１６６は、波センサ１５６及び波センサ１６８を含む。波センサ１６８は、波発生器１４６から距離１７０を有する。距離１５８と距離１７０は、異なる値である。

波センサ１５６などの単一の波センサを使用して、単一の位置の表面粗さ１０４が分析される。一連の波センサ１６６を組み合わせて使用することにより、波発生器１４６と一連の波センサ１６６との間の種々の位置を評価することができる。

幾つかの例示的な実施例では、距離１５８は、距離１７０より短い。幾つかの例示的な実施例では、波センサ１５６は、表面波１６４を感知し、波センサ１６８は、表面波１６４を感知しない。これらの例示的な実施例では、波センサ１５６と波発生器１４６との間の表面粗さ１０４は、粗さ閾値１６５内である。これらの例示的な実施例では、波センサ１６８と波センサ１５６との間の表面粗さ１０４は、粗さ閾値１６５外である。

幾つかの例示的な実施例では、波センサ１５６又は波センサ１６８のいずれも表面波１６４を感知しない。これらの例示的な実施例では、波センサ１５６と波発生器１４６との間の表面粗さ１０４は、粗さ閾値１６５外である。

幾つかの例示的な実施例では、波センサ１５６と波センサ１６８の両方が、表面波１６４を感知する。これらの例示的な実施例では、波発生器１４６と波センサ１６８との間の表面粗さ１０４は、粗さ閾値１６５内である。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器１２４は、第１の方向１７２において、ワークピース１０８の表面１０６にわたって離間された複数の波発生器、波発生器１４６及び波発生器１４８を備えている。第１の方向１７２は、第２の方向１６２に対して垂直である。これらの例示的な実施例では、幾つかの波発生器は、幾つかのソース信号１５０を幾つかのソース位置における表面１０６の中へ送信する。

幾つかの例示的な実施例では、波センサ１５６は、波発生器１４６から少なくとも所定距離１６０で位置付けされ、波センサ１７４は、波発生器１４８から少なくとも所定距離１６０で位置付けされる。波センサ１５６及び波センサ１７４からの出力を使用して、第１の方向１７２における局所的な表面粗さ１０４が分析される。波センサ１５６からの出力を使用して、波発生器１４６と波センサ１５６との間の表面粗さ１０４を分析する。波センサ１７４からの出力を使用して、波発生器１４８と波センサ１７４との間の表面粗さ１０４を分析する。

コントローラ１７６は、幾つかの波発生器１２４によって、信号パラメータ１３２を有する幾つかのソース信号１５０の生成を制御するように構成されている。コントローラ１７６は、ハードウェア又はソフトウェアのうちの少なくとも１つに実装されてもよい。コントローラ１７６は、特定の実装形態に応じて、コンピュータシステム内のプロセッサユニットであるか、又は専用回路であり得る。

幾つかの例示的な実施例では、コントローラ１７６は、電気制御信号を幾つかのパルサー１７８に送信するように構成されている。電気制御信号は、幾つかのパルサー１７８に対して、どのパルス化スキームを利用するべきかについて指示を与える。これらの電気制御信号に応答して、幾つかのパルサー１７８は、生成される超音波を表す電気信号を幾つかの波発生器１２４へと出力する。

表面粗さ分析システム１０２は、幾つかの波センサ１２６によって感知された表面波に基づいて、ワークピース１０８の表面粗さ１０４が、粗さ閾値１６５未満であるかを判定するように構成された粗さ評価器１８０を含む。粗さ評価器１８０は、幾つかの波センサ１２６の出力から、表面粗さ１０４が粗さ閾値１６５内であるかを判定する。幾つかの波センサ１２６のうちの波センサが、信号閾値以上の信号を出力した場合、波センサは、表面波１６４などの表面波を検出したことになる。粗さ評価器１８０が、幾つかの波センサ１２６から信号閾値未満の出力を受信した場合、粗さ評価器１８０は、表面粗さ１０４が粗さ閾値１６５外であると判定する。

幾つかの波センサ１２６は、衝突する超音波を電気信号へと変換する。幾つかの例示的な実施例では、これらの電気信号は、幾つかの受信器１８２に送信される。これらの例示的な実施例では、幾つかの受信器１８２は、幾つかの波センサ１２６からの取得された超音波検査データを表す電気信号を粗さ評価器１８０へ出力する。

幾つかの例示的な実施例では、表面粗さ分析システム１０２は、ワークピース１０８のための材料機械パラメータ１３０を受信し、幾つかの波発生器１２４によって送信されるソース信号１３４のための入射表面波信号パラメータ１３２を決定し、閾値の表面波１６４を受信する幾つかの波センサ１２６が、粗さ閾値１６５内の表面粗さ１０４を示すように、幾つかの波発生器１２４からの幾つかの波センサ１２６の所定距離１６０を決定するように構成された超音波分析システム１２８、信号パラメータ１３２を有するソース信号をワークピースの中へと送信するように構成された幾つかの波発生器１２４、幾つかの波発生器１２４から少なくとも所定距離１６０で位置付けされた幾つかの波センサ１２６、及び幾つかの波センサ１２６によって感知された表面波１６４に基づいて、ワークピース１０８の表面粗さ１０４が、粗さ閾値１６５未満であるかを判定するように構成された粗さ評価器１８０を備えている。

幾つかの例示的な実施例では、表面粗さ分析システム１０２は、信号パラメータ１３２を有するソース信号１３４をワークピース１０８の中へと送信するように構成された幾つかの波発生器１２４であって、ワークピース１０８において表面波１６４を生成するために、信号パラメータ１３２が計算される、幾つかの波発生器１２４、ワークピース１０８から表面波１５４を受信するように配向され、幾つかの波発生器１２４から少なくとも所定距離１６０で位置付けされた幾つかの波センサ１２６であって、所定距離１６０は、幾つかの波センサ１２６において閾値の表面波１６４を受信することが、粗さ閾値１６５内の表面粗さ１０４を示す、波センサ１２６、及び幾つかの波センサ１２６によって感知された表面波１６４の存在又は不在に基づいて、ワークピース１０８の表面粗さ１０４が、粗さ閾値１６５未満であるかを判定するように構成された粗さ評価器１８０
を備えている。

図１の表面粗さ分析システム１０２及び検査環境１００の図は、例示的な実施形態が実装され得る態様に対して物理的又は構造的な制限を示唆することを意図していない。図示した構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素を使用してもよい。一部の構成要素は、必要ではない場合がある。さらに、幾つかの機能的構成要素を示すためにブロックが示されている。例示的な実施形態で実施される場合、これらのブロックのうちの１つ以上を、結合、分割、又は異なるブロックへと結合且つ分割してもよい。

例えば、幾つかの波発生器１２４は、１つ又は２つの波発生器を有すると説明されているだけであるが、幾つかの波発生器１２４は、任意の所望の数量の波発生器を有してもよい。例えば、幾つかの波発生器１２４は、２つより多くの波発生器を有してもよい。

別の例として、一連の波センサ１６６は波発生器１４６に関連付けられるように説明されているが、幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器１２４は、１つより多くの波発生器を有しており、この波発生器は、それぞれの固有の一連の波センサに関連付けられている。さらに別の実施例として、一連の波センサ１６６が２つの波センサのみを有しているように示されているが、幾つかの例示的な実施例では、一連の波センサ１６６は、２つより多くの波センサを有している。

別の例として、コントローラ１７６が、超音波分析システム１２８とは別個の構成要素として示されているが、幾つかの図示されていない実施例では、超音波分析システム１２８及びコントローラ１７６は、同一のプロセッサユニット又はコンピュータシステムの一部である。さらに別の例として、コントローラ１７６が、粗さ評価器１８０とは別個の構成要素として示されているが、幾つかの図示されていない実施例では、粗さ評価器１８０及びコントローラ１７６は、同一のプロセッサユニット又はコンピュータシステムの一部である。

次に図２を参照すると、例示的な実施形態に従って、表面粗さを有するワークピースの斜視図が示されている。ワークピース２００は、図１のワークピース１０８の物理的な実装形態である。図１の表面粗さ分析システム１０２は、ワークピース２００の表面粗さ２０２を分析するために使用され得る。

ワークピース２００は、表面粗さ２０２を有する表面２０４を有する。表面粗さ２０２は、粗さ高さ２０６及び粗さ幅２０８を有する。

表面粗さ２０２は、製造工程から生じた表面の不規則性から構成される。これらの不規則性が組み合わさって表面テクスチャー（surface texture）が形成される。これは図２に図示されている。粗さ幅２０８は、主なパターン粗さを構成する連続的なピーク又はリッジ間の公称表面に対して平行な距離である。粗さ高さ２０６は、しばしば不規則性の高さとして知られている。粗さ高さ２０６は、基準二等分線（reference mean-line）に対する不規則性の高さである。

粗さ向き（roughness lay）２１０は、生成された主な表面パターンの方向を表し、それを生成するのに使用された製造工程を反映する。うねり（waviness）は、粗さ幅遮断値範囲外の幅広く離間された不規則性のことを指しており、機械加工、振動、又は工具の振れの間に生じたワークピース又は工具の偏向の結果で生じたものであり得る。うねりの高さは、ミリメートル単位で測定された、表面プロファイルの山から谷への距離である。

これより図３を参照すると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの側面図が示されている。表面粗さ分析システム３００の構成要素は、ワークピース３０２に関連付けられる。表面粗さ分析システム３００は、図１の表面粗さ分析システム１０２の物理的な実装形態である。ワークピース３０２は、図１のワークピース１０８の物理的な実装形態であり得る。幾つかの例示的な実施例では、図３０４は、ワークピース２００の断面図である。

表面粗さ分析システム３００の構成要素は、波発生器３０６及び波センサ３０８を含む。波発生器３０６は、ワークピース３０２の表面３１０に音響的に連結されている。波センサ３０８は、ワークピース３０２の表面３１０に音響的に連結され、ワークピース３０２から表面波を検出する。

幾つかの例示的な実施例では、波発生器３０６は、表面３１０との接触を介して、表面３１０に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波発生器３０６は、結合流体を介して、表面３１０に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波発生器３０６は、非接触型超音波発生器である。

波発生器３０６は、信号パラメータを有するソース信号をワークピース３０２の表面３１０の中へと送信する。信号パラメータは、超音波分析システムによって決定され、ワークピース３０２の材料機械パラメータを考慮に入れる。

幾つかの例示的な実施例では、波センサ３０８は、表面３１０との接触を介して、表面３１０に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波センサ３０８は、結合流体を介して、表面３１０に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波センサ３０８は、非接触型超音波センサである。

表面３１０は、表面粗さ３１２を有する。図示されているように、表面粗さ３１２は、ワークピース３０２の表面３１０に沿った表面波の伝搬を中断させる。表面粗さ３１２は、波の即時の減衰又は部分的減衰を生じさせ得る。

波センサ３０８は、第２の方向３１４において波発生器３０６から少なくとも所定距離に位置付けされる。所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。閾値内の表面波を受信することが、許容可能な表面粗さを示すように、所定距離が選択される。所定距離は、表面粗さ３１２が粗さ閾値外にある場合に表面波が伝搬しない距離である。

波発生器３０６によってワークピース３０２の表面３１０へと送信された信号パラメータを有するソース信号は、レイリー波伝搬３１６を生成する。図３０４では、レイリー波伝搬３１６が示されている。レイリー波伝搬３１６は、波発生器３０６によって送信されたソース信号が表面３１０に進入するソース位置から発せられる。図３０４では、表面粗さ３１２に起因して、表面波は、レイリー波伝搬３１６から波センサ３０８へと伝搬しない。表面粗さ３１２は、望ましくない粗さ幅又は望ましくない粗さ高さのうちの少なくとも１つを有する。

表面波がレイリー波伝搬３１６から波センサ３０８へと伝搬しないので、十分な強度を有する信号が波センサ３０８によって受信されない。図３０４では、波センサ３０８は、信号を受信しない。

波センサ３０８からのデータ出力は、関連付けられた粗さ評価器（図示せず）へ方向付けられる。幾つかの例示的な実施例では、受信器（図示せず）は、波センサ３０８からの取得された超音波検査データを表す電気信号を粗さ評価器（図示せず）へ出力する。波センサ３０８が信号を受信しないとき、関連付けられた粗さ評価器は、表面３１０が、粗さ閾値外の表面粗さ３１２を有すると決定する。

これより図４を参照すると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの側面図が示されている。表面粗さ分析システム４００は、図１の表面粗さ分析システム１０２の物理的な実装形態である。ワークピース４０２は、図１のワークピース１０８の物理的な実装形態であり得る。幾つかの例示的な実施例では、図４０４は、ワークピース２００の断面図である。

表面粗さ分析システム４００の構成要素は、幾つかの波発生器４０６及び幾つかの波センサ４０８を含む。幾つかの波発生器４０６は、１つだけの波発生器、波発生器４１０を有する。波発生器４１０は、ワークピース４０２の表面４１２に音響的に連結されている。

幾つかの波センサ４０８は、一連の波センサ４１４を備えており、一連の波センサ４１４の各波センサは、ワークピース４０２の表面４１２の第２の方向４１６において、幾つかの波発生器４０６のうちの波発生器４１０から異なる距離を有する。幾つかの波センサ４０８は、波センサ４１８、波センサ４２０、及び波センサ４２２を含む。

幾つかの波センサ４０８は、ワークピース４０２の表面４１２に音響的に連結され、ワークピース４０２から表面波を検出する。表面４１２は、表面粗さ４２４を有する。図示されているように、表面粗さ４２４は、ワークピース４０２の表面４１２に沿った表面波の伝搬を中断させる。表面粗さ４２４は、波の即時の減衰又は部分的減衰を生じさせ得る。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器４０６は、表面４１２との接触を介して、表面４１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器４０６は、結合流体を介して、表面４１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器４０６は、幾つかの非接触型超音波発生器である。

幾つかの波発生器４０６は、信号パラメータを有するソース信号をワークピース４０２の表面４１２の中へと送信する。信号パラメータは、超音波分析システムによって決定され、ワークピース４０２の材料機械パラメータを考慮に入れる。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ４０８のうちの少なくとも１つは、表面４１２との接触を介して、表面４１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ４０８のうちの少なくとも１つは、結合流体を介して、表面４１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ４０８のうちの少なくとも１つは、非接触型超音波センサである。

波発生器４１０は、ソース信号をソース位置４２６においてワークピース４０２に送信するために、ワークピース４０２に対して位置付けされる。幾つかの波センサ４０８が、ソース位置４２６から少なくとも２つの異なる位置で波を感知するよう配向されるように、幾つかの波センサ４０８はワークピース４０２に対して配向される。この例示的な実施例では、幾つかの波センサ４０８は、ソース位置４２６から３つ異なる距離で波を感知するように配向される。

幾つかの波センサ４０８の各々は、波発生器４１０から異なる距離で位置付けされている。波センサ４１８は、波発生器４１０から距離４２８だけ離れている。波センサ４２０は、波発生器４１０から距離４３０だけ離れている。波センサ４２２は、波発生器４１０から距離４３２だけ離れている。

この例示的な実施例では、ワークピース４０２の表面粗さ４２４が、粗さ閾値内にあるかを判定することは、幾つかの波センサ４０８の出力に基づいて、ワークピース４０２の複数の位置における表面粗さ４２４が、粗さ幅又は粗さ高さのうちの少なくとも１つのための粗さ閾値内にあるかを判定することを含む。

幾つかの波センサ４０８を位置付けすることにより、波発生器４１０からの種々の距離や、第２の方向４１６における表面４１２の種々の位置が分析される。例えば、波発生器４１０と波センサ４１８との間の位置４３４における表面粗さ４２４は、波センサ４１８からのデータを使用して分析される。波センサ４１８が、表面波を示す出力を生成した場合、位置４３４における表面粗さ４２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ４１８の出力は、表面波の検出を示す。信号とノイズを区別するために信号閾値が設定される。表面波が波センサ４１８に伝搬した場合、表面粗さ４２４は粗さ閾値内にある。

別の実施例として、波センサ４１８と波センサ４２０との間の位置４３６における表面粗さ４２４は、波センサ４２０からのデータを使用して分析される。波センサ４２０が、表面波を示す出力を生成した場合、位置４３６における表面粗さ４２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ４２０の出力は、表面波の検出を示す。表面波が波センサ４２０へと伝搬されたとき、表面波は位置４３４及び位置４３６へと伝搬している。表面波が波センサ４２０に伝搬した場合、位置４３４及び位置４３６における表面粗さ４２４は粗さ閾値内にある。

さらに別の実施例として、波センサ４２０と波センサ４２２との間の位置４３８における表面粗さ４２４は、波センサ４２２からのデータを使用して分析される。波センサ４２２が、表面波を示す出力を生成した場合、位置４３８における表面粗さ４２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ４２２の出力は、表面波の検出を示す。表面波が波センサ４２２へと伝搬されたとき、表面波は、位置４３４、位置４３６、及び位置４３８を通して伝搬している。表面波が波センサ４２０に伝搬した場合、位置４３４、位置４３６、及び位置４３８における表面粗さ４２４は粗さ閾値内にある。表面波が波センサ４２０に達しない場合、波センサ４２０の前の表面粗さ４２４は、粗さ閾値外であり得る。

幾つかの波センサ４０８を組み合わせて使うことにより、位置４３４、位置４３６、及び位置４３８の各々における表面粗さ４２４を個々に分析することができる。幾つかの波センサ４０８を組み合わせて使うことにより、粗さ閾値外の局所的な表面粗さ４２４を検出することができる。例えば、表面波が波センサ４２０で検出されるが、表面波が波センサ４２２で検出されなかった場合、位置４３６における表面粗さ４２４は粗さ閾値内にあるが、位置４３８における表面粗さ４２４は粗さ閾値内にない。別の例として、例えば、表面波が波センサ４１８で検出されるが、表面波が波センサ４２０で検出されなかった場合、位置４３４における表面粗さ４２４は粗さ閾値内にあるが、位置４３６における表面粗さ４２４は粗さ閾値内にない。表面波が波センサ４１８で検出されなかった場合、位置４３４における表面粗さ４２４は粗さ閾値外にある。表面波が波センサ４１８で検出されなかった場合、位置４３６及び位置４３８における表面粗さ４２４は分析されない。

幾つかの波センサ４０８は、ワークピースから表面波を検出するために、幾つかの波発生器から少なくとも所定距離で位置付けされ、所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。閾値の表面波を受信することが、許容可能な表面粗さを示すように、所定距離が選択される。

波発生器４０６によってワークピース４０２の表面４１２へと送信された信号パラメータを有するソース信号は、レイリー波伝搬４４０を生成する。図４０４では、レイリー波伝搬４４０が示されている。レイリー波伝搬４４０は、波発生器４０６によって送信されたソース信号が表面４１２に進入するソース位置から発せられる。図４０４では、表面粗さ４２４に起因して、表面波は、レイリー波伝搬４４０から波センサ４１８、波センサ４２０、又は波センサ４２２のいずれかへと伝搬しない。表面粗さ４２４は、望ましくない粗さ幅又は望ましくない粗さ高さのうちの少なくとも１つを有する。

幾つかの波センサ４０８からのデータ出力は、関連付けられた粗さ評価器（図示せず）へ方向付けられる。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの受信器（図示せず）は、幾つかの波センサ４０８からの取得された超音波検査データを表す電気信号を粗さ評価器（図示せず）へ出力する。幾つかの波センサ４０８のうちの波センサが信号を受信しない場合、関連付けられた粗さ評価器は、表面４１２が、粗さ閾値外の表面粗さ４２４を有すると決定する。

これより図５を参照すると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図が示されている。表面粗さ分析システム５００は、図１の表面粗さ分析システム１０２の物理的な実装形態である。幾つかの例示的な実施例では、ワークピース５０２は、図１のワークピース１０８の物理的な実装形態である。幾つかの例示的な実施例では、図５０４は、ワークピース２００の斜視図である。幾つかの例示的な実施例では、図５０４は、図３の表面粗さ分析システム３００及びワークピース３０２の斜視図である。

表面粗さ分析システム５００の構成要素は、幾つかの波発生器５０６及び幾つかの波センサ５０８を含む。幾つかの波センサ５０６は、波センサ５１０、波センサ５１１、及び波発生器５１２を含む。波発生器５１０、波発生器５１１、及び波発生器５１２は、ワークピース５０２の表面５１４に音響的に連結されている。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器５０６は、表面５１４との接触を介して、表面５１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器５０６は、結合流体を介して、表面５１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器５０６は、幾つかの非接触型超音波発生器である。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ５０８のうちの少なくとも１つは、表面５１４との接触を介して、表面５１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ５０８のうちの少なくとも１つは、結合流体を介して、表面５１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ５０８のうちの少なくとも１つは、非接触型超音波センサである。

幾つかの波センサ５０８の各波センサは、ワークピース５０２の表面５１４の第２の方向５１６において、幾つかの波発生器５０６のうちの１つから少なくとも所定の距離で位置付けされる。幾つかの波センサ５０８は、波センサ５１８、波センサ５２０、及び波センサ５２２を含む。

幾つかの波センサ５０８は、ワークピース５０２の表面５１４に音響的に連結され、ワークピース５０２から表面波を検出する。表面５１４は、表面粗さ５２４を有する。表面粗さ５２４は、ワークピース５０２の表面５１４に沿った表面波の伝搬を中断させる。表面粗さ５２４は、波の即時の減衰又は部分的減衰を生じさせ得る。

ワークピース５０２の表面粗さ５２４が、粗さ閾値内にあるかを判定することは、ワークピース５０２の複数の位置のそれぞれにおける表面粗さ５２４が、粗さ閾値内にあるかを判定することを含む。この判定は、幾つかの波センサ、波センサ５１８、波センサ５２０、及び波センサ５２２の出力に基づいている。

波センサ５１８、波センサ５２０、及び波センサ５２２を有することにより、幾つかの位置で表面粗さ５２４を分析することが可能になる。波センサ５１８、波センサ５２０、及び波センサ５２２は、第１の方向５２６で互いから分離される。図５では、幾つかの位置が第１の方向５２６にわたって広がる。

波センサ５１８は、ワークピース５０２の表面５１４の第２の方向５１６において波発生器５１０から少なくとも所定距離に位置付けされ、ワークピース５０２から表面波を検出する。所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。閾値の表面波を受信することが、許容可能な表面粗さを示すように、所定距離が選択される。

波センサ５２０は、ワークピース５０２の表面５１４の第２の方向５１６において波発生器５１１から少なくとも所定距離に位置付けされ、ワークピース５０２から表面波を検出する。波センサ５２２は、ワークピース５０２の表面５１４の第２の方向５１６において波発生器５１２から少なくとも所定距離に位置付けされ、ワークピース５０２から表面波を検出する。

幾つかの波発生器５０６は、ワークピース５０２の第１の方向５２６において分離される。図５０４では、波発生器５１０、波発生器５１１、及び波発生器５１２は、第１の方向５２６にわたって等しく離間される。他の例示的な実施例では、幾つかの波発生器５０６は、異なる間隔を有する。

この例示的な実施例では、表面粗さ分析システム５００は、幾つかの波発生器５０６と幾つかの波センサ５０８との間の表面５１４の表面粗さ５２４を分析する。図示されているように、幾つかの波発生器５０６及び幾つかの波センサ５０８は、実質的に第２の方向５１６におけるすべての表面５１４から分離されている。

これより図６を参照すると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図が示されている。表面粗さ分析システム６００は、図１の表面粗さ分析システム１０２の物理的な実装形態である。ワークピース６０２は、図１のワークピース１０８の物理的な実装形態であり得る。幾つかの例示的な実施例では、図６０４は、ワークピース２００の斜視図である。

表面粗さ分析システム６００の構成要素は、幾つかの波発生器６０６及び幾つかの波センサ６０８を含む。幾つかの波センサ６０６は、波発生器６１０、波発生器６１１、及び波発生器６１２を含む。波発生器６１０、波発生器６１１、及び波発生器６１２は、ワークピース６０２の表面６１４に音響的に連結されている。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器６０６は、表面６１４との接触を介して、表面６１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器６０６は、結合流体を介して、表面６１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器６０６は、幾つかの非接触型超音波発生器である。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ６０８のうちの少なくとも１つは、表面６１４との接触を介して、表面６１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ６０８のうちの少なくとも１つは、結合流体を介して、表面６１４に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ６０８のうちの少なくとも１つは、非接触型超音波センサである。

幾つかの波センサ６０８の各波センサは、ワークピース６０２の表面６１４の第２の方向６１６において、幾つかの波発生器６０６のうちの１つから少なくとも所定の距離で位置付けされる。幾つかの波センサ６０８は、一連の波センサ６１８、一連の波センサ６２０、及び一連の波センサ６２２を含む。

幾つかの波センサ６０８は、ワークピース６０２の表面６１４に音響的に連結され、ワークピース６０２から表面波を検出する。表面６１４は、表面粗さ６２４を有する。表面粗さ６２４は、ワークピース６０２の表面６１４に沿った表面波の伝搬を中断させ得る。表面粗さ６２４は、波の即時の減衰又は部分的減衰を生じさせ得る。

一連の波センサ６１８、一連の波センサ６２０、及び一連の波センサ６２２は、波センサ６２５のネットワークを形成する。波センサ６２５のネットワークは、表面６１４にわたって広がり、表面６１４の表面粗さ６２４を分析する。波センサ６２５のネットワークを有することにより、複数の位置で表面粗さ６２４を分析することが可能になる。波センサ６２５のネットワークを有することにより、粗さ閾値外の局所的な表面粗さ６２４を特定することが可能になる。波センサ６２５のネットワークを有することにより、複数の位置で表面粗さ６２４を分析することが可能になる。図６では、波センサ６２５のネットワークが、第１の方向６３４及び第２の方向６１６において広がる。図６では、複数の位置が、第１の方向６３４及び第２の方向６１６にわたって広がる。

一連の波センサ６１８は、第２の方向６１６において波発生器６１０から複数の距離に位置付けされ、ワークピース６０２から表面波を検出する。一連の波センサ６１８は、波センサ６２６、波センサ６２８、波センサ６３０、及び波センサ６３２を含む。

一連の波センサ６１８を位置付けすることにより、波発生器６１０からの種々の距離や、第２の方向６１６における表面６１４の種々の位置が分析される。例えば、波発生器６１０と波センサ６２６との間の位置における表面粗さ６２４は、波センサ６２６からのデータを使用して分析される。波センサ６２６が、表面波を示す出力を生成した場合、波発生器６１０と波センサ６２６との間の位置における表面粗さ６２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ６２６の出力は、表面波の検出を示す。信号とノイズを区別するために信号閾値が設定される。表面波が波センサ６２６に伝搬した場合、表面粗さ６２４は粗さ閾値内にある。

別の実施例として、波センサ６２６と波センサ６２８との間の位置における表面粗さ６２４は、波センサ６２８からのデータを使用して分析される。波センサ６２８が、表面波を示す出力を生成した場合、波発生器６２６と波センサ６２８との間の位置における表面粗さ６２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ６２８の出力は、表面波の検出を示す。表面波が波センサ６２８に伝搬した場合、表面波は、波発生器６１０と波センサ６２６との間の表面６１４、次いで、波センサ６２６と波センサ６２８との間の表面６１４を通して伝搬している。表面波が波センサ６２８に伝搬した場合、波発生器６１０と波センサ６２８との間の表面粗さ６２４は粗さ閾値内にある。

さらに別の実施例として、波センサ６２８と波センサ６３０との間の位置における表面粗さ６２４は、波センサ６３０からのデータを使用して分析される。波センサ６３０が、表面波を示す出力を生成した場合、当該位置における表面粗さ６２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ６３０の出力は、表面波の検出を示す。表面波が波センサ６３０へと伝搬した場合、表面波は、波センサ６２６と波発生器６１０との間の位置を通して、波センサ６２６と波センサ６２８との間の位置を通して、及び波センサ６２８と波センサ６３０との間の位置を通して、波発生器６１０から表面６１４を通して伝搬している。表面波が波センサ６３０に伝搬した場合、波発生器６１０と波センサ６３０との間の表面粗さ６２４は粗さ閾値内にある。表面波が波センサ６３０に達しない場合、波センサ６３０の前の表面粗さ６２４は、粗さ閾値外であり得る。

さらに別の実施例として、波センサ６３０と波センサ６３２との間の位置における表面粗さ６２４は、波センサ６３２からのデータを使用して分析される。波センサ６３２が、表面波を示す出力を生成した場合、当該位置における表面粗さ６２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ６３２の出力は、表面波の検出を示す。表面波が波センサ６３２へと伝搬した場合、表面波は、波センサ６２６と波発生器６１０との間の位置を通して、波センサ６２６と波センサ６２８との間の位置を通して、波センサ６２８と波センサ６３０との間の位置を通して、及び波センサ６３０と波センサ６３２との間の位置を通して、波発生器６１０から表面６１４を通して伝搬している。表面波が波センサ６３２に伝搬した場合、波発生器６１０と波センサ６３２との間の表面粗さ６２４は粗さ閾値内にある。表面波が波センサ６３２に達しない場合、波センサ６３２の前の表面粗さ６２４は、粗さ閾値外であり得る。

幾つかの波センサ６１８を組み合わせて使うことにより、波センサ間の位置における表面粗さ６２４を検出することができる。一連の波センサ６１８を組み合わせて使うことにより、粗さ閾値外の局所的な表面粗さ６２４を検出することができる。

一連の波センサ６１８、一連の波センサ６２０、及び一連の波センサ６２２は、第１の方向６３４において離間される。一連の波センサ６１８は、第１の方向６３４において一連の波センサ６２０から離間されている。一連の波センサ６２０は、第１の方向６３４において一連の波センサ６２２から離間されている。

幾つかの波発生器６０６は、ワークピース６０２の第１の方向６３４において分離される。図６０４では、波発生器６１０、波発生器６１１、及び波発生器６１２は、第１の方向６３４にわたって等しく離間される。他の例示的な実施例では、幾つかの波発生器６０６は、異なる間隔を有する。波発生器６１０は、第１の方向６３４において波発生器６１１から離間されている。一連の波センサ６２０は、波発生器６１１から生成された表面波を感知するように位置付けされている。一連の波センサ６２０は、波発生器６１０と一連の波センサ６２０の各々との間の複数の位置で表面波を感知するように位置付けされている。

波発生器６１１から表面６１４にわたって伝搬する表面波は、波センサ６３６、波センサ６３８、波センサ６４０、次いで、波センサ６４２に遭遇する。幾つかの例示的な実施例として、波センサ６３６は、波発生器６１１から少なくとも所定の距離で位置付けされている。所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。閾値の表面波を受信することが、許容可能な表面粗さを示すように、所定距離が選択される。

波センサ６３６で表面波を受信した場合、波発生器６１１と波センサ６３６との間の表面粗さ６２４は粗さ閾値内にある。一連の波センサ６２０のうちの後続の波センサで表面波を受信した場合、それぞれの後続の位置は粗さ閾値内にある。例えば、波センサ６３８が表面波を受信した場合、波センサ６３６と波センサ６３８との間の位置は、粗さ閾値内の表面粗さ６２４を有する。別の例として、波センサ６４０が表面波を受信した場合、波センサ６３８と波センサ６４０との間の位置は、粗さ閾値内の表面粗さ６２４を有する。さらに別の例として、波センサ６４２が表面波を受信した場合、波センサ６４０と波センサ６４２との間の位置は、粗さ閾値内の表面粗さ６２４を有する。

一連の波センサ６２０は、第１の方向６３４において一連の波センサ６２２から離間されている。一連の波センサ６２２は、波発生器６１２によって表面波６１４に生成された表面波を感知するように位置付けされている。一連の波センサ６２２の波センサは、第２の方向６１６に広がる。一連の波センサ６２２は、波センサ６４４、波センサ６４６、波センサ６４８、及び波センサ６５０を含む。

波センサ６４４で表面波を受信した場合、波発生器６１２と波センサ６４４との間の表面粗さ６２４は粗さ閾値内にある。一連の波センサ６２２のうちの後続の波センサで表面波を受信した場合、それぞれの後続の位置は粗さ閾値内にある。例えば、波センサ６４６が表面波を受信した場合、波センサ６４４と波センサ６４６との間の位置は、粗さ閾値内の表面粗さ６２４を有する。別の例として、波センサ６４８が表面波を受信した場合、波センサ６４６と波センサ６４８との間の位置は、粗さ閾値内の表面粗さ６２４を有する。さらに別の例として、波センサ６５０が表面波を受信した場合、波センサ６４８と波センサ６５０との間の位置は、粗さ閾値内の表面粗さ６２４を有する。

これより図７を参照すると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図が示されている。表面粗さ分析システム７００は、図１の表面粗さ分析システム１０２の物理的な実装形態である。ワークピース７０２は、図１のワークピース１０８の物理的な実装形態であり得る。幾つかの例示的な実施例では、図７０４は、ワークピース２００の斜視図である。幾つかの例示的な実施例では、図７０４は、図４の表面粗さ分析システム４００及びワークピース４０２の斜視図である。

表面粗さ分析システム７００の構成要素は、幾つかの波発生器７０６及び幾つかの波センサ７０８を含む。幾つかの波発生器７０６は、１つだけの波発生器、波発生器７１０を有する。波発生器７１０は、ワークピース７０２の表面７１２に音響的に連結されている。

幾つかの波センサ７０８は、一連の波センサ７１４を備えており、一連の波センサ７１４の各波センサは、ワークピース４０２の表面７１２の第２の方向７１６において、幾つかの波発生器７０６のうちの波発生器７１０から異なる距離を有する。幾つかの波センサ７０８は、波センサ７１８、波センサ７２０、及び波センサ７２２を含む。幾つかの波センサ７０８の各波センサは、ワークピース７０２の表面７１２の第２の方向７１６において、幾つかの波発生器７０６のうちの１つから少なくとも所定の距離で位置付けされる。幾つかの波センサ７０８は、波センサ７１８、波センサ７２０、及び波センサ７２２を含む。

幾つかの波センサ７０８は、ワークピース７０２の表面７１２に音響的に連結され、ワークピース７０２から表面波を検出する。表面７１２は、表面粗さ７２４を有する。表面粗さ７２４は、ワークピース７０２の表面７１２に沿った表面波の伝搬を中断させ得る。表面粗さ７２４は、波の即時の減衰又は部分的減衰を生じさせ得る。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器７０６は、表面７１２との接触を介して、表面７１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器７０６は、結合流体を介して、表面７１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器７０６は、幾つかの非接触型超音波発生器である。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ７０８のうちの少なくとも１つは、表面７１２との接触を介して、表面７１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ７０８のうちの少なくとも１つは、結合流体を介して、表面７１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ７０８のうちの少なくとも１つは、非接触型超音波センサである。

波センサ７１８は、ワークピース７０２の表面７１２の第２の方向７１６において波発生器７１０から少なくとも所定距離に位置付けされ、ワークピース７０２から表面波を検出する。所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。閾値の表面波を受信することが、許容可能な表面粗さを示すように、所定距離が選択される。

波センサ７２０は、ワークピース７０２の表面７１２の第２の方向７１６において波発生器７１０から少なくとも所定距離に位置付けされ、ワークピース７０２から表面波を検出する。波センサ７２０は、波センサ７１８より波発生器７１０からさらに離れている。

波センサ７２２は、ワークピース７０２の表面７１２の第２の方向７１６において波発生器７１０から少なくとも所定距離に位置付けされ、ワークピース７０２から表面波を検出する。波センサ７２２は、波センサ７１８及び波センサ７２０の両方より波発生器７１０からさらに離れている。

幾つかの波センサ７０８を位置付けすることにより、波発生器７１０からの種々の距離や、第２の方向７１６における表面７１２の種々の位置が分析される。例えば、波発生器７１０と波センサ７１８との間の位置における表面粗さ７２４は、波センサ７１８からのデータを使用して分析される。波センサ７１８が、表面波を示す出力を生成した場合、波発生器７１０と波センサ７１８との間の位置における表面粗さ７２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ７１８の出力は、表面波の検出を示す。信号とノイズを区別するために信号閾値が設定される。表面波が波センサ７１８に伝搬した場合、表面粗さ７２４は粗さ閾値内にある。

別の実施例として、波センサ７１８と波センサ７２０との間の位置における表面粗さ７２４は、波センサ７２０からのデータを使用して分析される。波センサ７２０が、表面波を示す出力を生成した場合、波発生器７１８と波センサ７２０との間の位置における表面粗さ７２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ７２０の出力は、表面波の検出を示す。表面波が波センサ７２０へと伝搬されたとき、表面波は、波発生器７１０から波センサ７２０へと、表面７１２を通して伝搬している。表面波が波センサ７２０に伝搬した場合、波発生器７１０と波センサ７２０との間の表面粗さ７２４は粗さ閾値内にある。表面波が波センサ７２０に達しない場合、波センサ７２０の前の表面粗さ７２４は、粗さ閾値外であり得る。

さらに別の実施例として、波センサ７２０と波センサ７２２との間の位置における表面粗さ７２４は、波センサ７２２からのデータを使用して分析される。波センサ７２２が、表面波を示す出力を生成した場合、波発生器７２０と波センサ７２２との間の位置における表面粗さ７２４は、粗さ閾値内にある。例えば、信号閾値を上回る波センサ７２２の出力は、表面波の検出を示す。表面波が波センサ７２２へと伝搬されたとき、表面波は、波発生器７１０から波センサ７２２へと、表面７１２を通して伝搬している。表面波が波センサ７２２に伝搬した場合、波発生器７１０と波センサ７２２との間の位置において表面粗さ７２４は粗さ閾値内にある。表面波が波センサ７２２に達しない場合、波センサ７２２の前の表面粗さ７２４は、粗さ閾値外であり得る。

幾つかの波センサ７０８を組み合わせて使うことにより、それぞれの位置における表面粗さ７２４を個々に分析することができる。幾つかの波センサ７０８を組み合わせて使うことにより、粗さ閾値外の局所的な表面粗さ７２４を検出することができる。例えば、表面波が波センサ７２０で検出されるが、表面波が波センサ７２２で検出されなかった場合、波センサ７２０の前の位置における表面粗さ７２４は粗さ閾値内にあるが、波センサ７２０と波センサ７２２との間に位置における表面粗さ７２４は粗さ閾値内にない。別の例として、表面波が波センサ７１８で検出されるが、表面波が波センサ７２０で検出されなかった場合、波センサ７１８の前の位置における表面粗さ７２４は粗さ閾値内にあるが、波センサ７１８と波センサ７２０との間に位置における表面粗さ７２４は粗さ閾値内にない。波センサ７１８で表面波を検出しなかった場合、波発生器７１０と波センサ７１８との間の位置における表面粗さ７２４は粗さ閾値外にある。表面波が波センサ７１８で検出されなかった場合、波センサ７１８の後の位置における表面粗さ７２４は分析されない。

これより図８を参照すると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムの構成要素を伴ったワークピースの斜視図が示されている。表面粗さ分析システム８００は、図１の表面粗さ分析システム１０２の物理的な実装形態である。ワークピース８０２は、図１のワークピース１０８の物理的な実装形態であり得る。幾つかの例示的な実施例では、図８０４は、ワークピース２００の斜視図である。幾つかの例示的な実施例では、図８０４は、図３の表面粗さ分析システム３００及びワークピース３０２の斜視図である。

表面粗さ分析システム８００の構成要素は、幾つかの波発生器８０６及び幾つかの波センサ８０８を含む。幾つかの波発生器８０６は、１つだけの波発生器、波発生器８１０を有する。波発生器８１０は、ワークピース８０２の表面８１２に音響的に連結されている。

幾つかの波センサ８０８は、１つだけの波センサ、波センサ８１４を有する。波センサ８１４は、ワークピース８０２の表面８１２の第２の方向８１６において波発生器８１０から少なくとも所定距離に位置付けされる。所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。閾値の表面波を受信することが、許容可能な表面粗さを示すように、所定距離が選択される。

幾つかの波センサ８０８は、ワークピース８０２の表面８１２に音響的に連結され、ワークピース８０２から表面波を検出する。表面８１２は、表面粗さ８１８を有する。表面粗さ８１８は、ワークピース８０２の表面８１２に沿った表面波の伝搬を中断させ得る。表面粗さ８１８は、波の即時の減衰又は部分的減衰を生じさせ得る。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器８０６は、表面８１２との接触を介して、表面８１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器８０６は、結合流体を介して、表面８１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器８０６は、幾つかの非接触型超音波発生器である。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ８０８のうちの少なくとも１つは、表面８１２との接触を介して、表面８１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ８０８のうちの少なくとも１つは、結合流体を介して、表面８１２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサ８０８のうちの少なくとも１つは、非接触型超音波センサである。

図８０４では、波発生器８１０及び波センサ８１４は、表面８１２全体の表面粗さ８１８を分析するために使用される。図８０４では、波センサ８１４は、第２の方向８１６において表面８１２の半分を越える面積によって波発生器８１０から分離されている。

図３の表面粗さ分析システム３００、図４の表面粗さ分析システム４００、図５の表面粗さ分析システム５００、図６の表面粗さ分析システム６００、図７の表面粗さ分析システム７００、及び図８の表面粗さ分析システム８００の例示は、例示的な実施形態を実施可能な方式に対して物理的又は構造的な限定を示唆することを意図していない。図示した構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素を使用してもよい。一部の構成要素は、必要ではない場合がある。例えば、表面粗さ分析システムのいずれかにおける幾つかの波発生器は、例示に過ぎない。幾つかの波発生器は、任意の所望の位置と任意の所望のパターンでワークピースに対して位置付けされて、少なくとも１つのソース信号をワークピースの中へ送信する、任意の所望の数量の波発生器を含む。別の例として、表面粗さ分析システムのいずれかにおける幾つかの波センサは、例示に過ぎない。幾つかの波発生器は、任意の所望の位置と任意の所望のパターンでワークピースに対して位置付けされて、ワークピースにおける表面波を感知する、任意の所望の数量の波センサを含む。

これより図９を参照すると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面に関連付けられた表面粗さ分析システムのブロック図が示されている。表面粗さ分析システム９００は、図１の表面粗さ分析システム１０２の図示表現である。表面粗さ分析システム９００は、図２のワークピース２００を分析するために使用され得る。ワークピース９０２は、図２のワークピース２００と同一であってもよい。表面粗さ分析システム９００は、波発生器９０４及び波センサ９０６を含む。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、波発生器３０６の図示表現であり、波センサ９０６は、図３の波センサ３０８の図示表現である。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、図４の波発生器４１０の図示表現であり、波センサ９０６は、図４の波センサ４１８、波センサ４２０、又は波センサ４２２の図示表現である。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、図５の幾つかの波発生器５０６のうちの１つの図示表現であり、波センサ９０６は、図５の幾つかの波センサ５０８のうちの１つの図示表現である。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、図６の幾つかの波発生器６０６のうちの１つの図示表現であり、波センサ９０６は、図６の幾つかの波センサ６０８のうちの１つの図示表現である。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、図７の幾つかの波発生器７０６のうちの１つの図示表現であり、波センサ９０６は、図７の幾つかの波センサ７０８のうちの１つの図示表現である。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、図８の幾つかの波発生器８０６のうちの１つの図示表現であり、波センサ９０６は、図８の幾つかの波センサ８０８のうちの１つの図示表現である。

波発生器９０４は、ワークピース９０２に音響的に連結されている。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、ワークピース９０２との接触を介して、ワークピース９０２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、結合流体を介して、ワークピース９０２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、非接触型超音波発生器である。

波発生器９０４は、信号パラメータを有するソース信号を図３のワークピース３０２の表面３１０の中へと送信する。信号パラメータは、超音波分析システムによって決定され、ワークピース３０２の材料機械パラメータを考慮に入れる。

波発生器９０６は、ワークピース９０２に音響的に連結されている。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０６は、ワークピース９０２との接触を介して、ワークピース９０２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波センサ９０６は、結合流体を介して、ワークピース９０２に音響的に連結される。幾つかの例示的な実施例では、波センサ９０６は、非接触型超音波センサである。

図９では、超音波分析システム９０８は、ワークピース９０２のための材料機械パラメータ９１０を受信する。超音波分析システム９０８は、ワークピース９０２の中のレイリー波伝搬をシミュレートするための信号パラメータ９１２を決定する。超音波分析システム９０８は、信号パラメータ９１２をコントローラ９１４に送信する。

コントローラ９１４は、電気制御信号をパルサー９１６に送信するように構成されている。これらの電気制御信号に応答して、パルサー９１６は、生成される超音波を表す電気信号を波発生器９０４へと出力する。波発生器９０４は、１つ又は複数の超音波トランスデューサ素子を含み得る。波発生器９０４は、パルサー９１６からの電気信号を超音波へと伝達する。より具体的には、パルサー９１６に送信された電気信号は、パルサー９１６に、波特徴を有する超音波のバーストを発生させるように構成されている。この波特徴は、シミュレーションで使用される模擬超音波と同一であるか、又は類似している。幾つかの例示的な実施例では、波発生器９０４は、正弦波信号を使用して起動される。

波発生器９０４は、ワークピース９０２に音響的に連結されている。波発生器９０４が起動されて、ワークピース９０２の材料を通して伝搬する超音波が生成される。

波発生器９０６もワークピース９０２に音響的に連結されているが、異なる位置で連結されている。波発生器９０６は、１つ又は複数の超音波トランスデューサ素子を含み得る。レイリー波が波発生器９０４から波センサ９０６へと伝搬するにつれて移動する距離は、その距離が指定の距離と等しいか又は指定の距離を越えるように選択される。所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。遮断波長は、入射波長に対する表面波長の比率である。

波センサ９０６は、入射する超音波を電気信号に変換する。この電気信号は、受信器９１８に送信される。受信器９１８は、波発生器９０４によって送信されたソース信号を表すコントローラ９１４からの電気信号を受信する。次いで、受信器９１８は、取得した超音波検査データを表す電気信号を粗さ評価器９２０へと出力する。

粗さ評価器９２０は、波センサ９０６からの取得された超音波検査データを分析し、ワークピース９０２の表面粗さが粗さ閾値内にあるかを決定するように構成されたコンピュータシステムである。粗さ評価器９２０は、波センサ９０６からのデータを信号閾値と比較するように構成されている。信号とノイズを区別するために信号閾値が設定される。幾つかの例示的な実施例では、粗さ評価器９２０は、表面粗さが粗さ閾値外にあることに応答して、フラグを生成するように構成されている。フラグは、アナログ信号、デジタルコード、レポート、通知、警告、又は注意のうちのいずれかであってもよい。フラグは、ディスプレイデバイスに表示され得る。代替的に、フラグは、聴覚的な警告の形態であってもよい。

これより図１０Ａ及び１０Ｂを見ると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面粗さを分析する方法のフロー図が示されている。方法１０００は、図１の表面粗さ分析システム１０２を使用して実施することができる。方法１０００は、図１のワークピース１０８の表面１０６の表面粗さ１０４を分析するために使用され得る。方法１０００は、図２のワークピース２００の表面２０４の表面粗さ２０２を分析するために使用され得る。方法１０００は、図３のワークピース３０２の表面粗さ３１２を分析するために使用され得る。方法１０００は、図４のワークピース４０２の表面粗さ４２４を分析するために使用され得る。方法１０００は、図５のワークピース５０２の表面粗さ５２４を分析するために使用され得る。方法１０００は、図６のワークピース６０２の表面粗さ６２４を分析するために使用され得る。方法１０００は、図７のワークピース７０２の表面粗さ７２４を分析するために使用され得る。方法１０００は、図８のワークピース８０２の表面粗さ８１８を分析するために使用され得る。方法１０００は、表面粗さ分析システム９００を使用して、図９のワークピース９０２の表面粗さを分析するために実施することができる。

方法１０００は、ワークピースの材料機械パラメータを受信する（動作１００２）。材料機械パラメータは、任意の所望の材料機械パラメータ（例えば、せん断係数、密度、弾性係数、又は任意の他の所望の材料機械パラメータ）を含む。方法１０００は、材料機械パラメータを使用して、ワークピースの中へと送信されるソース信号のための信号パラメータを決定する（動作１００４）。信号パラメータを決定するために、材料機械パラメータを使用して、効果的な波伝搬が決定される。ワークピースのための入射波周波数が決定される。入射波長は、入射波周波数の関数である。

方法１０００は、閾値の表面波を受信する幾つかの波センサが、粗さ閾値内の表面粗さを示すように、幾つかの波発生器からの幾つかの波センサの所定距離を決定する（動作１００５）。その後、方法１０００は終了する。

幾つかの例示的な実施例では、方法１０００は、材料機械パラメータを使用して、遮断波長を決定し、遮断波長は、入射波長に対する表面波長の比率であり、所定距離は、遮断波長に基づいて決定される（動作１００７）。幾つかの例示的な実施例では、方法１０００は、パルサー及び波発生器を使用して、信号パラメータを有するソース信号をワークピースの中へと送信する（動作１００６）。方法１０００は、幾つかの波センサの出力に基づいて、ワークピースの表面粗さが、粗さ幅又は粗さ高さのうちの少なくとも１つのための粗さ閾値内にあるかを判定する（動作１００８）。

幾つかの例示的な実施例では、方法１０００は、ソース信号をソース位置においてワークピースの中へと送信するために、波発生器をワークピースに対して配向する（動作１０１０）。ソース位置は、ワークピースの表面の任意の所望に位置にある。幾つかの例示的な実施例では、波発生器を配向させることは、波発生器を表面に音響的に連結することを含む。幾つかの例示的な実施例では、波発生器は、ワークピースの表面と接触している。幾つかの例示的な実施例では、波発生器は、非接触型超音波発生器である。

幾つかの例示的な実施例では、方法１０００は、幾つかの波センサのうちの少なくとも１つの波センサをワークピースに対して配向し、ソース位置から所定距離の波を感知する（動作１０１２）。所定距離は、超音波分析システムによって計算された遮断波長に基づいて選択される。遮断波長は、入射波長に対する表面波長の比率である。種々の粗さプロファイルに対して遮断波長をカスタマイズすることができる。幾つかの例示的な実施例では、λ_{ｓｕｒｆａｃｅ}／λ_ｗａｖｅ＝０．５である場合、遮断閾値である。

幾つかの例示的な実施例では、方法１０００は、幾つかの波センサが、ソース位置から少なくとも２つの異なる距離で波を感知するために配向されるように、幾つかの波センサをワークピースに対して配向する（動作１０１４）。幾つかの例示的な実施例では、一連の波センサは、波発生器から種々の距離にある。幾つかの波センサが少なくとも２つの異なる距離で波を感知するように配向されている場合、表面粗さが表面に位置し得る。例示的な一実施例では、一連の波センサ４１４を用いて、図４で動作１０１４が実行される。別の例示的な実施例では、一連の波センサ６１８、一連の波センサ６２０、又は一連の波センサ６２２のうちの少なくとも１つを使用して、図６で動作１０１４が実行される。さらに別の例示的な実施例では、一連の波センサ７１４を用いて、図７で動作１０１４が実行される。

幾つかの例示的な実施例では、ワークピースの表面粗さが、粗さ閾値内にあるかを判定することは、幾つかの波センサの出力に基づいて、ワークピースの複数の位置における表面粗さが、粗さ幅又は粗さ高さのうちの少なくとも１つのための粗さ閾値内にあるかを判定することを含む（動作１０１８）。幾つかの例示的な実施例では、ワークピースの複数の位置の表面粗さが、粗さ閾値内にあるか判定することが、ワークピースの第２の方向に広がっている複数の位置の表面粗さが、粗さ閾値内にあるかを判定することを含み、第２の方向が、少なくとも２つの異なる距離にわたって延在する（動作１０２０）。これらの例示的な実施例では、幾つかの位置の各々は、第２の方向に分離されている一連の波センサのそれぞれの波センサに関連付けられている。

幾つかの例示的な実施例では、方法１０００は、複数のパルサー及び複数の波発生器を使用して、信号パラメータを有する複数のソース信号をワークピースの複数のソース位置においてワークピースの中へと送信し、ソース信号をワークピースの中へと送信することは、ワークピースの中へと送信される複数のソース信号のうちの１つである（動作１０１６）。幾つかの例示的な実施例では、動作１０１６は、図５において、波発生器５１０、波発生器５１１、及び波発生器５１２によって実行され、ワークピース５０２の中にソース信号を送信する。これらの例示的な実施例では、波発生器５１０、波発生器５１１、及び波発生器５１２は、第１の方向５２６に離間された複数のソース位置において複数のソース信号を送信する。幾つかの例示的な実施例では、動作１０１６は、図６において、波発生器６１０、波発生器６１１、及び波発生器６１２によって実行され、ワークピース６０２の中にソース信号を送信する。これらの例示的な実施例では、波発生器６１０、波発生器６１１、及び波発生器６１２は、第１の方向６３４に離間された複数のソース位置において複数のソース信号を送信する。幾つかの例示的な実施例では、ワークピースの表面粗さが、粗さ閾値内にあるかを判定することは、幾つかの波センサの出力に基づいて、ワークピースの複数の位置における表面粗さが、粗さ幅又は粗さ高さのうちの少なくとも１つのための粗さ閾値内にあるかを判定することを含む（動作１０２２）。

幾つかの例示的な実施例では、複数の位置が、ワークピースの第１の方向に広がり、複数のソース信号が、第１の方向においてワークピースにわたって広がる（動作１０２４）。幾つかの例示的な実施例では、複数の位置が、表面の第１の方向において表面にわたって広がっている。これらの幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器及び関連付けられた幾つかの波センサは、第１の方向において分離している。

幾つかの例示的な実施例では、複数の位置が、表面の第１の方向及び第２の方向において表面にわたって広がっている。これらの幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波発生器が、第１の方向にわたって広がり、幾つかの波センサが、第１の方向と第２の方向の両方にわたって広がり、波センサのネットワークを形成する。これらの例示的な実施例では、波センサのネットワークは、波センサのグリッドとも呼ばれる。

これより図１１Ａ及び１１Ｂを見ると、例示的な実施形態に係る、ワークピースの表面粗さを分析する方法のフロー図が示されている。方法１０００は、図１の表面粗さ分析システム１０２を使用して実施することができる。方法１１００は、図１のワークピース１０８の表面１０６の表面粗さ１０４を分析するために使用され得る。方法１１００は、図２のワークピース２００の表面２０４の表面粗さ２０２を分析するために使用され得る。方法１１００は、図３のワークピース３０２の表面粗さ３１２を分析するために使用され得る。方法１１００は、図４のワークピース４０２の表面粗さ４２４を分析するために使用され得る。方法１１００は、図５のワークピース５０２の表面粗さ５２４を分析するために使用され得る。方法１１００は、図６のワークピース６０２の表面粗さ６２４を分析するために使用され得る。方法１１００は、図７のワークピース７０２の表面粗さ７２４を分析するために使用され得る。方法１１００は、図８のワークピース８０２の表面粗さ８１８を分析するために使用され得る。方法１１００は、表面粗さ分析システム９００を使用して、図９のワークピース９０２の表面粗さを分析するために実施することができる。

方法１１００は、ワークピースの表面粗さを分析するために幾つかの波発生器によってワークピースの中へ送信されるソース信号のための信号パラメータを決定する（動作１１０１）。方法１１００は、ワークピースの材料機械パラメータを用いて遮断波長を決定し、遮断波長は、入射波長に対する表面波長の比率である（動作１１０２）。方法１１００は、遮断波長を使用して、閾値の表面波を受信する幾つかの波センサが、粗さ閾値内の表面粗さを示すように、幾つかの波発生器からの幾つかの波センサの所定距離を決定する（動作１１０３）。その後、方法１１００は終了する。

幾つかの例示的な実施例では、方法１１００は、遮断波長に基づいて、幾つかの波発生器のそれぞれの波発生器から少なくとも所定距離で波を感知するために、幾つかの波センサをワークピースに対して位置付けする（動作１１０４）。幾つかの例示的な実施例では、方法１１００は、幾つかの波発生器を使用して、幾つかのソース位置で信号パラメータを有する幾つかのソース信号をワークピースの中へと送信する（動作１１０８）。幾つかの例示的な実施例では、方法１１００は、センサ出力を生成するために、幾つかの波センサによって表面波を感知する（動作１１１０）。幾つかの例示的な実施例では、方法１１００は、センサ出力に基づいて、ワークピースの表面粗さが、粗さ閾値内にあるかを判定する（動作１１１２）。

幾つかの波センサによって感知された表面波が、最小強度値を満たした場合、表面粗さは粗さ閾値内にある（動作１１１８）。表面波が最小強度値を満たした場合、応答するように幾つかの波センサによって生成された信号が信号閾値を満たす。
信号とノイズを区別するために信号閾値が設定される。

幾つかの例示的な実施例では、表面粗さが粗さ閾値内にあるかを判定することは、幾つかの波センサの出力に基づいて、ワークピースの複数の位置における表面粗さが、粗さ幅又は粗さ高さのうちの少なくとも１つのための粗さ閾値内にあるかを判定することを含む（動作１１２０）。

幾つかの例示的な実施例では、幾つかの波センサを位置付けすることは、幾つかの波センサが、幾つかの波発生器のうちの波発生器から少なくとも２つの異なる距離で波を感知するために配向されるように、幾つかの波センサをワークピースに対して位置付けすることを含む（動作１１１４）。これらの例示的な実施例では、幾つかの波センサは、波発生器から複数の距離で位置付けされた一連の波センサを含む。一連の波センサが存在する場合、複数の位置を表面粗さに関して分析することができる。幾つかの例示的な実施例では、ワークピースの複数の位置の表面粗さが、粗さ閾値内にあるか判定することは、ワークピースの第２の方向に広がっている複数の位置の表面粗さが、粗さ閾値内にあるかを判定することを含み、第２の方向は、少なくとも２つの異なる距離にわたって延在する（動作１１２２）。

幾つかの例示的な実施例では、方法１１００は、複数のパルサー及び複数の波発生器を使用して、信号パラメータを有する複数のソース信号をワークピースの複数のソース位置においてワークピースの中へと送信し、ソース信号をワークピースの中へと送信することは、ワークピースの中へと送信される複数のソース信号のうちの１つである（動作１１１６）。幾つかの例示的な実施例では、ワークピースの表面粗さが、粗さ閾値内にあるかを判定することは、幾つかの波センサの出力に基づいて、ワークピースの複数の位置における表面粗さが、粗さ幅又は粗さ高さのうちの少なくとも１つのための粗さ閾値内にあるかを判定することを含む（動作１１２４）。幾つかの例示的な実施例では、複数の位置が、ワークピースの第１の方向に広がり、複数のソース信号が、第１の方向においてワークピースにわたって広がる（動作１１２６）。

本書において、「およそ（approximately）」、「約（about）」、及び「実質的に（substantially）」という用語は、依然として所望の機能を実施し得るか、又は所望の結果を実現し得る、規定された量に近い量を表す。例えば、「およそ」、「約」、及び「実質的に」という用語は、規定の量の、１０％未満以内、５％未満以内、１％未満以内、０．１％未満以内、及び、０．０１％未満以内の量を表し得る。

本明細書で使用される場合、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１つ又は複数の種々の組み合わせを使用してもよく、列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされ得ることを意味する。例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、アイテムＡ、アイテムＡ及びアイテムＢ、又はアイテムＢを含み得る。この例はまた、アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ、又はアイテムＢ及びアイテムＣも含み得る。言うまでもなく、これらのアイテムのいずれかの組み合わせが存在してもよい。他の例では、「〜のうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、「２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、及び１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢ及び７個のアイテムＣ」、又は他の適切な組み合わせであり得る。アイテムは、特定の対象物、物体、又はカテゴリであってもよい。換言すると、「〜のうちの少なくとも１つ」とは、アイテムの任意の組み合わせや、幾つかのアイテムを、列挙された中から使用できることを意味しているが、列挙されたアイテムのすべてが必要なわけではない。

図示した種々の実施形態におけるフロー図及びブロック図は、例示的な実施形態の装置及び方法の幾つか可能な実装形態の構造、機能、及び動作を示す。これに関し、フロー図又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、又は動作若しくはステップの一部分のうちの、少なくとも１つを表わし得る。

例示的な実施形態の幾つかの代替的な実装形態では、ブロックにて記載された１つ又は複数の機能は、図に記載された順序から外れて行われることがある。例えば、場合によっては、連続して示されている２つのブロックが、関連する機能に応じて、実質的に同時に実行されてもよく、又は逆順に実施されることもあり得る。さらに、フロー図又はブロック図に示されたブロックに加えて、他のブロックを追加してもよい。幾つかのブロックは、オプションであってもよい。例えば、動作１０１０から動作１０２４は、オプションであってもよい。別の例として、動作１１１４から動作１１２６は、オプションであってもよい。

本開示の例示的な実施形態は、図１２に示す航空機の製造及び保守方法１２００、及び図１３に示す航空機１３００に関連して説明され得る。まず図１２を参照すると、航空機の製造及び保守方法が、例示的な実施形態に従って図示されている。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１２００は、図１３の航空機１３００の仕様及び設計１２０２、並びに材料の調達１２０４を含み得る。

製造段階では、構成要素及びサブアセンブリの製造１２０６、並びに航空機１３００のシステムインテグレーション１２０８が行われる。その後、航空機１３００は、認可及び納品１２１０を経て、運航１２１２に供される。顧客による運航１２１２の間、航空機１３００は、定期的な整備及び保守１２１４（改造、再構成、改修、並びにその他の整備及び保守を含み得る）がスケジューリングされる。

航空機の製造及び保守方法１２００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行され得る。これらの実施例では、オペレータは、顧客であってもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、限定されないが、任意の数の航空機製造業者、及び主要システムの下請業者を含み、第三者は、限定されないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などを含み得る。

ここで図１３を参照すると、例示的な実施形態が実装され得る航空機の図が示されている。この実施例では、航空機１３００は、図１２の航空機の製造及び保守方法１２００によって製造され、複数のシステム１３０４及び内装１３０６を有する機体１３０２を含み得る。システム１３０４の例には、推進システム１３０８、電気システム１３１０、油圧システム１３１２、及び環境システム１３１４の１つ又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。

本明細書で具現化される装置及び方法は、航空機の製造及び保守方法１２００の諸段階のうちの少なくとも１つの段階で用いられ得る。１つ又は複数の例示的な実施形態は、図１２の構成要素及びサブアセンブリの製造１２０６、システムインテグレーション１２０８、運航１２１２、又は整備及び保守１２１４において使用され得る。方法１３００は、図１の表面粗さ分析システム１０２を使用して分析される構造体を含み得る。構成要素及びサブアセンブリの製造１２０６の間に図１の表面粗さ分析システム１０２を使用して、構成要素及びサブアセンブリの製造１２０６の間に製造されたワークピースの表面粗さを分析することができる。一例として、方法１０００又は方法１１００を構成要素及びサブアセンブリの製造１２０６の間に使用して、構造体の表面粗さを分析することができる。幾つかの例示的な実施例では、図１の表面粗さ分析システム１０２を、図１２の運航１２１２、又は整備及び保守１２１４の間に使用して、運航１２１２の間に生じた任意の表面粗さを分析することができる。幾つかの例示的な実施例では、図１の表面粗さ分析システム１０２を使用して検査される構造体は、航空機１３００の構成要素である。

例示的な実施例は、製造用途の後に、粗さについて表面を検査する方法を提供する。表面音響波は、一連のトランスデューサによって生成され、表面に沿って伝搬する。表面粗さ分析システムは、レイリー波の伝搬のための所定の遮断閾値を決定する。これは、表面粗さの種類を示す。この遮断は、空間的な表面のうねりと音波長との特定の比率に対して生じる。結果として生じる波の減衰と減退の検出が表面粗さを特徴付ける。

例示的な実施例は、製造工程においてインラインで使用され得る。例示的な実施例をインラインで使用することにより、表面粗さ分析システムからの結果を用いて、製造設備又は工程を調節することができる。例えば、例示的な実施例をインラインで使用することにより、製造設備のメンテナンス又は洗浄の時間を特定することができる。例示的な実施例は、特に、付加製造技術で形成された、３Ｄプリントされた構成要素の品質測定において効果的なアプローチである。別の例として、例示的な実施例を使用することにより、付加製造工程の材料堆積率の調節を合図して、必要とされる製品品質を達成することができる。さらに別の実施例として、例示的な実施例を使用することにより、さらなる製造工程の前に、再加工又は洗浄のためにワークピースを特定することができる。

例示的な実施例は、製造工程の間の表面粗さパラメータを特徴付ける高周波数超音波レイリー波を使用した、新規のインライン超音波検査技法を示す。粗さ測定に使用される入射波励起の周波数は、機械特性構造に基づいて調節される。当該方法は、表面の粗さを特徴付けるために表面波エネルギーの損失及び減衰を用いる。幾つかの例示的な実施例では、表面粗さプロファイルを測定するために、波速度変化率のような他の波パラメータを使用してもよい。

レイリー波の伝達は、種々の材料特性を有する構造体の粗さ表面の品質測定のために使用することができる。表面波伝搬の減衰及び減退の率を用いて、粗さ強度に起因して波形が形成されない遮断比が判定される。幾つかの例示的な実施例では、λ_{ｓｕｒｆａｃｅ}／λ_ｗａｖｅ＝０．５である場合、遮断比（cut-off ratio）は閾値にある。種々の粗さプロファイルに対して遮断波長及び検査の効果的周波数をカスタマイズすることができる。

さらに、本開示は、以下の条項に係る実施形態を含む。

条項１
表面粗さ分析システム（１０２）であって、ワークピース（１０８）のための材料機械パラメータ（１３０）を受信し、幾つかの波発生器（１２４）によって送信されるソース信号（１３４）のための入射表面波信号パラメータ（１３２）を決定し、閾値の表面波（１６４）を受信する幾つかの波センサ（１２６）が、粗さ閾値（１６５）内の表面粗さ（１０４）を示すように、前記幾つかの波発生器（１２４）からの前記幾つかの波センサ（１２６）の所定距離（１６０）を決定するように構成された超音波分析システム（１２８）を備えている表面粗さ分析システム（１０２）。

条項２
前記超音波分析システム（１２８）が、前記材料機械パラメータ（１３０）を用いて遮断波長（１３６）を決定するようにさらに構成され、前記遮断波長（１３６）が、入射波長（１４０）に対する表面波長（１３８）の比率であり、前記所定距離（１６０）が、前記遮断波長（１３６）に基づいて決定される、条項１に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項３
前記遮断波長（１３６）が、約０．５である、条項２に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項４
前記信号パラメータ（１３２）を有するソース信号（１３４）をワークピース（１０８）の中へと送信するように構成された前記幾つかの波発生器（１２４）、及び
前記幾つかの波発生器（１２４）から少なくとも前記所定距離（１６０）で位置付けされた前記幾つかの波センサ（１２６）
をさらに備えている、条項１から３のいずれか一項に記載の表面粗さ分析システム。

条項５
前記幾つかの波センサ（１２６）が、一連の波センサ（１６６）を備え、前記一連の波センサ（１６６）の各波センサ（１５６、１６８）が、前記ワークピース（１０８）の表面（１０６）の第２の方向（１６２）において前記幾つかの波発生器（１２４）の波発生器（１４６）から異なる距離（１５８、１７０）を有する、条項４に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項６
前記幾つかの波発生器（１２４）が、第１の方向（１７２）において前記ワークピース（１０８）の表面（１０６）にわたって離間された複数の波発生器（１４６、１４８）を備えている、条項４に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項７
前記幾つかの波センサ（１２６）が、ワークピース（１０８）からの表面波（１５４）を検出するために前記幾つかの波発生器（１２４）から少なくとも所定距離（１６０）で位置付けされ、前記所定距離（１６０）が、前記超音波分析システム（１２８）によって計算された遮断波長（１３６）に基づいて選択される、条項４に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項８
前記幾つかの波センサ（１２６）によって感知された表面波（１６４）に基づいて、前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）未満であるかを判定するように構成された粗さ評価器（１８０）をさらに備えている、条項４に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項９
ワークピース（１０８）の表面粗さを分析する方法（１０００）であって、
前記ワークピース（１０８）の材料機械パラメータ（１３０）を受信すること（１００２）と、
前記材料機械パラメータ（１３０）を使用して、ワークピース（１０８）の中へと送信されるソース信号（１３４）のための信号パラメータ（１３２）を決定すること（１００４）と、
閾値の表面波（１６４）を受信する幾つかの波センサ（１２６）が、粗さ閾値（１６５）内の表面粗さ（１０４）を示すように、幾つかの波発生器（１２４）からの前記幾つかの波センサ（１２６）の所定距離（１６０）を決定すること（１００５）
を含む方法。

条項１０
前記材料機械パラメータ（１３０）を使用して、遮断波長（１３６）を決定すること（１００７）をさらに含み、前記遮断波長（１３６）が、入射波長（１４０）に対する表面波長（１３８）の比率であり、前記所定距離（１６０）が、前記遮断波長（１３６）に基づいて決定される、条項９に記載の方法。

条項１１
複数のパルサー（１７８）及び複数の波発生器（１４６、１４８）を使用して、前記信号パラメータ（１３２）を有する複数のソース信号（１５０）をワークピース（１０８）の複数のソース位置において前記ワークピース（１０８）の中へと送信することをさらに含み、
前記ソース信号（１３４）を前記ワークピース（１０８）の中へと送信することが、前記ワークピース（１０８）の中へと送信される前記複数のソース信号（１５０）のうちの１つであり、
前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）内であるかを判定することが、前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の複数の位置における前記表面粗さ（１０４）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）のうちの少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することを含む、条項１０に記載の方法（１０００）。

条項１２
前記複数の位置が、前記ワークピース（１０８）の第１の方向（１７２）に広がり、前記複数のソース信号（１５０）が、前記第１の方向（１７２）において前記ワークピース（１０８）にわたって広がる、条項１１に記載の方法（１０００）。

条項１３
パルサー（１７８）及び波発生器（１４６）を使用して、前記信号パラメータ（１３２）を有する前記ソース信号（１３４）を前記ワークピース（１０８）の中へと送信すること（１００６）と、
前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）のうちの少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定すること（１００８）
をさらに含む、条項９から１２のいずれか一項に記載の方法。

条項１４
前記ソース信号（１３４）をソース位置（１５２）において前記ワークピース（１０８）へと送信するために、前記波発生器（１４６）を前記ワークピース（１０８）に対して配向すること（１０１０）と、
前記ソース位置（１５２）から所定距離（１６０）で波を感知するために、前記幾つかの波センサ（１２６）のうちの少なくとも１つの波センサを前記ワークピース（１０８）に対して配向する（１０１２）こと
をさらに含む、条項１３に記載の方法（１０００）。

条項１５
前記幾つかの波センサ（１２６）が、前記ソース位置（１５２）から少なくとも２つの異なる距離で波を感知するために配向されるように、前記幾つかの波センサ（１２６）を前記ワークピース（１０８）に対して配向すること（１０１４）をさらに含む、請求項１４に記載の方法（１０００）。

条項１６
前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することが、前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の複数の位置における前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）の少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定すること（１０１８）を含む、条項１５に記載の方法（１０００）。

条項１７
前記ワークピース（１０８）の複数の位置（４３４、４３６、４３８）の前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ閾値（１６５）内にあるか判定することが、前記ワークピース（１０８）の第２の方向（１６２、４１６）に広がっている複数の位置（４３４、４３６、４３８）の表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することを含み、前記第２の方向（１６２、４１６）が、少なくとも２つの異なる距離（４２８、４３０、４３２）にわたって延在する（１０２０）、条項１６に記載の方法（１０００）。

条項１８
ワークピース（１０８）の表面粗さを分析する方法（１１００）であって、
前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）のための幾つかの波発生器（１２４）によって、ワークピース（１０８）の中へと送信されるソース信号（１３４）のための信号パラメータ（１３２）を決定すること（１１０１）と、
前記ワークピース（１０８）の材料機械パラメータ（１３０）を用いて遮断波長（１３６）を決定することであって、当該遮断波長（１３６）が、入射波長（１４０）に対する表面波長（１３８）の比率である、遮断波長（１３６）を決定すること（１１０２）と、
閾値の表面波（１６４）を受信する幾つかの波センサ（１２６）が、粗さ閾値（１６５）内の表面粗さ（１０４）を示すように、前記幾つかの波発生器（１２４）からの前記幾つかの波センサ（１２６）の所定距離（１６０）を決定すること（１１０３）
を含む方法（１１００）。

条項１９
前記遮断波長（１３６）に基づいて、前記幾つかの波発生器（１２４）のそれぞれの波発生器（１４６）から少なくとも所定距離（１６０）で波を感知するために、幾つかの波センサ（１２６）を前記ワークピース（１０８）に対して位置付けすること（１１０４）と、
前記幾つかの波発生器（１２４）を使用して、前記信号パラメータ（１３２）を有する幾つかのソース信号（１３４）を幾つかのソース位置（１５２）において前記ワークピース（１０８）の中に送信すること（１１０８）と、
センサ出力を生成するために、前記幾つかの波センサ（１２６）によって表面波を感知すること（１１１０）と、
前記センサ出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定すること（１１１２）
をさらに含む、条項１８に記載の方法（１１００）。

条項２０
前記幾つかの波センサ（１２６）によって感知された前記表面波が、最小強度値を満たした場合、前記表面粗さ（１０４）は粗さ閾値（１６５）内にある（１１１８）、条項１８又は１９に記載の方法（１１００）。

条項２１
前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することが、前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の複数の位置における前記表面粗さ（１０４）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）の少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定すること（１１２０）を含む、条項１８から２０のいずれか一項に記載の方法（１１００）。

条項２２
前記幾つかの波センサ（１２６）を位置付けすることは、前記幾つかの波センサ（１２６）が、前記幾つかの波発生器（１２４）のうちの波発生器（１４６）から少なくとも２つの異なる距離で波を感知するために配向されるように、前記幾つかの波センサ（１２６）を前記ワークピース（１０８）に対して位置付けすること（１１１４）を含む、請求項１８から２１のいずれか一項に記載の方法（１１００）。

条項２３
前記ワークピース（１０８）の複数の位置の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）内にあるか判定することが、前記ワークピース（１０８）の第２の方向（１６２）に広がっている複数の位置の表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することを含み、前記第２の方向（１６２）が、少なくとも２つの異なる距離にわたって延在する（１１２２）、条項２２に記載の方法（１１００）。

条項２４
複数のパルサー（１７８）及び複数の波発生器（１４６、１４８）を使用して、前記信号パラメータ（１３２）を有する複数のソース信号（１５０）を前記ワークピース（１０８）の複数のソース位置において前記ワークピース（１０８）の中へと送信すること（１１１６）をさらに含み、
前記ソース信号（１３４）を前記ワークピース（１０８）の中へと送信することが、前記ワークピース（１０８）の中へと送信される前記複数のソース信号（１５０）のうちの１つであり、
前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）内であるかを判定することが、前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の複数の位置における前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）のうちの少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定すること（１１２４）を含む、条項１８から２３のいずれか一項に記載の方法（１１００）。

条項２５
前記複数の位置が、前記ワークピース（１０８）の第１の方向（１７２）に広がり、前記複数のソース信号（１５０）が、前記第１の方向（１７２）において前記ワークピース（１０８）にわたって広がる（１１２６）、条項２４に記載の方法（１１００）。

条項２６
表面粗さ分析システム（１０２）であって、
ワークピース（１０８）のための材料機械パラメータ（１３０）を受信し、幾つかの波発生器（１２４）によって送信されるソース信号（１３４）のための入射表面波信号パラメータ（１３２）を決定し、閾値の表面波（１６４）を受信する幾つかの波センサ（１２６）が、粗さ閾値（１６５）内の表面粗さ（１０４）を示すように、前記幾つかの波発生器（１２４）からの前記幾つかの波センサ（１２６）の所定距離（１６０）を決定するように構成された超音波分析システム（１２８）、
前記信号パラメータ（１３２）を有するソース信号（１３４）をワークピース（１０８）の中へと送信するように構成された前記幾つかの波発生器（１２４）、
前記幾つかの波発生器（１２４）から少なくとも前記所定距離（１６０）で位置付けされた前記幾つかの波センサ（１２６）、及び
前記幾つかの波センサ（１２６）によって感知された表面波（１６４）に基づいて、前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）未満であるかを判定するように構成された粗さ評価器（１８０）
を備えている表面粗さ分析システム（１０２）。

条項２７
前記幾つかの波センサ（１２６）が、一連の波センサ（１６６）を備え、前記一連の波センサ（１６６）の各波センサ（１５６、１６８）が、前記ワークピース（１０８）の表面（１０６）の第２の方向（１６２）において前記幾つかの波発生器（１２４）の波発生器（１４６）から異なる距離（１５８、１７０）を有する、条項２６に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項２８
前記幾つかの波発生器（１２４）が、第１の方向（１７２）において前記ワークピース（１０８）の表面（１０６）にわたって離間された複数の波発生器（１４６、１４８）を備えている、条項２６又は２７に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項２９
前記幾つかの波センサ（１２６）が、ワークピース（１０８）からの表面波（１５４）を検出するために前記幾つかの波発生器（１２４）から少なくとも所定距離（１６０）で位置付けされ、前記所定距離（１６０）が、前記超音波分析システム（１２８）によって計算された遮断波長（１３６）に基づいて選択される、条項２６から２８のいずれか一項に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項３０
前記遮断波長（１３６）が、約０．５である、条項２９に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。

条項３１
表面粗さ分析システム（１０２）であって、
信号パラメータ（１３２）を有するソース信号（１３４）をワークピース（１０８）の中へと送信するように構成された幾つかの波発生器（１２４）であって、前記ワークピース（１０８）において表面波を生成するために、前記信号パラメータ（１３２）が計算される、幾つかの波発生器（１２４）、
前記ワークピース（１０８）から表面波を受信するように配向され、前記幾つかの波発生器（１２４）から少なくとも所定距離（１６０）で位置付けされた幾つかの波センサ（１２６）であって、前記所定距離（１６０）は、当該幾つかの波センサ（１２６）において閾値の表面波（１６４）を受信することが、粗さ閾値（１６５）内の表面粗さ（１０４）を示す、波センサ（１２６）、及び
前記幾つかの波センサ（１２６）によって感知された表面波（１６４）の存在又は不在に基づいて、前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）未満であるかを判定するように構成された粗さ評価器（１８０）
を備えている表面粗さ分析システム（１０２）。

種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が自明となろう。さらに、種々の例示的な実施形態は、それ以外の例示的な実施形態と比較して、異なる特徴を提供し得る。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び説明されている。

Claims (15)

1. 表面粗さ分析システム（１０２）であって、
   ワークピース（１０８）のための材料機械パラメータ（１３０）を受信し、幾つかの波発生器（１２４）によって送信されるソース信号（１３４）のための入射表面波信号パラメータ（１３２）を決定し、閾値の表面波（１６４）を受信する幾つかの波センサ（１２６）が、粗さ閾値（１６５）内の表面粗さ（１０４）を示すように、前記幾つかの波発生器（１２４）からの前記幾つかの波センサ（１２６）の所定距離（１６０）を決定するように構成された超音波分析システム（１２８）
   を備えている表面粗さ分析システム（１０２）。
2. 前記超音波分析システム（１２８）が、前記材料機械パラメータ（１３０）を用いて遮断波長（１３６）を決定するようにさらに構成され、前記遮断波長（１３６）が、入射波長（１４０）に対する表面波長（１３８）の比率であり、前記所定距離（１６０）が、前記遮断波長（１３６）に基づいて決定される、請求項１に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。
3. 前記遮断波長（１３６）が、約０．５である、請求項２に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。
4. 前記信号パラメータ（１３２）を有するソース信号（１３４）をワークピース（１０８）の中へと送信するように構成された前記幾つかの波発生器（１２４）、及び
   前記幾つかの波発生器（１２４）から少なくとも前記所定距離（１６０）で位置付けされた前記幾つかの波センサ（１２６）
   をさらに備えている、請求項１から３のいずれか一項に記載の表面粗さ分析システム。
5. 前記幾つかの波センサ（１２６）が、一連の波センサ（１６６）を備え、前記一連の波センサ（１６６）の各波センサ（１５６、１６８）が、前記ワークピース（１０８）の表面（１０６）の第２の方向（１６２）において前記幾つかの波発生器（１２４）の波発生器（１４６）から異なる距離（１５８、１７０）を有し、又は任意選択的に、前記幾つかの波発生器（１２４）が、第１の方向（１７２）において前記ワークピース（１０８）の表面（１０６）にわたって離間された複数の波発生器（１４６、１４８）を備えている、請求項４に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。
6. 前記幾つかの波センサ（１２６）が、ワークピース（１０８）からの表面波（１５４）を検出するために前記幾つかの波発生器（１２４）から少なくとも所定距離（１６０）で位置付けされ、前記所定距離（１６０）が、前記超音波分析システム（１２８）によって計算された遮断波長（１３６）に基づいて選択される、請求項４に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。
7. 前記幾つかの波センサ（１２６）によって感知された表面波（１６４）に基づいて、前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）未満であるかを判定するように構成された粗さ評価器（１８０）をさらに備えている、請求項４に記載の表面粗さ分析システム（１０２）。
8. ワークピース（１０８）の表面粗さを分析する方法（１０００）であって、
   前記ワークピース（１０８）の材料機械パラメータ（１３０）を受信すること（１００２）と、
   前記材料機械パラメータ（１３０）を使用して、ワークピース（１０８）の中へと送信されるソース信号（１３４）のための信号パラメータ（１３２）を決定すること（１００４）と、
   閾値の表面波（１６４）を受信する幾つかの波センサ（１２６）が、粗さ閾値（１６５）内の表面粗さ（１０４）を示すように、幾つかの波発生器（１２４）からの前記幾つかの波センサ（１２６）の所定距離（１６０）を決定すること（１００５）
   を含む方法。
9. 前記材料機械パラメータ（１３０）を使用して、遮断波長（１３６）を決定すること（１００７）をさらに含み、前記遮断波長（１３６）が、入射波長（１４０）に対する表面波長（１３８）の比率であり、前記所定距離（１６０）が、前記遮断波長（１３６）に基づいて決定される、請求項８に記載の方法。
10. 複数のパルサー（１７８）及び複数の波発生器（１４６、１４８）を使用して、前記信号パラメータ（１３２）を有する複数のソース信号（１５０）をワークピース（１０８）の複数のソース位置において前記ワークピース（１０８）の中へと送信することをさらに含み、
    前記ソース信号（１３４）を前記ワークピース（１０８）の中へと送信することは、前記ワークピース（１０８）の中へと送信される前記複数のソース信号（１５０）のうちの１つであり、
    前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４）が、粗さ閾値（１６５）内であるかを判定することが、前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の複数の位置における前記表面粗さ（１０４）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）のうちの少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することを含む、請求項９に記載の方法（１０００）。
11. 前記複数の位置が、前記ワークピース（１０８）の第１の方向（１７２）に広がり、前記複数のソース信号（１５０）が、前記第１の方向（１７２）において前記ワークピース（１０８）にわたって広がる、請求項１０に記載の方法（１０００）。
12. パルサー（１７８）及び波発生器（１４６）を使用して、前記信号パラメータ（１３２）を有する前記ソース信号（１３４）を前記ワークピース（１０８）の中へと送信すること（１００６）と、
    前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）のうちの少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定すること（１００８）
    をさらに含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記ソース信号（１３４）をソース位置（１５２）において前記ワークピース（１０８）へと送信するために、前記波発生器（１４６）を前記ワークピース（１０８）に対して配向すること（１０１０）と、
    前記ソース位置（１５２）から所定距離（１６０）で波を感知するために、前記幾つかの波センサ（１２６）のうちの少なくとも１つの波センサを前記ワークピース（１０８）に対して配向する（１０１２）こと、又は任意選択的に
    前記幾つかの波センサ（１２６）が、前記ソース位置（１５２）から少なくとも２つの異なる距離で波を感知するために配向されるように、前記幾つかの波センサ（１２６）を前記ワークピース（１０８）に対して配向すること（１０１４）と
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法（１０００）。
14. 前記ワークピース（１０８）の前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することが、前記幾つかの波センサ（１２６）の出力に基づいて、前記ワークピース（１０８）の複数の位置における前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ幅（２０８）又は粗さ高さ（２０６）の少なくとも１つのための粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することを含む（１０１８）、請求項１３に記載の方法（１０００）。
15. 前記ワークピース（１０８）の複数の位置（４３４、４３６、４３８）の前記表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ閾値（１６５）内にあるか判定することが、前記ワークピース（１０８）の第２の方向（１６２、４１６）に広がっている複数の位置（４３４、４３６、４３８）の表面粗さ（１０４、２０２）が、粗さ閾値（１６５）内にあるかを判定することを含み、前記第２の方向（１６２、４１６）が、少なくとも２つの異なる距離（４２８、４３０、４３２）にわたって延在する（１０２０）、請求項１４に記載の方法（１０００）。

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