JP2022174434A - Defect detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、欠陥検出方法に関する。 The present disclosure relates to defect detection methods.
近年、複雑構造による性能向上を狙いとして、付加造形(AM:Additive Manufacturing)技術が着目され、電子ビームやレーザビームを使用した積層造形によって3次元造形物(3D造形品)を製造する装置が普及している。例えば、特許文献1には、積層造形において、成長部分の温度を監視し、その温度に基づいて照射するビーム出力を調整する装置が開示されている。
In recent years, with the aim of improving the performance of complex structures, attention has been focused on additive manufacturing (AM) technology, and equipment that manufactures three-dimensional objects (3D-modeled products) by layered manufacturing using electron beams and laser beams has become widespread. is doing. For example,
従来、複雑構造物を構築する際、複数の鋳鍛造品(鋳鍛造部品)を組み立てて構成するのが一般的である。この場合、鋳鍛造品における欠陥(割れ、ひけ巣等)に係る検査は、超音波探傷法、渦流探傷法、放射線透過法等の比較的簡便な方法を、鋳鍛造部品毎に適用することができた。 Conventionally, when constructing a complex structure, it is common to assemble a plurality of cast and forged parts (cast and forged parts). In this case, inspections related to defects (cracks, shrinkage cavities, etc.) in cast and forged products can be applied to each cast and forged component using relatively simple methods such as ultrasonic testing, eddy current testing, and radiographic methods. did it.
しかし、AM技術を用いた3D造形品では、金属粉を材料とした一体同時造形の為、中間生成物が無く、欠陥検査は最終形状で行う必要がある。この場合、前述のような簡便な検査方法では、最終形状の外表面から離隔した位置における欠陥評価は困難である。X線CTの活用による評価も考えられるが、大型な3D造形品には対応できないという問題がある。
また、最終形状で欠陥検査を行うため、内部欠陥の存在が判明した場合、再度最初から造形を行うこととなり、手戻りリスクが発生する。
これらを解決するには、造形中に内部欠陥を検出できることが重要である。特許文献1には、このような内部欠陥の問題を解決するための手法が開示されていない。
However, in 3D-modeled products using AM technology, there is no intermediate product because metal powder is used as a material for integral simultaneous molding, and defect inspection must be performed on the final shape. In this case, it is difficult to evaluate defects at positions distant from the outer surface of the final shape by the simple inspection method as described above. Evaluation using X-ray CT is also conceivable, but there is a problem that it cannot be applied to large 3D modeled products.
In addition, since the defect inspection is performed on the final shape, if the existence of internal defects is found, the molding must be repeated from the beginning, which creates the risk of rework.
To solve these problems, it is important to be able to detect internal defects during fabrication.
ところで、非接触で内部欠陥を検出する手法として、レーザ超音波法が知られている。レーザ超音波法は、検査対象物の表面にパルスレーザ光を照射することによって検査対象の表面を局所的に加熱し、熱膨張あるいはアブレーション作用によって超音波を発生させ、生じた超音波が検査対象内を伝搬した後、内部欠陥で反射又は散乱し、再び表面へ伝搬してきたものをレーザ干渉計などの検出装置により計測する技術である。 By the way, a laser ultrasonic method is known as a method for detecting internal defects without contact. In the laser ultrasonic method, the surface of the object to be inspected is locally heated by irradiating it with a pulsed laser beam, and ultrasonic waves are generated by thermal expansion or ablation. After propagating inside, it is reflected or scattered by internal defects, and then propagated to the surface again, which is measured by a detection device such as a laser interferometer.
レーザ超音波法による欠陥検出では、パルスレーザ光を照射した時の欠陥からの反射波を観測する必要がある。しかし、浅い位置にある(表面近傍の)欠陥を検査する場合、入射波による表面振動変位に、欠陥からの反射波が埋もれてしまう。そのため、3D造形中に発生する表面から浅い位置にある欠陥の検出には適用困難である。 In the defect detection by the laser ultrasonic method, it is necessary to observe the reflected wave from the defect when the pulsed laser beam is irradiated. However, when inspecting a shallow defect (near the surface), the reflected wave from the defect is buried in the surface vibration displacement caused by the incident wave. Therefore, it is difficult to apply to the detection of defects occurring at shallow positions from the surface during 3D modeling.
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、3D造形される対象物の内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供することを目的とする。 An object of at least one embodiment of the present disclosure is to provide a defect detection method suitable for detecting internal defects in an object to be 3D modeled in view of the above circumstances.
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出方法は、
対象物に対して、パルスレーザ光を照射して前記対象物中に超音波を発生させるステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動の特定の周波数成分に基づいて、前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を含む。
(1) A defect detection method according to at least one embodiment of the present disclosure,
a step of irradiating an object with a pulsed laser beam to generate ultrasonic waves in the object;
a step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object based on a specific frequency component of the vibration of the object based on the ultrasonic waves;
including.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、3D造形される対象物の内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供できる。 According to at least one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a defect detection method suitable for detecting internal defects in a 3D-printed object.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Several embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present disclosure, but are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
(欠陥検出装置を備える造形装置の全体構成)
以下、一実施形態に係る造形装置300について説明する。図1から図5は、それぞれの実施形態に係る造形装置300の構成を概略的に示す図である。なお、図1から図5において、コリメートレンズや集光レンズなどの光学系は省略する。以下の説明では、欠陥検出装置200を備える造形装置300について説明するが、欠陥検出装置200は造形装置300から独立した装置であってもよい。
(Overall Configuration of Modeling Device Equipped with Defect Detection Device)
A
図1から図5に示すように、造形装置300は、対象物Tを3D造形するためのビーム照射装置100と、内部欠陥を検出するための欠陥検出装置200と、を備える。造形装置300は、例えば、パウダーベッド方式の付加造形(AM)を行う装置である。なお、造形装置300は、LMD(Laser Metal Deposition)方式の造形を行う装置であってもよい。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
ビーム照射装置100は、造形装置300のベースプレート301上にパウダーベッド302として敷き詰められた原料粉303(例えば合金粉)に対して、エネルギービームB1を任意のCADに基づいた形状に沿って照射するように構成される(図5参照)。これにより、ビーム照射装置100は、原料粉を溶融固化させて、対象物Tを3D造形する。ビーム照射装置100は、エネルギービームB1として加工用のレーザ光を照射する装置である。また、造形装置300は、ガルバノミラー101を備えており、エネルギービームB1の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができる。ガルバノミラー101は備えていなくてもよい。
The
なお、ビーム照射装置100は、上記構成に限られない。例えば、ビーム照射装置100は、エネルギービームB1として電子ビームを照射する装置であってもよい。この場合、ガルバノミラーに置換して図示しない電子光学系を配してもよい。また、造形装置300は、ガルバノミラー101を備えていない構成であってもよい。例えば、造形装置300は、ビーム照射装置100自体を移動又は回転させてエネルギービームB1を走査させる構成であってもよい。
Note that the
図1から図5に示す実施形態では、欠陥検出装置200は、対象物Tにパルスレーザ光B2を照射するように構成されたパルスレーザ照射装置201と、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置202と、これらを制御するように構成された制御装置203とを備える。検出装置202は、次の各機能ブロックを備える。受信した超音波波形を蓄積する「時間波形蓄積メモリ」、超音波波形に窓関数を掛けて任意の波形を取り出す「窓関数による抽出部」、抽出した波形に対してFFT処理を行う「FFT処理部」、FFT処理結果を分析する「FFT結果分析部」、FFT処理結果値をマップ状にプロットする「計測結果マップ作成部」。FFT結果分析部は、周波数成分の総和、ある周波数範囲の最大振幅値、ある周波数のFFT振幅値、などを抽出する。パルスレーザ照射装置201は、対象物Tに対して、パルスレーザ光B2を照射して対象物T中に継続的に超音波を発生させる。パルスレーザ照射装置201は、反射波の強度が高くなるように、直上からパルスレーザ光B2を照射することが好ましい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the
図1から図5に示す実施形態では、検出装置202は、超音波に基づく対象物Tの表面の振動を検出するように構成される。また、検出装置202は、対象物Tの振動における特定の周波数成分に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するように構成される。内部欠陥は、空隙など表面からは見えない内部の造形不良である。
In the embodiments shown in FIGS. 1-5, the
図1から図3に示す実施形態では、検出装置202は、例えば、レーザ干渉計202Aを備えていてもよい。この場合、検出装置202は、レーザ光B3を対象物Tに照射して、その反射光を受光して対象物Tの表面の振動、すなわち変位を計測するように構成される。
In the embodiments shown in Figures 1-3, the
図1から図3に示す実施形態では、レーザ干渉計を備える構成に代えて、ドップラ振動計202Bを備えていてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a
図4及び図5に示す実施形態では、検出装置202は、レーザ干渉計202A等の非接触式の検出装置に代えて、対象物Tに直接接触させて使用することで振動を検出する探触子である接触式トランスデューサ202tと、データロガー202Dと備えていてもよい。
なお、図4に示すように、接触式トランスデューサ202tは、対象物Tの上面に設置してもよい。
また、図5に示すように、接触式トランスデューサ202tは、造形装置300のベースプレート301に設置してもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the
It should be noted that the
Also, as shown in FIG. 5, the
図1から図5に示す実施形態では、欠陥検出装置200は、例えば、フォトディテクタ206を備えていてもよい。フォトディテクタ206は、パルスレーザ光B2が対象物Tに照射されたタイミングを検出するためのものであり、検出信号が後述する制御装置203に入力されるように構成されている。
In the embodiments shown in FIGS. 1-5, the
図1から図5に示す実施形態では、欠陥検出装置200は、ガルバノミラー204をさらに備えていてもよい。この場合、ガルバノミラー204によって、パルスレーザ光B2又はレーザ光B3の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができる。
In the embodiments shown in FIGS. 1-5, the
図1に示す実施形態では、欠陥検出装置200は、ハーフミラー205を備えていてもよい。この場合、図1に示すように、ハーフミラー205を介してパルスレーザ光B2及びレーザ光B3をガルバノミラー204に入射させ、パルスレーザ光B2及びレーザ光B3の向きを変えるように構成することができる。かかる構成によれば、パルスレーザ光B2の照射位置と同じ位置にレーザ光B3を照射する場合に適している。
In the embodiment shown in FIG. 1,
なお、欠陥検出装置200は、ガルバノミラー204を備えていない構成であってもよい。例えば、欠陥検出装置200は、パルスレーザ照射装置201自体又は検出装置202自体を移動又は回転させてパルスレーザ光B2又はレーザ光B3を走査させる構成であってもよい。
Note that the
また、欠陥検出装置200は、ハーフミラー205を備えていない構成であってもよい。例えば、欠陥検出装置200は、ハーフミラー205の代わりにビームスプリッタを備えていてもよい。欠陥検出装置200は、ハーフミラー205及びビームスプリッタを備えていない構成であってもよく、例えば図2に示すように、パルスレーザ光B2及びレーザ光B3をそれぞれ独立して走査可能に構成されていてもよい。
図2に示す実施形態では、欠陥検出装置200は、ガルバノミラー204とは異なるガルバノミラー207を備えている。図2に示す実施形態では、ガルバノミラー204によってパルスレーザ光B2の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができ、ガルバノミラー204とは異なるガルバノミラー207によってレーザ光B3の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができる。
図2に示す実施形態によれば、パルスレーザ光B2の照射位置と同じ位置にレーザ光B3を照射することもできる。
Further, the
In the embodiment shown in FIG. 2, the
According to the embodiment shown in FIG. 2, it is also possible to irradiate the laser beam B3 at the same position as the irradiation position of the pulsed laser beam B2.
図3に示す実施形態では、欠陥検出装置200は、レーザ光B3を反射させるためのミラー208を備えている。図3に示す実施形態では、検出装置202からのレーザ光B3の対象物Tにおける照射位置は、予めミラー208の姿勢を調節することで設定された固定位置である。
In the embodiment shown in FIG. 3, the
制御装置203は、CPU(Central Processing Unit)RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等から構成される。制御装置203は、例えば、ROM又はRAMに記憶されているプログラムを実行することにより、装置全体の動作を制御する。また、制御装置203は、ROM又はRAMに後述する各種データ(例えば、対象物Tの設計情報、後述する欠陥検出方法に関するプログラムや各種の設定値等)を記憶する。
The
なお、制御装置203は、パルスレーザ照射装置201又は検出装置202と一体化されていてもよい。また、制御装置203は、ガルバノミラー204、207を制御するように構成されていてもよい。欠陥検出装置200は、制御装置203を備えていない構成であってもよい。例えば、制御装置203による自動制御の代わりに、ユーザが手動操作してもよい。
Note that the
(欠陥検出方法)
以下、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法について説明する。以下に説明する欠陥検出方法は、制御装置203の制御処理によって自動的に実行されてもよいし、一部の手順については制御装置203ではなくユーザの手動操作によって実行されてもよい。一実施形態に係る欠陥検出方法は、例えば、パウダーベッド方式の付加造形(AM)に適用される。なお、欠陥検出方法は、LMD方式等の他の方法で造形する場合の対象物に適用することも可能である。
(Defect detection method)
A defect detection method according to some embodiments will now be described. The defect detection method described below may be automatically executed by the control processing of the
発明者らが鋭意検討した結果、対象物Tにおける比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出する方法として、パルスレーザ光B2を照射して対象物T中に超音波を発生させ、この超音波に基づく対象物Tの振動における特定の周波数成分に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出できることが判明した。 As a result of diligent studies by the inventors, as a method for detecting the presence or absence of internal defects in a region relatively close to the surface of the object T, a pulsed laser beam B2 is irradiated to generate ultrasonic waves in the object T, and this It has been found that the presence or absence of an internal defect in the object T can be detected based on a specific frequency component in the vibration of the object T based on ultrasonic waves.
なお、対象物Tにパルスレーザ光B2を照射することで、対象物Tに縦振動を生じさせ、対象物Tの表面と内部欠陥との間で発生する縦振動の共振の有無に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出することもできる。
すなわち、対象物Tにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合、対象物Tの表面から検出すべき内部欠陥までの深さによって縦振動の共振周波数が変化する。この共振周波数に対応するようにパルスレーザの繰り返し周波数を設定してパルスレーザを繰り返し照射することで、縦振動の共振を発生させ、対象物Tの表面の振動が大きくなることが検出できれば内部欠陥が存在すると推定できる。
By irradiating the object T with the pulse laser beam B2, longitudinal vibration is generated in the object T, and based on the presence or absence of resonance of the longitudinal vibration generated between the surface of the object T and the internal defect, The presence or absence of internal defects in the object T can also be detected.
That is, when an internal defect exists in a region relatively close to the surface of the object T, the resonance frequency of longitudinal vibration changes depending on the depth from the surface of the object T to the internal defect to be detected. By setting the repetition frequency of the pulse laser so as to correspond to this resonance frequency and repeatedly irradiating the pulse laser, resonance of longitudinal vibration is generated. can be assumed to exist.
しかし、このような縦振動の共振は、対象物Tにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合に対象物Tに発生するたわみ振動と比べると振幅が小さく、且つ、周波数が高い。したがって、上記のような縦振動の共振は、ノイズに埋もれて検出し難い傾向にある。
そのため、対象物Tにおけるたわみ振動を利用すれば、対象物Tにおける内部欠陥を検出し易くなる。
However, the resonance of such longitudinal vibration has a smaller amplitude and a higher frequency than the flexural vibration that occurs in the object T when there is an internal defect in a region relatively close to the surface of the object T. Therefore, the resonance of the longitudinal vibration as described above tends to be buried in noise and difficult to detect.
Therefore, if the flexural vibration of the object T is used, internal defects in the object T can be easily detected.
発明者らが鋭意検討した結果、対象物Tにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合、内部欠陥の存在位置、すなわち対象物Tの表面からの距離や、内部欠陥の大きさに応じた固有振動数を有するたわみ振動が発生することを見出した。そして発明者らは、この固有振動数における振幅を抽出し、該振幅の大きさに基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出できることを見出した。
そこで、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、以下のようにして対象物Tにおける内部欠陥を検出するようにしている。
なお、後述する内部欠陥を検出する処理は、付加造形によって3D造形する場合において、1層毎に実施する。但し、必ずしも1層でなく、複数の層が積層されるごとでもよい。1層の厚さは、材質毎に異なるが、一般的には50um~100umである。「複数の層」とは、例えば、5層のように任意の数に設定される。
このように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、付加造形によって3D造形される途中の対象物Tについて内部欠陥の有無を検出するとよい。3D造形途中で、内部欠陥を検出するため、大きな手戻りが発生するリスクを軽減することができる。
As a result of diligent studies by the inventors, when an internal defect exists in a region relatively close to the surface of the object T, the position of the internal defect, that is, the distance from the surface of the object T and the size of the internal defect It was found that a flexural vibration with a corresponding natural frequency is generated. The inventors extracted the amplitude at this natural frequency, and found that the presence or absence of an internal defect in the object T can be detected based on the magnitude of the amplitude.
Therefore, in defect detection methods according to some embodiments, an internal defect in the object T is detected as follows.
Note that the process of detecting an internal defect, which will be described later, is performed for each layer when 3D modeling is performed by additive modeling. However, the number of layers is not necessarily one, and a plurality of layers may be laminated. The thickness of one layer varies depending on the material, but is generally 50 μm to 100 μm. A “plurality of layers” is set to an arbitrary number such as five layers, for example.
As described above, in the defect detection method according to some embodiments, it is preferable to detect the presence or absence of an internal defect in the object T that is being 3D-modeled by additive manufacturing. Since internal defects are detected during 3D modeling, the risk of large rework can be reduced.
図6は、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法の手順を示すフローチャートである。一実施形態に係る欠陥検出方法は、超音波発生ステップS10と、振動計測ステップS20と、内部欠陥検出ステップS30と、修復ステップS40とを備えている。
図7は、対象物Tの内部欠陥を模式的に示した図である。本図において欠陥は空隙の場合を示している。但し、欠陥には図示しない割れ、融合不良など、その他の表面からは見えない内部造形不良の形態も含む。
FIG. 6 is a flow chart illustrating the steps of a defect detection method according to some embodiments. A defect detection method according to one embodiment includes an ultrasonic generation step S10, a vibration measurement step S20, an internal defect detection step S30, and a repair step S40.
FIG. 7 is a diagram schematically showing an internal defect of the object T. As shown in FIG. In this figure, the defects are voids. However, the defect also includes other forms of internal molding defects that cannot be seen from the surface, such as cracks and fusion defects (not shown).
(超音波発生ステップS10)
超音波発生ステップS10は、対象物Tに対して、パルスレーザ光B2を照射して対象物T中に超音波を発生させるステップである。
超音波発生ステップS10では、制御装置203は、パルスレーザ光B2を対象物Tに照射し、パルスレーザ光B2が照射された部位の急激な熱膨張と収縮により超音波を発生させる。
(Ultrasonic wave generation step S10)
The ultrasonic wave generation step S10 is a step of irradiating the object T with the pulsed laser beam B2 to generate ultrasonic waves in the object T. As shown in FIG.
In the ultrasonic wave generating step S10, the
超音波発生ステップS10におけるパルスレーザ光B2の照射回数は、1回であるが、複数回であってもよい。なお、パルスレーザ光B2の対象物Tにおける照射位置は、パルスレーザ光B2の照射期間中、不動である。また、パルスレーザ光B2の照射回数が複数回であっても、各回におけるパルスレーザ光B2の対象物Tにおける照射位置は同一の位置である。
パルスレーザ光B2のビーム径は、検出しようとする内部欠陥の大きさSと同程度であるとよく、例えば数百μmである。ここでいう内部欠陥の大きさとは、内部欠陥を対象物Tの表面から見たときの大きさのことである。なお、パルスレーザ光B2のビーム径を上記の大きさに設定するために、欠陥検出装置200はビーム径調整レンズを備えていてもよいが、ビーム径調整レンズを備えることは必須ではない。
パルスレーザ光B2のパルス幅は、10n秒以上1000n秒以下であるとよい。
The number of times of irradiation with the pulsed laser beam B2 in the ultrasonic wave generation step S10 is one, but may be plural times. It should be noted that the irradiation position of the pulsed laser beam B2 on the object T is stationary during the irradiation period of the pulsed laser beam B2. Further, even if the pulsed laser beam B2 is irradiated a plurality of times, the irradiation position on the object T of the pulsed laser beam B2 is the same position each time.
The beam diameter of the pulsed laser beam B2 is preferably about the same as the size S of the internal defect to be detected, for example several hundred μm. The size of the internal defect here means the size of the internal defect when viewed from the surface of the object T. FIG. In order to set the beam diameter of the pulsed laser beam B2 to the above size, the
The pulse width of the pulsed laser beam B2 is preferably 10 ns or more and 1000 ns or less.
超音波発生ステップS10において、上述したような照射条件でパルスレーザ光B2を対象物Tに照射することで、対象物Tに超音波を発生させることができる。
このようにして発生した超音波は、比較的広帯域の振動である。そのため、対象物Tの表面からの距離dや内部欠陥の大きさSに応じて対象物Tの固有振動数が異なっていても、この固有振動数のたわみ振動が卓越して発生させることができる。
In the ultrasonic wave generating step S10, ultrasonic waves can be generated on the object T by irradiating the object T with the pulsed laser beam B2 under the irradiation conditions as described above.
The ultrasonic waves generated in this manner are relatively broadband vibrations. Therefore, even if the natural frequency of the object T differs according to the distance d from the surface of the object T and the size S of the internal defect, the flexural vibration of this natural frequency can be remarkably generated. .
(振動計測ステップS20)
振動計測ステップS20は、超音波に基づく対象物Tの表面の振動を検出するステップである。
振動計測ステップS20では、制御装置203は、対象物Tの表面の振動を検出装置202に検出させる。
(Vibration measurement step S20)
The vibration measurement step S20 is a step of detecting vibration of the surface of the object T based on ultrasonic waves.
In the vibration measurement step S20, the
図1、図2、及び図3に示す実施形態では、レーザ干渉計202A又はドップラ振動計202Bによって超音波に基づく対象物Tの表面の振動を非接触で検出できる。
図1に示す実施形態では、パルスレーザ光B2の照射位置とレーザ光B3の照射位置とが同じ位置となる。また、図2に示す実施形態では、ガルバノミラー204、207の姿勢制御によって、パルスレーザ光B2の照射位置と同じ位置にレーザ光B3を照射することができる。
超音波励振点と、受信点の近接化が可能になる為、これにより、対象物Tの検査面が小さい場合や、対象物Tが複雑な場合であっても、対象物Tの表面の振動を検出できる。
また、図1及び図2に示す実施形態において、パルスレーザ光B2の照射位置とレーザ光B3の照射位置とが同じ位置であれば、パルスレーザ光B2の照射位置からレーザ光B3の照射位置までの振動の伝達時間を考慮しなくてもよくなる。これにより、後述する内部欠陥検出ステップS30における演算負荷を低減できる。
In the embodiments shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
In the embodiment shown in FIG. 1, the irradiation position of the pulse laser beam B2 and the irradiation position of the laser beam B3 are the same position. In addition, in the embodiment shown in FIG. 2, the attitude control of the
Since the ultrasonic excitation point and the reception point can be brought closer to each other, even if the inspection surface of the object T is small or the object T is complicated, the vibration of the surface of the object T can be minimized. can be detected.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, if the irradiation position of the pulse laser beam B2 and the irradiation position of the laser beam B3 are the same position, the distance from the irradiation position of the pulse laser beam B2 to the irradiation position of the laser beam B3 It becomes unnecessary to consider the transmission time of the vibration of . As a result, the calculation load in the internal defect detection step S30, which will be described later, can be reduced.
図1に示す実施形態では、パルスレーザ光B2とレーザ光B3とを同軸で照射できる。これにより、対象物Tが複雑な構造であっても、レーザ光B3が対象物Tの一部によって遮られることを回避して対象物Tの表面の振動を検出できる。 In the embodiment shown in FIG. 1, the pulsed laser beam B2 and the laser beam B3 can be coaxially irradiated. As a result, even if the object T has a complicated structure, it is possible to detect the vibration of the surface of the object T while avoiding the laser beam B3 being blocked by a part of the object T.
図2に示す実施形態では、ガルバノミラー204、207の姿勢制御によって、パルスレーザ光B2の照射位置とレーザ光B3の照射位置とが常に一定の距離を保つように照射することができる。これにより、パルスレーザ光B2の照射によるノイズが検出されるタイミングと、上述した固有振動数での振幅が検出されるタイミングとをずらすことができ、固有振動数での振幅を検出し易くなる。また、図2に示す実施形態では、パルスレーザ光B2の照射位置とレーザ光B3の照射位置とが常に一定の距離を保つように照射することにより、パルスレーザ光B2の照射位置とレーザ光B3の照射位置との距離が変化する場合と比べて、後述する内部欠陥検出ステップS30における演算負荷を低減できる。 In the embodiment shown in FIG. 2, the position of the pulse laser beam B2 and the irradiation position of the laser beam B3 can always be kept at a constant distance by controlling the attitudes of the galvano mirrors 204 and 207 . This makes it possible to shift the timing of detecting noise due to the irradiation of the pulsed laser beam B2 and the timing of detecting the amplitude at the natural frequency described above, making it easier to detect the amplitude at the natural frequency. Further, in the embodiment shown in FIG. 2, the irradiation position of the pulse laser beam B2 and the irradiation position of the laser beam B3 are irradiated so that the irradiation position of the pulse laser beam B2 and the irradiation position of the laser beam B3 always maintain a constant distance. The calculation load in the internal defect detection step S30, which will be described later, can be reduced as compared with the case where the distance from the irradiation position of is changed.
図3に示す実施形態では、上述したように、検出装置202からのレーザ光B3の対象物Tにおける照射位置は、予めミラー208の姿勢を調節することで設定された固定位置である。そのため、レーザ光B3の対象物Tにおける照射位置の表面の状態が不変であるため、対象物Tの表面の振動を安定して検出できる。
また、図3に示す実施形態では、ガルバノミラー207の姿勢制御を行わなくてもよくなるので、制御装置203における演算負荷を抑制できる。
In the embodiment shown in FIG. 3, as described above, the irradiation position on the object T of the laser beam B3 from the
Moreover, in the embodiment shown in FIG. 3, since the attitude control of the
このように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法において、レーザ干渉計202A又はドップラ振動計202Bによって対象物Tの表面の振動を検出するようにしてもよい。
これにより、内部欠陥の有無を非接触で検出することができる。
Thus, in the defect detection method according to some embodiments, the vibration of the surface of the object T may be detected by the
Thereby, the presence or absence of an internal defect can be detected without contact.
図4及び図5に示す実施形態では、接触式トランスデューサ202tによって超音波に基づく対象物Tの表面の振動を直接検出できる。これにより、レーザ干渉計202A又はドップラ振動計202Bに対象物Tの表面の振動を非接触で検出する場合と比べて、良好な感度で対象物Tの表面の振動を検出できる。
図4に示す実施形態では、接触式トランスデューサ202tを対象物Tの上面に設置するので、パルスレーザ光B2の照射位置と接触式トランスデューサ202tとの距離を比較的接近できるので、さらに良好な感度で対象物Tの表面の振動を検出できる。
図5に示す実施形態では、接触式トランスデューサ202tを造形装置300のベースプレート301に設置するので、対象物Tの検査面が小さい場合や、対象物Tが複雑な場合等、接触式トランスデューサ202tを対象物Tの上面に設置することが困難な場合であっても、対象物Tの振動を検出できる。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the
In the embodiment shown in FIG. 4, since the
In the embodiment shown in FIG. 5, since the
(内部欠陥検出ステップS30)
内部欠陥検出ステップS30は、超音波に基づく対象物Tの振動の特定の周波数成分の振幅に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップである。
図8は、内部欠陥検出ステップS30における後述する処理に係る検出装置202の機能ブロックを示す図である。検出装置202は、時間波形蓄積メモリ202a、窓関数による抽出部202b、FFT処理部202c、FFT結果分析部202d、マップ作成部(計測結果マップ作成部)202eの各機能ブロックを仮想的に有している。
内部欠陥検出ステップS30では、検出装置202は、次のようにして対象物Tの内部欠陥の有無を検出する。
まず、検出装置202は、時間波形蓄積メモリ202aにて、フォトディテクタ206で検出したパルスレーザ光B2の照射タイミングを基準として、該照射タイミング以降の予め設定された期間内に検出装置202で検出した振動の情報を検出装置202から取得する。
図9Aは、上述のようにして検出装置202から取得した振動の振幅を示すグラフの一例である。
(Internal defect detection step S30)
The internal defect detection step S30 is a step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object T based on the amplitude of a specific frequency component of vibration of the object T based on ultrasonic waves.
FIG. 8 is a diagram showing functional blocks of the
In the internal defect detection step S30, the
First, the
FIG. 9A is an example of a graph showing the amplitude of vibration obtained from the
次いで、検出装置202は、窓関数による抽出部202bにて、上述のようにして検出装置202から取得した振動の情報から、内部欠陥の有無の検出に必要な振動の情報を抽出する。
図9Bは、内部欠陥の有無の検出に必要な情報を抽出した後の振動を示すグラフの一例である。
Next, the
FIG. 9B is an example of a graph showing vibration after extracting information necessary for detecting the presence or absence of internal defects.
具体的には、窓関数による抽出部202bは、上述のようにして検出装置202から取得した振動の情報から、第1到達波についての振動の情報を抽出する。すなわち、窓関数による抽出部202bは、上述のようにして検出装置202から取得した振動の情報から、第1到達波を検出した期間に相当する振動の情報を抽出する。図9Bに示す例では、窓関数による抽出部202bは、上述のようにして検出装置202から取得した振動の情報から、フォトディテクタ206で検出したパルスレーザ光B2の照射タイミングを0秒として、該照射タイミング以降、5.0μ秒経過時までの振動の情報を抽出する。
なお、上述した第1到達波についての振動の情報の抽出方法は一例であり、他の方法で第1到達波についての振動の情報を抽出してもよい。
また、窓関数による抽出部202bは、該照射タイミング以降、5.0μ秒経過時までの振動の情報を抽出する際、パルスレーザ光B2の照射によるノイズを除くべく、該照射タイミング以降、所定の期間の振動の情報は取得対象から外す。図9Bに示す例では、制御装置203は、該照射タイミング以降、0.5μ秒経過時までの振動の情報は取得しない。
Specifically, the
Note that the method of extracting vibration information about the first reaching wave described above is an example, and the vibration information about the first reaching wave may be extracted by another method.
Further, when extracting vibration information from the irradiation timing until 5.0 μsec has elapsed, the window function-based
上述のようにして抽出した第1到達波についての振動の情報には、対象物Tの表面近傍の内部欠陥の存在に起因した固有周波数によるたわみ振動と、表面波成分とを含んでいる。そこで、検出装置202は、FFT処理部202cにて、該固有周波数によるたわみ振動を抽出すべく、上述のようにして抽出した第1到達波についての振動の情報に対してFFT(Fast Fourier Transform)処理を行う。
図9Cは、FFT処理の処理結果を表すグラフの一例である。
対象物Tにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合、比較的低い周波数の範囲内で卓越している周波数成分の振幅が発生する。この周波数の範囲は、内部欠陥の形状、内部欠陥の位置、対象物Tの材質等によって決まるが、例えば0.5MHz以上5.0MHz以下の範囲となることがある。
そこで、FFT結果分析部202dは、上述したFFT処理の処理結果において、上述したような比較的低い周波数の範囲内の振幅のピークを検出し、そのピーク値を取得する。FFT結果分析部202dは、該ピーク値が予め設定された閾値を超えている場合、パルスレーザ光B2の照射位置の直下に内部欠陥が存在していると判断する。
図9Cに示す例では、1.20MHzにおいて比較的大きな振幅のピークが認められる。
なお、FFT結果分析部202dは、FFT処理部202cにおけるFFT処理の結果の総和や、特定の周波数の時のFFT振幅値等に基づいて内部欠陥の有無を判断するようにしてもよい。
The vibration information about the first reaching wave extracted as described above includes the flexural vibration due to the natural frequency caused by the existence of the internal defect near the surface of the object T and the surface wave component. Therefore, the
FIG. 9C is an example of a graph representing the result of FFT processing.
If there is an internal defect in a relatively superficial region of the object T, then amplitudes of frequency components that predominate in the relatively low frequency range occur. The range of this frequency is determined by the shape of the internal defect, the position of the internal defect, the material of the object T, etc., and may be, for example, in the range of 0.5 MHz or more and 5.0 MHz or less.
Therefore, the FFT
In the example shown in FIG. 9C, a relatively large amplitude peak is observed at 1.20 MHz.
The FFT
このように、上述した一実施形態に係る欠陥検出方法において、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、内部欠陥の形状、内部欠陥の位置、対象物Tの材質等によって決まる周波数成分に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。
これにより、対象物Tにおける比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出できる。
As described above, in the defect detection method according to the above-described embodiment, in the step (S30) of detecting the presence or absence of an internal defect in the object T, the shape of the internal defect, the position of the internal defect, the material of the object T, etc. It is preferable to detect the presence or absence of an internal defect in the object T based on the determined frequency component.
This makes it possible to detect the presence or absence of an internal defect in a region of the object T relatively close to the surface.
なお、検出装置202は、パルスレーザ光B2の照射位置をずらしながら、上述した超音波発生ステップS10から内部欠陥検出ステップS30を繰り返し実施することで、対象物Tの表面の全面に亘り、比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出する。
The
検出装置202は、マップ作成部202eにて、対象物Tの表面上の位置と、FFT結果分析部202dが取得した上記ピーク値との関係を示すマップを作成する。すなわち、マップ作成部202eは、FFT処理結果値をマップ状にプロットすることで上記マップを作成する。
図10は、マップ作成部202eにおいて作成された上記マップの一例を示す図である。図10に示すマップでは、上記ピーク値の分布を上記ピーク値に応じた濃度で表している。
なお、マップ作成部202eは、FFT結果分析部202dがFFT処理部202cにおけるFFT処理の結果の総和を取得した場合には、この総和と、対象物Tの表面上の位置との関係を示すマップを作成する。
また、マップ作成部202eは、FFT結果分析部202dが特定の周波数のFFT振幅値を取得した場合には、このFFT振幅値と、対象物Tの表面上の位置との関係を示すマップを作成する。
The
FIG. 10 is a diagram showing an example of the map created by the
Note that when the FFT
Further, when the FFT
上述した一実施形態に係る欠陥検出方法は、対象物Tに対して、パルスレーザ光B2を照射して対象物T中に超音波を発生させるステップ(S10)と、上記超音波に基づく対象物Tの振動における卓越している周波数成分の振幅に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)と、を含む。
これにより、内部欠陥が対象物Tの表層に位置する場合においても内部欠陥を検出できる。また、パルスレーザ光B2を用いているため、探触子を介して対象物Tに超音波を発生させる方法に比べて、小さなスポット径で超音波を発生させることができる。その結果、照射方向から見た計測面が点、線、面のいずれであっても、内部欠陥を検出可能である。したがって、3D造形される対象物の内部欠陥の検出に適している。
The defect detection method according to the above-described embodiment comprises a step of irradiating an object T with a pulsed laser beam B2 to generate ultrasonic waves in the object T (S10); and detecting the presence or absence of an internal defect in the object T based on the amplitude of the dominant frequency component in the vibration of T (S30).
Thereby, even when the internal defect is located on the surface layer of the object T, the internal defect can be detected. In addition, since the pulsed laser beam B2 is used, it is possible to generate ultrasonic waves with a small spot diameter compared to the method of generating ultrasonic waves on the object T through a probe. As a result, internal defects can be detected regardless of whether the measurement plane viewed from the irradiation direction is a point, a line, or a plane. Therefore, it is suitable for detecting internal defects in an object to be 3D modeled.
また、上述した一実施形態に係る欠陥検出方法において、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、対象物Tのたわみ振動の領域にある周波数成分の振幅に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。
これにより、比較的容易に内部欠陥を検出できる。
Further, in the defect detection method according to the above-described embodiment, in the step of detecting the presence or absence of internal defects in the object T (S30), based on the amplitude of the frequency component in the flexural vibration region of the object T, the object It is preferable to detect the presence or absence of internal defects in the object T.
This makes it possible to detect internal defects relatively easily.
上述した一実施形態に係る欠陥検出方法において、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、対象物Tのたわみ振動の内、内部欠陥に起因する固有振動数における振幅を抽出し、該振幅の大きさに基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。
これにより、比較的容易に内部欠陥を検出できる。
In the defect detection method according to the embodiment described above, in the step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object T (S30), the amplitude of the natural frequency caused by the internal defect is extracted from the flexural vibration of the object T. Then, the presence or absence of an internal defect in the object T may be detected based on the magnitude of the amplitude.
This makes it possible to detect internal defects relatively easily.
上述した一実施形態に係る欠陥検出方法において、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、対象物Tのたわみ振動の内、第1到達波における周波数成分の振幅に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。
これにより、対象物Tの内部欠陥の検出精度を向上できる。
In the defect detection method according to the embodiment described above, in the step of detecting the presence or absence of internal defects in the object T (S30), of the flexural vibration of the object T, based on the amplitude of the frequency component in the first reaching wave , the presence or absence of an internal defect in the object T may be detected.
Thereby, the detection accuracy of the internal defect of the object T can be improved.
(修復ステップS40)
修復ステップS40は、付加造形の積層によって3D造形される造形中の対象物Tについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の直下層を溶融するステップである。
幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、内部欠陥検出ステップS30において内部欠陥の存在が検出された場合に修復ステップS40を実施する。
すなわち、幾つかの実施形態では、付加造形の積層によって3D造形される造形中の対象物Tについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の直下層を溶融してもよい。「次層と次層の直下層を溶融する」とは、内部欠陥の上に位置する上層とともに内部欠陥を含む層を溶融することを意味する。
(Repair step S40)
In the repairing step S40, when an internal defect is detected in the object T that is being 3D-modeled by lamination of additive manufacturing, the internal defect is repaired when forming the next layer at a position directly above the internal defect. It is the step of melting the layer and the layer immediately below the next layer.
In the defect detection method according to some embodiments, the repair step S40 is performed when the presence of an internal defect is detected in the internal defect detection step S30.
That is, in some embodiments, when an internal defect is detected in an object T that is being 3D-modeled by lamination of additive manufacturing, the internal defect is repaired when forming the next layer at a position directly above the internal defect. The next layer and the layer immediately below the next layer may be melted so as to "Melting the next layer and the layer immediately below the next layer" means melting the layer containing the internal defect along with the upper layer located above the internal defect.
表面から深い場所に位置する内部欠陥を修復することは困難である。この点、修復ステップS40を実施することで、次層を形成するときに内部欠陥を修復するため、積層が進んで内部欠陥が表面から離れる前に修復を行うため、適切に修復することができる。 It is difficult to repair internal defects located deep below the surface. In this regard, by performing the repair step S40, since the internal defect is repaired when forming the next layer, the internal defect is repaired before the internal defect is separated from the surface as the lamination progresses, so it is possible to repair appropriately. .
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出方法は、対象物Tに対して、パルスレーザ光B2を照射して対象物T中に超音波を発生させるステップ(S10)と、上記超音波に基づく対象物Tの振動における卓越している特定の周波数成分に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)と、を含む。
The contents described in each of the above embodiments are understood as follows, for example.
(1) A defect detection method according to at least one embodiment of the present disclosure includes a step of irradiating an object T with a pulsed laser beam B2 to generate ultrasonic waves in the object T (S10); a step of detecting the presence or absence of internal defects in the object T based on a prominent specific frequency component in the vibration of the object T based on sound waves (S30).
上記(1)の方法によれば、内部欠陥が対象物Tの表層に位置する場合においても内部欠陥を検出できる。また、パルスレーザ光B2を用いているため、探触子を介して対象物Tに超音波を発生させる方法に比べて、小さなスポット径で超音波を発生させることができる。その結果、照射方向から見た計測面が点、線、面のいずれであっても、内部欠陥を検出可能である。したがって、3D造形される対象物の内部欠陥の検出に適している。 According to the method (1) above, the internal defect can be detected even when the internal defect is located on the surface layer of the object T. FIG. In addition, since the pulsed laser beam B2 is used, it is possible to generate ultrasonic waves with a small spot diameter compared to the method of generating ultrasonic waves on the object T through a probe. As a result, internal defects can be detected regardless of whether the measurement plane viewed from the irradiation direction is a point, a line, or a plane. Therefore, it is suitable for detecting internal defects in an object to be 3D modeled.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の方法において、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、対象物Tのたわみ振動の領域にある周波数成分に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。 (2) In some embodiments, in the method (1) above, in the step of detecting the presence or absence of internal defects in the object T (S30), based on frequency components in the flexural vibration region of the object T , the presence or absence of an internal defect in the object T may be detected.
上記(2)の方法によれば、比較的容易に内部欠陥を検出できる。 According to the method (2) above, internal defects can be detected relatively easily.
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の方法において、
対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、上記周波数成分の総和、又は、特定の周波数成分のFFT振幅値、の内の少なくとも1つに基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。
(3) In some embodiments, in the method of (2) above,
In the step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object T (S30), the internal defect in the object T is detected based on at least one of the sum of the frequency components or the FFT amplitude value of a specific frequency component. It is preferable to detect the presence or absence of
上記(2)の方法によれば、比較的容易に内部欠陥を検出できる。 According to the method (2) above, internal defects can be detected relatively easily.
(4)幾つかの実施形態では、上記(2)又は(3)の方法において、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、対象物Tのたわみ振動の内、内部欠陥に起因する固有振動数における振幅を抽出し、該振幅の大きさに基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。 (4) In some embodiments, in the method (2) or (3) above, in the step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object T (S30), of the flexural vibration of the object T, the internal defect , and the presence or absence of internal defects in the object T may be detected based on the magnitude of the amplitude.
上記(4)の方法によれば、比較的容易に内部欠陥を検出できる。 According to the method (4) above, internal defects can be detected relatively easily.
(5)幾つかの実施形態では、上記(2)乃至(4)の何れかの方法において、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するステップ(S30)では、対象物Tのたわみ振動の内、第1到達波における周波数成分の振幅に基づいて、対象物Tの内部欠陥の有無を検出するとよい。 (5) In some embodiments, in any one of the methods (2) to (4) above, in the step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object T (S30), the flexural vibration of the object T , the presence or absence of an internal defect in the object T may be detected based on the amplitude of the frequency component in the first arriving wave.
上記(5)の方法によれば、対象物Tの内部欠陥の検出精度を向上できる。 According to the method (5) above, the detection accuracy of internal defects of the object T can be improved.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかの方法において、レーザ干渉計202A又はドップラ振動計202Bによって上記超音波に基づく対象物Tの表面の振動を検出するステップ(S20)、を含むとよい。
(6) In some embodiments, in any one of the methods (1) to (5) above, the
上記(6)の方法によれば、パルスレーザ光B2を用いて超音波を発生させ、レーザ干渉計202A又はドップラ振動計202Bを用いてその超音波に基づく振動を検出するため、内部欠陥の有無を非接触で検出することができる。
According to the above method (6), the pulsed laser beam B2 is used to generate ultrasonic waves, and the
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)の方法において、振動を検出するステップ(S20)では、対象物Tにおけるパルスレーザ光B2の照射位置と同じ位置にレーザ干渉計202A又はドップラ振動計202Bのレーザ光B3を照射するとよい。
(7) In some embodiments, in the method of (6) above, in the step of detecting vibration (S20), the
上記(7)の方法によれば、対象物Tの検査面が小さい場合や、対象物Tが複雑な場合であっても、対象物Tの表面の振動を検出できる。 According to the method (7) above, even if the inspection surface of the object T is small or the object T is complicated, the vibration of the surface of the object T can be detected.
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(7)の何れかの方法において、付加造形によって3D造形される途中の対象物Tについて内部欠陥の有無を検出するとよい。 (8) In some embodiments, in any one of the above methods (1) to (7), it is preferable to detect the presence or absence of internal defects in the object T that is being 3D-modeled by additive manufacturing.
上記(8)の方法によれば、3D造形途中で、内部欠陥を検出するため、大きな手戻りが発生するリスクを軽減することができる。 According to the method (8) above, since an internal defect is detected during 3D modeling, it is possible to reduce the risk of large rework.
(9)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(8)の何れかの方法において、付加造形の積層によって3D造形される造形中の対象物Tについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の直下層を溶融するステップ(S40)、を含むとよい。 (9) In some embodiments, in any one of the methods (1) to (8) above, when an internal defect is detected in the object T that is being 3D-modeled by lamination of additive manufacturing, the internal fusing (S40) the next layer and the layer immediately below the next layer so as to repair the internal defect when forming the next layer at the position directly above the defect.
表面から深い場所に位置する内部欠陥を修復することは困難である。この点、上記(9)の方法によれば、次層を形成するときに内部欠陥を修復するため、積層が進んで内部欠陥が表面から離れる前に修復を行うため、適切に修復することができる。 It is difficult to repair internal defects located deep below the surface. In this regard, according to the above method (9), since the internal defect is repaired when forming the next layer, the internal defect is repaired before the internal defect is separated from the surface as the lamination progresses. can.
100 ビーム照射装置
200 欠陥検出装置
201 パルスレーザ照射装置
202 検出装置
202A レーザ干渉計
202B ドップラ振動計
202D データロガー
202t 接触式トランスデューサ
203 制御装置
206 フォトディテクタ
300 造形装置
100
Claims (9)
前記超音波に基づく前記対象物の振動の特定の周波数成分に基づいて、前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を含む欠陥検出方法。 a step of irradiating an object with a pulsed laser beam to generate ultrasonic waves in the object;
a step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object based on a specific frequency component of the vibration of the object based on the ultrasonic waves;
defect detection method comprising:
請求項1に記載の欠陥検出方法。 2. The defect detection according to claim 1, wherein in the step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object, the presence or absence of an internal defect in the object is detected based on the frequency component in the flexural vibration region of the object. Method.
請求項2に記載の欠陥検出方法。 In the step of detecting the presence or absence of internal defects in the object, based on at least one of the amplitude of the frequency component, the sum of the frequency components, or the FFT amplitude value of a specific frequency component, the object 3. The defect detection method according to claim 2, wherein the presence or absence of an internal defect is detected.
請求項2又は3に記載の欠陥検出方法。 In the step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object, an amplitude at a natural frequency caused by the internal defect is extracted from the flexural vibration of the object, and based on the magnitude of the amplitude, the object is 4. The defect detection method according to claim 2 or 3, wherein the presence or absence of an internal defect is detected.
請求項2乃至4の何れか一項に記載の欠陥検出方法。 The step of detecting the presence or absence of an internal defect in the object detects the presence or absence of the internal defect in the object based on the amplitude of the frequency component in the first reaching wave of the flexural vibration of the object. 5. The defect detection method according to any one of 2 to 4.
を含む
請求項1乃至5の何れか一項に記載の欠陥検出方法。 detecting vibrations of the surface of the object based on the ultrasonic waves by a laser interferometer or Doppler vibrometer;
The defect detection method according to any one of claims 1 to 5, comprising:
請求項6に記載の欠陥検出方法。 7. The defect detection method according to claim 6, wherein, in the step of detecting the vibration, the laser beam of the laser interferometer or the Doppler vibrometer is irradiated to the same position on the object as the irradiation position of the pulsed laser beam.
請求項1乃至7の何れか一項に記載の欠陥検出方法。 8. The defect detection method according to any one of claims 1 to 7, wherein the presence or absence of the internal defect is detected for the object that is being 3D-modeled by additive manufacturing.
を含む
請求項1乃至8の何れか一項に記載の欠陥検出方法。 When the internal defect is detected in the object being 3D-modeled by lamination of additive manufacturing, the next layer is formed so as to repair the internal defect when forming the next layer at a position directly above the internal defect. and melting the layer immediately below the next layer;
The defect detection method according to any one of claims 1 to 8, comprising:
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