【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋳物の内部空洞を検査する装置に関し、特に検査の信頼性を向上させることのできる鋳物の内部空洞検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳物の内部空洞の有無の検査は、人がハンマー等を使って打撃し、その音を聞き判断するという、熟練者の官能検査に頼ってきた。
【０００３】
また、打音により対象物の状態の判定を行う打音判定装置として、例えば壁部のタイルの剥離の判定を行う特開平６−３３３６号公報に示されたものがある。これは、打撃装置によりタイルの貼り付けられた壁を打撃し、発生する打撃音を検出して電気信号に変換し、帯域フィルタを通して診断に関係する所定の周波数帯域の成分を抽出する。この抽出された交流状態の信号電圧の波高値が所定の基準値を超えていないかどうかを判定し、超えた場合、画面表示装置に警報を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、人の判断による場合は、測定者の勘や技能により診断結果に差異が生じる。また、従来の打音判定装置においては、打撃により発生した音圧信号における周波数帯域の最大レベルの周波数、すなわち主成分となる周波数の音圧を比較しているだけであるので、複合周波数を特徴とする打音の判定では主成分以外の周波数に異常の特徴が現れる場合には正確に異常を検出することができず、鋳物の固定状態の判定を的確に行うことができなかった。
【０００５】
また、周波数帯域の最大レベルを評価対象としているため、打音の特徴でもある、瞬間的に大きく発生した音圧と余韻が長くレベルの低い音圧とを区別することができないという問題があった。これらのため、上記のような打音判定装置を鋳物の内部空洞の検査に適用しようとしても、的確に検出することは困難であった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、次のような鋳物の内部空洞検査装置を得ることを目的とする。
ａ．打撃により発生した振動の状態と基準状態とを比較して判定の信頼性を向上させることができる。
ｂ．安価で高速処理ができる。
ｃ．小形化でき、条件の変更に柔軟に対応できる。
【０００７】
ｄ．対象物に加えられる外力のばらつきの影響を防止できる。
ｅ．周囲からの騒音やノイズによる影響を防止できる。
また、さらなる改良として、
ｆ．適正範囲を外れた外力を与えた場合や入力が適正レンジを超えたことを知ることができる。
ｇ．増幅器の増幅率を適切な値に容易に設定できる。
ｈ．振動基準値を容易かつ的確に設定でき、判定の信頼性を向上させることができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、この発明にかかる鋳物の内部空洞検査装置においては、外力を加えられた鋳物から発生する振動を振動信号として検出する信号検出手段と、振動信号を複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換する変換手段と、時系列信号の最大値を周波数帯域毎に抽出する抽出手段と、各最大値をあらかじめ設定された周波数帯域毎の振動基準値と比較する比較手段とを設けたものである。
振動信号を複数の周波数帯域毎の時系列信号に変換し、この各時系列信号における最大値を各々抽出するので、振動信号の周波数分解能が向上するとともに、時系列信号のなかから感度よく最大値を抽出できる。従って、打撃の特徴でもある発生直後の大きな音あるいは振動の特徴を的確に把握して比較を行うことができる。
【０００９】
また、変換手段は振動信号の所定の周波数帯域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであり、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を整流しこの整流された周波数成分の各ピーク値の内最大のものを各々最大値として抽出するものであることを特徴とする。
変換手段を帯域フィルタとすると、処理を高速に行うことができ、装置も簡易で、安価になる。特に、アナログ帯域フィルタとすると、処理を高速化できる。デジタル帯域フィルタとすると、小形化でき、条件の変更に柔軟に対応できる。また、抽出手段は整流された周波数成分から最大値を抽出するので、振動信号の負符号部に最大値がある場合でも検出でき、振動信号が急激に減衰する場合でも的確に比較できる。
【００１０】
さらに、変換手段は振動信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴とする。
ウェーブレット変換手段とすると、各周波数帯域毎の時系列信号に分離する際の特性を向上させることができ、判定の信頼性が向上する。
【００１１】
そして、変換手段は振動信号を短時間高速フーリエ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、抽出手段は短時間高速フーリエ変換手段による変換結果に基づき周波数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴とする。
短時間高速フーリエ変換手段を用いると、周波数の分解能が向上する。
【００１２】
さらに、加えられた外力の大きさを検出する外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じて振動信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少なくとも１つを補正する補正手段を設けたことを特徴とする。
外力の大きさに応じて補正し、比較手段における比較において外力の大きさのばらつきの影響を受けるのを防止する。また、例えば周波数帯域毎に外力に応じて異なる補正をすることにより、加えられた外力に応じて周波数成分の分布が変化するような対象物に対しても高い信頼度で比較できる。
【００１３】
また、加えられた外力の大きさを検出する外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値を超えたとき信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び比較手段の少なくとも１つの動作の開始を指令する指令手段を設けたことを特徴とする。
指令が出されるまで動作を開始しないので、指令がないときの周囲の騒音、振動、雑音等を振動信号として誤って処理をするおそれがない。従って、これらによる影響を防止でき、判定の信頼性が向上する。
【００１４】
さらに、加えられた外力の大きさを外力信号として検出する外力検出手段を設けるとともに、外力信号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求める比率演算手段と、上記比率に基づき振動信号と時系列信号と最大値と振動基準値とのうちの少なくとも１つを補正することにより比較手段における最大値と振動基準値との関係を変更する補正手段と、上記比率が所定範囲内であるか否かを判定する比率判定手段とを設けたことを特徴とする。
比率演算手段にて外力と外力基準値との比率が所定範囲内であるか否か、つまり対象物に与える外力、つまり加振力が小さすぎたり大きすぎたりしないかを判定し、この範囲外となるような不適切な外力を与えたことが判るようにする。加振力が小さすぎたり大きすぎたりすると、対象物が発する振動の周波数特性が異なる場合などに、誤った判定を防止できる。不適切な外力を与えたことが判れば再度外力を与えればよいので、それほど神経を使うことなく操作でき、操作性も向上する。
【００１５】
さらに、外力信号を増幅して増幅外力信号として出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して増幅振動信号として出力する振動信号増幅手段とを設け、比率演算手段を増幅外力信号を外力信号として用いるものとし、変換手段を増幅振動信号を振動信号として用いるものとし、増幅外力信号と増幅振動信号との少なくとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出するレンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とする。
測定の信頼性を確保するために、増幅外力信号や増幅振動信号が所定値を超えたことを、すなわち外力信号増幅手段や振動信号増幅手段が飽和するような大きな信号が入力されたことを検出する。
【００１６】
また、外力信号増幅手段と振動信号増幅手段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅率自動設定手段を設けたことを特徴とする。
増幅外力信号や増幅振動信号が適切な出力範囲となるように増幅率を容易に設定することができ、操作性が向上する。また、Ｓ／Ｎ比の低下を防止でき判定の信頼性も向上する。
【００１７】
そして、比較手段は、所定の状態の鋳物に外力が加えられたときに発生する振動信号に基づいて設定された振動基準値に基づき比較を行うものであることを特徴とする。
鋳物の状態に即した振動基準値を容易に設定することができ、判定の信頼性が高くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の一形態を図１、図２に基づいて説明する。図１は鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。図において、１は対象物である鋳物、２は鋳物１を打撃し打音を発生させるハンマ、１１はハンマ２に取り付けられ鋳物１に与えた外力としての加振力を電気信号に変換する外力検出手段としての加振力センサである。１２は加振力センサ１１で変換された電気信号を増幅する増幅器、１３は増幅器１２で増幅された信号を直流に変換する整流器である。
【００１９】
１４は整流器から出力される直流信号の最大値を保持するピークホールド、１５はピークホールドの出力と基準値設定器１６に格納された外力基準値との比率を求める比率演算器である。１７は整流器１３の出力する直流信号からトリガを検出するトリガ検出器である。
【００２０】
１９は比率演算器１５により求められた比率を判定する比率判定器である。２０はピークホールド１４から出力された最大値から増幅器１２の増幅率を自動的に設定するレンジ自動設定器である。２１はピークホールド１４から出力された最大値からレンジオーバを検出するレンジオーバ検出器である。
【００２１】
３はハンマ２に取り付けられ打撃された鋳物が発する打音を電気信号に変換する信号検出手段としてのマイクロホン、４はマイクロホン３で変換された電気信号を増幅する増幅器である。５は増幅器４から得られる信号を各周波数帯毎に分離する変換手段としてのアナログＢＰＦである。このアナログＢＰＦ５は、例えば人間の可聴域である２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚをほぼ網羅すべく３１．２５Ｈｚ〜１６ｋＨｚまでの９オクターブ分を対象とし、１／３オクターブ毎の分解能を与えるとして全２８バンド分設ける。
【００２２】
６はアナログＢＰＦ５から得られる各周波数帯毎の信号を整流して直流に変換する整流器である。７は整流器６からの出力の最大値を保持する抽出手段としてのピークホールド、８は比率演算器１５から得られる比率からピークホールド７が出力する最大値を補正する補正器である。９は補正器８の出力と基準値設定器１０に格納された振動基準値としての音圧基準値とを所定の方法で、つまり所定の比較基準で照らして比較する比較器である。１８は各比較器９からの比較結果を基に全体の判定を行い異常であると判定したとき警報を出力する判定手段としての警報器である。
【００２３】
３１は増幅器４で増幅された信号を直流に変換する整流器である。３２は整流器３１からの出力の最大値を保持するピークホールド、３３はピークホールド３２から出力された最大値から増幅器４の増幅率を自動的に設定するレンジ自動設定器である。３４はピークホールド３２から出力された最大値からレンジオーバを検出するレンジオーバ検出器である。なお、ピークホールド３２はアナログＢＰＦ５を通さないで、増幅器４の出力の最大値を取り出す。
【００２４】
次に動作として基準となる対象物である健全性の担保された鋳物を用いて外力基準値及び音圧基準値を設定する基準値設定モードについて説明する。この基準設定用の鋳物１の健全性については、熟練者による打音による判定や予め超音波探傷やＸ線検査などで確認しておく。
【００２５】
まず、増幅器４及び増幅器１２の増幅率を最小とする。この状態で健全な状態の鋳物１をハンマ２により打撃し、発生した打撃音をマイクロホン３で電気信号に変換し、増幅器４、整流器３１、ピークホールド３２によりアナログＢＰＦ５を通さない音圧信号の最大値を求める。
【００２６】
この最大値をレンジ自動設定器３３に入力し適切な計測レンジとなるように増幅器４の利得を設定する。同様に打撃によりハンマに発生した振動を加振力センサ１１で電気信号に変換した後、増幅器１２、整流器１３（アナログＢＰＦ５を通していない）、ピークホールド１４により振動信号の最大値を求める、この最大値をレンジ自動設定器２０に入力し適切な計測レンジとなるように増幅器１２の利得を設定する。
【００２７】
適切な計測レンジとは、例えばこの実施の一形態のように加振力の差による補正を行っており、その範囲が１／２〜２倍だとすると基準値と比較して最大で２倍の入力を受け付ける必要があるため、この基準値設定モード時に入力される信号レベルが計測レンジの５０％となるように利得を設定する。
【００２８】
このようにして基準値設定モードの最初の１回目の打撃により振動、音両方の増幅率を設定する。
【００２９】
次に、ハンマ２により対象物として基準とする先ほどの健全な鋳物１を打撃する。このときハンマ２に発生した振動を加振力センサ１１で電気信号に変換し、増幅器１２で、基準値設定モードの最初の１回目の打撃により設定された利得を与える。この増幅された信号は整流器１３で直流に変換される。トリガ検出器１７は整流器１３からの直流信号とあらかじめ設定された基準値と比較を行い、直流信号がこの基準値を超えたときトリガ出力を行う。
【００３０】
ピークホールド１４は、整流器１３から入力される直流信号の最大値を記録する。このとき、ピークホールド１４の動作開始はトリガ検出器１７からのトリガ信号により行われる。
こうした最大値の記録は打撃によるハンマ２の発生振動がある程度減衰するまでの一定の時間行われ、その後ピークホールド１４からの出力を外力基準値として基準値設定器１６に格納する。
【００３１】
同様に打撃により発生した音波をマイクロホン３で電気信号に変換し、増幅器４で、基準値設定モードの最初の１回目の打撃により設定された利得を与える。この増幅された音圧信号を複数個設けられ、それぞれ異なった周波数帯を通過させるように設定されたアナログＢＰＦ５に入力し、各周波数帯毎の時系列信号に分離する。
【００３２】
アナログＢＰＦ５で各周波数帯毎に分離された時系列信号は整流器６で直流信号に変換され、ピークホールド７に入力される。ピークホールド７の整流器６からの直流信号の最大値記録動作は、トリガ検出器７からのトリガ信号により開始し、振動用ピークホールド１４と同様に対象物の音圧減衰までの一定時間行われる。
このようにして各周波数帯毎の瞬間的な最大値が記録される。
【００３３】
音圧減衰までの一定時間終了後、ピークホールド７により記録された最大値は音圧基準値として基準設定器１０に格納される。
このような基準値設定モードの動作により、基準値設定器１６には打撃の強さを示す情報である外力基準値が格納され、基準値設定器１０には打音の各周波数帯における瞬間的な最大音圧を示す情報である音圧基準値が格納される。
【００３４】
次に対象物の判定を行う判定モードについて説明する。まずハンマ２により対象物である鋳物１を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様に、ハンマ２に発生した振動を加振力センサ１１で電気信号に変換し、増幅器１２で増幅すると共に整流器１３で直流に変換される。
【００３５】
トリガ検出器１７も同様に整流器１３からの直流信号からトリガ出力を行い、ピークホールド１４はトリガ出力から振動減衰までの一定時間、直流信号の最大値を記録する。
判定モードの場合、振動減衰までの一定時間終了後、ピークホールド１４に記録された最大値を比率演算器１５に入力し、比率演算器１５は、ピークホールド１４からの最大値と基準値設定器１６に格納されている外力基準値との比率を演算し出力する。
【００３６】
打撃により発生した音波も基準値設定モードと同様に、マイクロホン３で電気信号に変換すると共に増幅器４で増幅し、アナログＢＰＦ５により各周波数帯毎の時系列信号に分離し、整流器６で直流信号に変換され、ピークホールド７に入力される。ピークホールド７は、トリガ出力からの音圧減衰までの一定時間、直流信号の最大値を記録する。
【００３７】
判定モードの場合、音圧減衰までの一定時間終了後、ピークホールド７により記録された最大値を補正器８に入力し、補正器８は比率演算器１５から得られる比率から適切な補正値を演算しこの補正値にてピークホールド７から得られる最大値を補正し出力する。
【００３８】
このとき、例えば振動レベルと音圧の補正を比例で行うとすると、基準値に対して２倍の比率が演算で得られた場合、ピークホールド７に記録された最大値に対して２の値で除算する。つまり基準値設定モード時における加振力に対して判定モード時の加振力が２倍になれば、発生する各周波数帯域毎の音圧も２倍に増加しているものとして得られた最大値を基準値設定モード時の加振力に換算するために２で除算する。
【００３９】
このようにして補正された最大値は、比較器９で基準値設定器１０に格納された音圧基準値と所定の方法あるいは所定の比較基準に基づいて比較される。この実施の形態では、補正された最大値があらかじめ設定された所定の関係から外れた場合に比較結果信号を警報器１８に出力する。
【００４０】
このときの所定の関係とは、例えばあるバンドにおいては、補正された最大値がそのバンドの音圧基準値に対して、例えば８０％〜１２０％の範囲内であるとき正常、この範囲から外れたときは範囲外とし比較結果信号を出力するように比較基準を設定しておく。また、他の、あるバンドにおいてはそのバンドの音圧基準値に対して、例えば７０％〜１１０％の範囲内を正常として比較結果信号は出さず、範囲外のとき比較結果信号を出すように比較基準を設定しておく。
【００４１】
さらに、音圧基準値が全体的な音圧に比べて小さい場合には、範囲の下限を解除する等の処置により主成分で無い周波数帯域において誤って比較結果信号を出さないようにする。
【００４２】
警報器１８は、各周波数帯における比較器９からの比較結果信号を入力し、比較結果信号があらかじめ設定された個数、例えば２個を超えると異常と判定するように判定基準が定められ、異常と判定したとき外部に警報出力する。
【００４３】
比率判定器１９は比率演算器１５により求められた比率が所定の関係を超えた時に補正範囲外警報を出力する。この時の所定の関係とは、例えば１／２倍〜２倍として設定しておく。すると１／２未満や２倍を超える入力があった場合に補正範囲外警報が出力される。
【００４４】
加振力が極端に変化すると発生する音の周波数成分は大きく変化するため補正が困難となる。この鋳物の場合のように加振力が極端に弱い場合や極端に強い場合には、判定目的である鋳物の内部空洞とは関係の無い音が発生し、判定の信頼性を大きく低下させることとなる。しかし、このように加振力による補正に範囲の制限を設けることにより、加振力が極端に変化した場合に発生する打撃音の周波数特性が変化する対象物に対しても確実に判定でき、加振力の極端な変化による誤判定を防止することができる。
【００４５】
なお、補正は、振動信号の大きさに応じて波形分析結果と音圧基準値、つまり比較器９における基準値設定器１０に記憶されている音圧基準値との関係を補正すればよいので、増幅器１２の出力、各アナログＢＰＦ５の出力、整流器６の出力、あるいは基準値設定器１０に記憶されている音圧基準値などのうちの一つあるいは複数を補正するようにしてもよい。
【００４６】
また、加振力センサ１１にて検出される振動の大きさが所定値を超えたときに、ピークホールド１４、抽出手段としてのピークホールド７に動作の開始を指令するトリガ検出器１７を設けたので、周囲からのノイズ等の影響を軽減し、判定の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
なお、トリガ検出器１７のトリガ信号をピークホールド７に与えるものを示したが、マイクロホン３、増幅器４、変換手段としてのアナログＢＰＦ５、整流器６、補正手段としての補正器８、比較手段としての比較器９等に与えて最大値の記憶動作の開始あるいは比較動作の開始等をするようにしても同様の効果を奏する。
【００４８】
基準値設定モード、判定モードの各モード時においてレンジオーバ検出器２１は、振動信号についてピークホールド１４から得られる最大値を入力し、最大値が所定の関係を超えたときにレンジオーバ警報を出力する。レンジオーバ検出器３４は、音の信号についてピークホールド７から得られる最大値を入力し、計測信号が所定の関係を超えたときにレンジオーバ警報を出力する。
【００４９】
この時の所定の関係とは、例えば計測レンジの９９％として設定しておく。この場合、９９％を超えた信号が入力されるとレンジオーバ警報が出力される。
【００５０】
また、基準値設定モード時の最初の１回目の打撃で適切な計測レンジを設定することにより、手動で計測レンジを設定する煩わしさが無くなり、操作性が向上する。
さらに、手動で設定する際にはレンジが適切でない場合にはＳ／Ｎ比が低下し、判定の信頼性が低下するが、自動で適切なレンジに設定されるためこのようなことは発生せず、判定の信頼性を向上させた打音判定装置を得ることが可能となる。
【００５１】
また、各信号の入力が飽和する直前でレンジオーバ警報を出力することで、増幅器の飽和による誤判定を防止し、判定の信頼性を向上させた打音判定装置を得ることが可能となる。
なお、アナログＢＰＦを用いることで判定を高速に行うことが可能となる。
【００５２】
実施の形態２．
図２は、この発明の他の実施の形態を示す鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。図２において、次の点が図１に示したものと異なるが、他の構成については図１に示したものと同様のものである。ピークホールド７で抽出された各周波数帯域毎の音圧の最大値は補正器８にて補正された後、基準設定器１０へ入力される点、及び基準設定器１０は入力された最大値の平均値を求めて音圧基準値とするとともに最大値のばらつきの範囲を求め、そのばらつきの範囲に基づき比較基準を決定する機能を有している点が異なる。
【００５３】
作業に先立ち、健全性は担保されていないが健全と思われる鋳物１を１００個及び健全性の確認された鋳物１個を用意する。健全性は、例えば空洞の発生しやすい検査すべき当該部分をＸ線検査等によって空洞がないことを確認しておく。
【００５４】
次に、動作について説明する。まず、健全な鋳物１をハンマ２にて打撃する。このときハンマ２に発生した振動を加振力センサ１１で鋳物１に加えた外力として検出して電気信号に変換し、ピークホールド１４にて最大値を抽出する。ピークホールド１４にて抽出された最大値は、基準設定器１６に外力基準値として記憶する。このとき、比率演算器１５は比率１を出力する。これらは、図１の実施の形態で示したものと同様である。
【００５５】
一方、ピークホールド７により抽出された音圧信号の最大値は、上記比率演算器１５が出力する比率が１であるので補正器８をそのまま通過し基準設定器１０に入力され、音圧基準値として記憶される。
【００５６】
次に、音圧信号の最大値を求め、これを音圧基準値とする。また、最大値のばらつきを求める。健全と思われる鋳物１００個について、これを打撃し１００個のデータを得る。打撃毎に得られる音圧の最大値、すなわちピークホールド７にて抽出された各周波数帯域毎の最大値は、補正器８にて比率演算器１５がその都度算出する比率にて補正され、基準値設定器１０に記憶される。すなわち、比率が１．２ならば、今回の加えられた外力は先に基準設定器１６に外力基準値を記憶させたときの外力の１．２倍であったとして、１．２で除して正規化する。このようにして、各周波数帯域毎に１００個のデータを得る。
【００５７】
そして、周波数帯域毎にその最大値の平均値を求め、各周波数帯域毎の音圧基準値として比較器９に記憶する。また、周波数帯域毎に最大値のばらつきの範囲及び標準偏差σを求める。そして、標準偏差σの３倍をはみ出すデータがある場合は、不良品によるデータであったとして、このデータを除外して最大値の平均値を求めこれを音圧基準値とし、除外した残りのデータである最大値のばらつきの範囲を周波数帯域毎に求める。なお、不良品によるデータであると判定するときに、熟練者の官能検査による判定と併用することもできる。
また、基準値設定モードで得られる正常データのばらつきを超えるケースもあり得ると予想される場合には、±１０％程度の余裕を持つなどして誤判定を防止しても良い。
【００５８】
このようにすれば、鋳物の中に不良品があっても、これを音圧基準値や比較基準に取り込むことを防止できる。また、完全に健全性が担保されたものついてデータを取らなくてもすみ、安価にかつ容易に音圧基準値や比較基準を設定することができる。
【００５９】
そして、上記のようにして定めたばらつきの範囲内ならば比較器９は比較結果信号を出さず、これをはみ出せば比較結果信号を警報器１８に出力するように比較基準を定める。
【００６０】
警報器１８においては、正常であっても上記１０箇所の鋳物から得られたデータからはみ出す可能性もあるとして、比較結果信号が１個出されただけでは異常と判定せず、３個以上の時に異常と判定して、警報するように判定基準を定める。
【００６１】
以上のように、健全と思われる鋳物を打撃して十分な個数のデータから管理限界を外れるものを除外して振動信号の周波数帯域毎の時系列信号の最大値の平均値を求めて音圧基準値とし、また最大値のばらつきの範囲を求め、これを基準にして比較を行えば、鋳物にしかるべき内部空洞があれば上記周波数帯域のどこかで異常が現れ比較基準からはみ出すので、確実に欠陥を検出できる。
【００６２】
また、必要に応じて次のようにすることもできる。鋳物１の形状と空洞の発生しやすい箇所との相関は高いが、当該検査箇所が一つの製品に複数ある場合で、打撃を与えたときの周波数特性が相当異なる場合は、例えば当該要検査箇所が３カ所ある場合、各要検査箇所毎に上記と同様の要領で１００個のデータをとり、要検査箇所毎に音圧基準値、比較基準を定める。
そして、検査に当たっては、要検査箇所毎に対応する音圧基準値、比較基準に切り替えて、検査を行う。
【００６３】
なお、上記の方法で設定した比較基準を、さらに後の実際の判定において得られたデータによって修正し、学習することもできる。
【００６４】
実施の形態３．
実施の形態１では各周波数帯域毎の最大値を求めるのに、アナログＢＰＦを用いたが、デジタルＢＰＦを用いてもよい。この実施の形態ではデジタルＢＰＦを用いた場合について図３の構成図に基づいて説明する。図３において、５１は整流器１３からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５２は増幅器４からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。５３はＡ／Ｄ変換器５１の出力の最大値を演算する最大値演算器である。
【００６５】
６１はデジタル信号を各周波数帯域毎の時系列信号に変換する変換手段としてのデジタルＢＰＦである。デジタルＢＰＦ６１は、例えば図１の実施の形態と同様に人間の可聴域である２０〜２０，０００Ｈｚをほぼ網羅すべく３１．２５〜１６，０００Ｈｚまでの９オクターブ分を対象とし、１／３オクターブ毎の分解能を与えるとして全２８バンド分設ける。６２はデジタルＢＰＦからの交流信号を整流する整流器、６３は整流されたデジタル信号から最大値を抽出する抽出手段としての最大値演算器である。
【００６６】
６４は補正器であり、比率演算器１５から得られる比率により最大値演算器６３が出力する最大値を補正して補正値を出力する。６５は比較器であり、補正器６４の出力と基準値設定器６６に格納された音圧基準値とを所定の方法で比較する。なお、整流器６２、ピークホールド回路６３、補正器６４、比較器６５、基準値設定器６６は全２８バンド分設けられたデジタルＢＰＦ６１にそれぞれ対応して２８個設けられている。
【００６７】
４１は最大値演算器であり、整流器３１により整流されたＡ／Ｄ変換器５２からのデジタル信号から最大値を抽出する。
その他の構成については、図１に示されたものと同様のものであるので、相当するものに同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
次に動作を説明する。まず、基準となる対象物を用いて各基準値を設定する基準値設定モードについて説明する。
Ａ／Ｄ変換器５１は、整流器１３からのアナログの直流信号をデジタル信号に変換する。このとき、Ａ／Ｄ変換器５１はトリガ検出器１７からのトリガ信号を受けて動作を開始し、打撃によるハンマ２の発生振動が所定値以下に減衰するまでの一定の時間継続して行われる。最大値演算器５３は、Ａ／Ｄ変換器５１からデジタル信号の最大値を抽出し、この最大値が基準値設定器１６に外力基準値として収納される。
【００６９】
同様に、打撃により発生した音波は、マイクロホン３で電気信号に変換され、増幅器４で適当な利得を与えらえれた後、Ａ／Ｄ変換器５２でデジタル信号に変換される。このとき、Ａ／Ｄ変換器５２はトリガ検出器１７からのトリガ信号により動作を開始し、打撃による対象物の発生音圧が所定値以下に減衰するまでの一定時間の間動作する。この変換されたデジタル信号は、それぞれ異なった周波数帯域を通過させるように設定された２８個のデジタルＢＰＦ６１に入力され、各周波数帯域毎の時系列信号に分離される。
【００７０】
デジタルＢＰＦ６１で各周波数帯域毎に分離された時系列信号は整流器６２で直流信号に変換され、最大値演算器６３に入力される。最大値演算器６３は、この直流信号の最大値を抽出し、基準値設定器６６に格納する。このようにして各周波数帯域毎の瞬間的な最大値が抽出され、音圧基準値として基準値設定器６６に格納される。
【００７１】
このような基準値設定モードの動作により、基準値設定器１６には打撃の強さを示す情報である外力基準値が格納され、基準値設定器６６には打音の各周波数帯域における瞬間的な最大音圧を示す情報である音圧基準値が格納される。
【００７２】
次に対象物の判定を行う判定モードについて説明する。まずハンマ２により対象物である鋳物１を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様に、ハンマ２に発生した振動を加振力センサ１１で電気信号に変換し、増幅器１２で増幅すると共に整流器１３で直流に変換する。トリガ検出器１７も同様に整流器１３からの直流信号からトリガ信号を出力し、Ａ／Ｄ変換器５１はトリガ出力から音圧減衰までの一定時間、直流信号をデジタル信号に変換する。最大値演算器５３はデジタル信号の最大値を抽出し出力する。
【００７３】
判定モードの場合、最大値演算器５３により抽出された最大値は比率演算器１５に入力され、比率演算器１５は、最大値と基準値設定器１６に格納されている外力基準値との比率を演算し出力する。
【００７４】
打撃により発生した音波も基準値設定モードと同様に、マイクロホン３で電気信号に変換すると共に増幅器４で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５２によりデジタル信号に変換される。このときＡ／Ｄ変換器５２の動作はトリガ検出器１７からのトリガ信号により開始され、音圧減衰までの一定時間行われる。デジタル信号はデジタルＢＰＦ６１により各周波数帯域毎の時系列信号に分離され、整流器６２で直流信号に変換され、最大値演算器６３に入力される。最大値演算器６３は、直流信号の最大値を抽出し出力する。
【００７５】
判定モードの場合、最大値演算器６３により抽出された最大値は補正器６４に入力され、補正器６４は比率演算器１５から得られる比率に基づき適切な補正値を演算し最大値演算器６３から得られる最大値を補正し出力する。
【００７６】
補正された最大値は、比較器６５で基準値設定器６６に格納された音圧基準値と比較され、あらかじめ設定された所定の関係から外れた場合に比較結果信号が警報器１８に出力される。設定する所定の関係は、図１に示した実施の形態と同様に、例えばあるバンドにおいては、補正された最大値がそのバンドの音圧基準値に対して８０％〜１２０％の範囲内であるとき正常として比較結果信号は出さず、この範囲から外れたとき、すなわち８０％未満及び１２０％超のとき異常として比較結果信号を出力するように設定しておく。また、他の、あるバンドにおいてはそのバンドの音圧基準値に対して７０％〜１１０％から外れたとき範囲外として比較結果信号を出すように設定しておく。
【００７７】
また、音圧基準値が全体的な音圧に比べて小さい場合には、下限側の比較を解除する等の処置により主成分で無い周波数帯域において誤って比較結果信号を出さないようにする。
警報装置１８は、入力された比較結果信号があらかじめ設定された数、例えば２個を超えると報知要としてブザーを鳴らすとともにランプを点滅して警報する。
【００７８】
このように各周波数帯域毎の時系列信号を求める手法としてデジタルＢＰＦ６１を用いることで装置を小型化できるとともに、ソフトウェア（Ｓ／Ｗ）で処理するためフィルタ特性の変更や診断する周波数帯域の追加などに柔軟に対応することが可能である。
【００７９】
実施の形態４．
図４は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。図３の実施の形態では各周波数帯域毎の最大値を求めるのに、デジタルＢＰＦを用いたが、ウェーブレット変換（Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いてもよい。以下、ウェーブレット変換を用いた場合について図４の構成図に基づいて説明する。
【００８０】
この実施の形態においては、ウェーブレット変換演算器７１を設け、各周波数帯域毎の時系列信号を求めるようにしたものであり、その他の動作は、図３の実施の形態と同様である。なお、ウェーブレット変換は、その解析演算により実効値を算出するので、整流手段を設ける必要はない。
【００８１】
図において、７１は変換手段としてのウェーブレット変換（Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算器であり、基底関数（マザーウェーブレット）を拡大あるいは縮小することにより、デジタル音圧信号を各周波数帯域毎の時系列信号に分離する。ウェーブレット変換された信号は、２８組設けられた最大値演算器６３、補正器６４、比較器６５に入力される。
【００８２】
比較器６５は、図１や図３に示されたものと同様に基準値設定器６６に格納された音圧基準値と比較され、あらかじめ設定された所定の関係に該当する場合に比較結果信号を警報器１８に出力する。
【００８３】
この際に、測定波形や観測したい現象に合わせて適切な基底関数を選択することにより周波数の分離特性が向上し、判定の信頼性を向上させることができる。また、ウェーブレット変換演算器を用いることで装置を小型化することができる。
【００８４】
実施の形態５．
図５は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。図３の実施の形態では各周波数帯域毎の最大値を求めるのに、デジタルＢＰＦを用いたが、短時間ＦＦＴを用いてもよい。以下、短時間ＦＦＴを用いた場合について図５に基づいて説明する。この実施の形態においては、短時間ＦＦＴ演算器８１を設け、各周波数帯域毎の時系列信号を求めるようにしたものである。
【００８５】
その他の動作は、図３に示した実施の形態と同様である。なお、短時間ＦＦＴは、その解析演算により実効値を算出するため、整流手段を設ける必要はない。
図５において、８１は変換手段としての短時間ＦＦＴ（ＳＴＦＴ：Ｓｈｏｒｔ−Ｔｉｍｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算器であり、各周波数帯域毎の時系列信号を求めるようにしたものである。
【００８６】
このようにフーリエ変換器である短時間ＦＦＴ演算器８１を設けて各周波数帯域毎の時系列信号を求めることにより、周波数の分解能を向上させることができる。
【００８７】
従って、短時間ＦＦＴの優れた分解能を利用して、鋳物の性状や構成により周波数の変化に特徴が現れるといった場合に診断の信頼性を向上させることができる。また、短時間ＦＦＴ演算器を用いることで装置を小型化することができる。
【００８８】
また、上記各実施の形態においてはハンマで外力を加えるものを示したが、他の手段により外力を加えるもの、例えば電磁波やシリンダ等により加振力を与えるものであってもよい。
【００８９】
上記各実施の形態においては、外力を加振力センサ１１にて検出し、打撃音をマイクロホン３で検出するものを示したが、打撃音についてマイクロホンの代わりに振動検出器を用いてもよい。なお、上記各実施の形態においては、可聴周波数のものを音、これより広い周波数範囲のものを振動と呼んでいるが、この発明においては、判定装置は音によるものに限らず、音と振動を区別せず、振動によるものを含むものである。
【００９０】
なお、警報器１８により警報するものを示したが、このような判定における各信号や演算された値、例えば図１の実施の形態において設定器１０に記憶された各音圧基準値及び比較器９に設定された比較の基準となる正常及び異常とする範囲、比率演算器１５により算出された補正値、判定における各補正器８からの補正された最大値等を点や帯状にＣＲＴに表示し、かつ範囲外となったものは赤色等で色分けするなどして、容易に確認できるようにして、操作性を向上させることもできる。
【００９１】
補正器８により補正された最大値を正常範囲に重ねて図示し、視覚的に把握できるようにすることもできる。このとき、比較結果が所定の関係から外れた場合は、そのとき検出された最大値を赤色で表示する等してもよい。
【００９２】
また、実施の形態３〜５に示した音圧基準値、比較基準の代わりに実施の形態２に示したものと同様の定め方により求めた音圧基準値、比較基準を用いることもできる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００９４】
外力を加えられた鋳物から発生する振動を振動信号として検出する信号検出手段と、振動信号を複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換する変換手段と、時系列信号の最大値を周波数帯域毎に抽出する抽出手段と、各最大値をあらかじめ設定された周波数帯域毎の振動基準値と比較する比較手段とを設けたので、打音の特徴でもある発生直後の大きな音圧の周波数分布を的確に把握でき、比較の信頼性を向上させることができる。
【００９５】
また、変換手段は振動信号の所定の周波数帯域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであり、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を整流しこの整流された周波数成分の各ピーク値の内最大のものを各々最大値として抽出するものであることを特徴とするので、変換手段を帯域フィルタとすると、処理を高速に行うことができ、装置も簡易で、安価になる。また、抽出手段は整流された周波数成分から最大値を抽出するので、振動信号の負符号部に最大値がある場合でも検出でき、振動信号が急激に減衰する場合でも的確に比較できる。
【００９６】
さらに、変換手段は振動信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴とするので、各周波数帯域毎の時系列信号に分離する際の特性を向上させることができ、比較及び判定の信頼性を向上させることが可能となる。
【００９７】
そして、変換手段を短時間高速フーリエ変換手段とし、抽出手段を短時間高速フーリエ変換手段による変換結果に基づき周波数帯域毎の最大値を抽出するものとしたので、周波数の分解能を向上させることができる。
【００９８】
さらに、加えられた外力の大きさを検出する外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じて振動信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少なくとも１つを補正する補正手段を設けたことを特徴とするので、外力の大きさに応じて補正することにより、比較手段における比較において外力の大きさのばらつきの影響を受けるのを防止でき、比較の信頼性が向上する。
【００９９】
また、加えられた外力の大きさを検出する外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値を超えたとき信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び比較手段の少なくとも１つの動作の開始を指令する指令手段を設けたことを特徴とし、指令が出されるまで動作を開始しないので、指令がないときの周囲の騒音、振動、雑音等を振動信号として誤って処理をするおそれがない。従って、これらによる影響を防止でき、判定の信頼性が向上する。
【０１００】
さらに、加えられた外力の大きさを外力信号として検出する外力検出手段を設けるとともに、外力信号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求める比率演算手段と、上記比率に基づき振動信号と時系列信号と最大値と振動基準値とのうちの少なくとも１つを補正することにより比較手段における最大値と振動基準値との関係を変更する補正手段と、上記比率が所定範囲内であるか否かを判定する比率判定手段とを設けたことを特徴とするので、所定範囲外となるような不適切な外力を与えたことが判り、比較の信頼性を向上させることができる。
【０１０１】
さらに、外力信号を増幅して増幅外力信号として出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して増幅振動信号として出力する振動信号増幅手段とを設け、比率演算手段を増幅外力信号を外力信号として用いるものとし、変換手段を増幅振動信号を振動信号として用いるものとし、増幅外力信号と増幅振動信号との少なくとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出するレンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とするので、増幅外力信号や増幅振動信号が所定値を超えたことを、すなわち外力信号増幅手段や振動信号増幅手段が飽和するような大きな信号が入力されたことを検出して、判定の信頼性の確保が可能となる。
【０１０２】
また、外力信号増幅手段と振動信号増幅手段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅率自動設定手段を設けたことを特徴とするので、増幅外力信号や増幅振動信号が適切な出力範囲となるように増幅率を容易に設定することができ、操作性が向上する。また、Ｓ／Ｎ比の低下を防止でき判定の信頼性も向上する。
【０１０３】
そして、比較手段は、所定の状態の鋳物に外力が加えられたときに発生する振動信号に基づいて設定された振動基準値に基づき比較を行うものであることを特徴とするので、鋳物の状態に即した振動基準値を容易に設定することができ、判定の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態である鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。
【図２】この発明の他の実施の形態である鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。
【図３】さらに、この発明の他の実施の形態である鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。
【図４】さらに、この発明の他の実施の形態である鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。
【図５】さらに、この発明の他の実施の形態である鋳物の内部空洞検査装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 鋳物、２ ハンマ、３ マイクロホン、４ 増幅器、
５ アナログＢＰＦ、６ 整流器、７ ピークホールド回路、８ 補正器、
９ 比較器、１０ 基準値設定器、１１ 加振力センサ、１２ 増幅器、
１３ 整流器、１４ ピークホールド、１５ 比率演算器、
１６ 基準値設定器、１７ トリガ検出器、１８ 警報器、１９ 比率判定器、
２０ レンジ自動設定器、２１ レンジオーバ検出器、３１ 整流器、
３２ ピークホールド、３３ レンジ自動設定器、３４ レンジオーバ検出器、
４１ 最大値演算器、５１，５２ Ａ／Ｄ変換器、５３ 最大値演算器、
６１ デジタルＢＰＦ、６２ 整流器、６３ 最大値演算器、６４ 補正器、
６５ 比較器、６６ 基準値設定器、７１ ウェーブレット変換演算器、
８１ 短時間ＦＦＴ演算器。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for inspecting an internal cavity of a casting, and more particularly to an apparatus for inspecting an internal cavity of a casting, which can improve the reliability of the inspection.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, the inspection for the presence or absence of an internal cavity in a casting has relied on a sensory test of a skilled person, in which a person hits with a hammer or the like, and hears and judges the sound.
[0003]
Further, as a hitting sound determination device that determines the state of a target object by hitting sound, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-3336 that determines the separation of a tile on a wall. In this method, a wall on which a tile is stuck is hit by a hitting device, a hitting sound generated is detected and converted into an electric signal, and a component of a predetermined frequency band related to diagnosis is extracted through a bandpass filter. It is determined whether the peak value of the extracted signal voltage in the AC state does not exceed a predetermined reference value, and if so, an alarm is output to the screen display device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the case of human judgment, a difference occurs in the diagnosis result due to the intuition and skill of the measurer. Further, in the conventional tapping sound determination device, since only the sound pressure of the frequency of the maximum level of the frequency band in the sound pressure signal generated by the hitting, that is, the sound pressure of the main component frequency, is compared, In the determination of the tapping sound, when an abnormal feature appears at a frequency other than the main component, the abnormality cannot be accurately detected, and the fixed state of the casting cannot be accurately determined.
[0005]
Further, since the maximum level of the frequency band is evaluated, there is a problem that it is not possible to distinguish between a sound pressure that is generated instantaneously and a sound pressure that has a long lingering sound and a low level, which is also a characteristic of the tapping sound. . For these reasons, it has been difficult to accurately detect the hitting sound determination device as described above even if it is applied to the inspection of the internal cavity of a casting.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to obtain the following casting internal cavity inspection apparatus.
a. The reliability of the determination can be improved by comparing the state of the vibration generated by the impact with the reference state.
b. Inexpensive and high-speed processing is possible.
c. It can be downsized and can flexibly respond to changing conditions.
[0007]
d. The influence of the variation of the external force applied to the object can be prevented.
e. Noise from the surroundings and the effects of noise can be prevented.
Also, as a further improvement,
f. It is possible to know that an external force outside the proper range is applied or that the input has exceeded the proper range.
g. The amplification factor of the amplifier can be easily set to an appropriate value.
h. The vibration reference value can be set easily and accurately, and the reliability of the determination can be improved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the casting internal cavity inspection apparatus according to the present invention, a signal detecting means for detecting a vibration generated from a casting to which an external force is applied as a vibration signal; A converting means for converting the time series signal into a time series signal for each predetermined frequency band, an extracting means for extracting the maximum value of the time series signal for each frequency band, and comparing each maximum value with a preset vibration reference value for each frequency band And comparison means for performing the comparison.
The vibration signal is converted into a time-series signal for each of a plurality of frequency bands, and the maximum value in each of the time-series signals is extracted. Therefore, the frequency resolution of the vibration signal is improved, and the maximum value is obtained from the time-series signal with high sensitivity. Can be extracted. Therefore, the characteristics of the loud sound or vibration immediately after the occurrence, which is also the characteristic of the impact, can be accurately grasped and compared.
[0009]
Further, the converting means is a plurality of band filters for passing a frequency component of a predetermined frequency band of the vibration signal, and the extracting means rectifies the frequency components passing through each band filter and calculates the peak value of each rectified frequency component. The maximum value is extracted as the maximum value.
If the conversion means is a bandpass filter, the processing can be performed at high speed, and the apparatus is simple and inexpensive. In particular, if an analog bandpass filter is used, the processing can be speeded up. If a digital bandpass filter is used, the size can be reduced, and it is possible to flexibly respond to changes in conditions. Further, since the extracting means extracts the maximum value from the rectified frequency components, it is possible to detect even when the maximum value is present in the negative sign part of the vibration signal, and to accurately compare even when the vibration signal abruptly attenuates.
[0010]
Further, the transforming means is a wavelet transforming means for performing a wavelet transform on the vibration signal, and the extracting means extracts a maximum value for each frequency band based on a result of the conversion by the wavelet transforming means.
When the wavelet transform unit is used, characteristics when separating into time-series signals for each frequency band can be improved, and the reliability of determination is improved.
[0011]
The converting means is a short-time fast Fourier transform means for performing a short-time fast Fourier transform on the vibration signal, and the extracting means extracts a maximum value for each frequency band based on a result of the conversion by the short-time fast Fourier transform means. It is characterized by.
The use of the short-time fast Fourier transform means improves the frequency resolution.
[0012]
Further, while providing external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force, a correcting means for correcting at least one of a vibration signal, a time-series signal, a maximum value, and a vibration reference value according to the magnitude of the external force is provided. It is characterized by having been provided.
Correction is made in accordance with the magnitude of the external force to prevent the comparison means from being affected by variations in the magnitude of the external force. Further, for example, by performing different corrections according to the external force for each frequency band, it is possible to compare with high reliability even an object whose frequency component distribution changes according to the applied external force.
[0013]
In addition, an external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force is provided, and when the magnitude of the external force exceeds a predetermined value, the operation of at least one of the signal detecting means, the converting means, the extracting means, and the comparing means is started. Is provided.
Since the operation is not started until the command is issued, there is no possibility that the surrounding noise, vibration, noise, and the like when there is no command are erroneously processed as a vibration signal. Therefore, the influence of these can be prevented, and the reliability of the determination is improved.
[0014]
Further, external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force as an external force signal is provided, ratio calculating means for obtaining a ratio obtained by dividing the external force signal by a preset external force reference value, and a vibration signal based on the ratio. Correction means for changing the relationship between the maximum value and the vibration reference value in the comparison means by correcting at least one of the time series signal, the maximum value, and the vibration reference value; and the ratio is within a predetermined range. And a ratio determining means for determining whether or not the determination is made.
The ratio calculating means determines whether the ratio between the external force and the external force reference value is within a predetermined range, that is, whether the external force applied to the object, that is, whether the exciting force is too small or too large, is determined to be outside this range. Make sure that you have applied an inappropriate external force such as If the excitation force is too small or too large, erroneous determination can be prevented, for example, when the frequency characteristics of the vibration generated by the object are different. If it is found that an inappropriate external force has been applied, the external force may be applied again, so that the operation can be performed without using much nerves, and the operability is improved.
[0015]
Furthermore, external force signal amplifying means for amplifying the external force signal and outputting it as an amplified external force signal and vibration signal amplifying means for amplifying the vibration signal and outputting it as an amplified vibration signal are provided, and the ratio calculation means is used as the amplified external force signal as the external force signal. The conversion means shall use the amplified vibration signal as the vibration signal, and a range over detection means for detecting that the peak value of at least one of the amplified external force signal and the amplified vibration signal has exceeded a predetermined value is provided. It is characterized by.
In order to ensure the reliability of the measurement, it is detected that the amplified external force signal or amplified vibration signal has exceeded a predetermined value, that is, that a large signal has been input so that the external force signal amplification means or vibration signal amplification means is saturated. I do.
[0016]
Further, the present invention is characterized in that amplification factor automatic setting means for automatically setting the amplification factor of at least one of the external force signal amplification means and the vibration signal amplification means is provided.
The amplification factor can be easily set so that the amplified external force signal and the amplified vibration signal are in an appropriate output range, and operability is improved. In addition, a decrease in the S / N ratio can be prevented, and the reliability of the determination is improved.
[0017]
The comparison means is characterized in that the comparison is performed based on a vibration reference value set based on a vibration signal generated when an external force is applied to the casting in a predetermined state.
The vibration reference value according to the state of the casting can be easily set, and the reliability of the determination increases.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a casting internal cavity inspection apparatus. In the drawing, reference numeral 1 denotes a casting which is an object, 2 denotes a hammer which strikes the casting 1 and generates a sound, and 11 denotes an external force which is attached to the hammer 2 and converts an exciting force applied to the casting 1 as an external force into an electric signal. An excitation force sensor as a detecting means. Reference numeral 12 denotes an amplifier for amplifying the electric signal converted by the excitation force sensor 11, and reference numeral 13 denotes a rectifier for converting the signal amplified by the amplifier 12 to DC.
[0019]
Reference numeral 14 denotes a peak hold that holds the maximum value of the DC signal output from the rectifier. Reference numeral 15 denotes a ratio calculator that determines the ratio between the output of the peak hold and the external force reference value stored in the reference value setting device 16. Reference numeral 17 denotes a trigger detector that detects a trigger from the DC signal output from the rectifier 13.
[0020]
Reference numeral 19 denotes a ratio determiner for determining the ratio obtained by the ratio calculator 15. Reference numeral 20 denotes an automatic range setting device that automatically sets the amplification factor of the amplifier 12 from the maximum value output from the peak hold 14. Reference numeral 21 denotes a range over detector that detects range over from the maximum value output from the peak hold 14.
[0021]
Reference numeral 3 denotes a microphone which is attached to the hammer 2 and serves as a signal detecting means for converting a hitting sound produced by the blown casting into an electric signal. Reference numeral 4 denotes an amplifier for amplifying the electric signal converted by the microphone 3. Reference numeral 5 denotes an analog BPF as conversion means for separating a signal obtained from the amplifier 4 for each frequency band. The analog BPF 5 covers, for example, 9 octaves from 31.25 Hz to 16 kHz so as to cover almost 20 Hz to 20 kHz, which is a human audible range, and provides a total of 28 bands to give a resolution of 1/3 octave.
[0022]
Reference numeral 6 denotes a rectifier that rectifies a signal for each frequency band obtained from the analog BPF 5 and converts the signal into a direct current. Reference numeral 7 denotes a peak hold as extraction means for holding the maximum value of the output from the rectifier 6, and reference numeral 8 denotes a corrector for correcting the maximum value output from the peak hold 7 based on the ratio obtained from the ratio calculator 15. Reference numeral 9 denotes a comparator for comparing the output of the compensator 8 with the sound pressure reference value as the vibration reference value stored in the reference value setting device 10 by using a predetermined method, that is, by using a predetermined comparison reference. Reference numeral 18 denotes an alarm device as determination means for performing an overall determination based on the comparison result from each of the comparators 9 and outputting an alarm when it is determined to be abnormal.
[0023]
A rectifier 31 converts a signal amplified by the amplifier 4 into a direct current. Numeral 32 denotes a peak hold for holding the maximum value of the output from the rectifier 31, and numeral 33 denotes an automatic range setting device for automatically setting the amplification factor of the amplifier 4 from the maximum value output from the peak hold 32. Numeral 34 is a range over detector for detecting range over from the maximum value output from the peak hold 32. The peak hold 32 extracts the maximum value of the output of the amplifier 4 without passing through the analog BPF 5.
[0024]
Next, a reference value setting mode in which an external force reference value and a sound pressure reference value are set using a casting whose soundness is secured, which is a reference object as an operation, will be described. The soundness of the casting 1 for setting the reference is confirmed by judgment by a sound of a skilled person, ultrasonic inspection, X-ray inspection or the like in advance.
[0025]
First, the amplification factors of the amplifiers 4 and 12 are minimized. In this state, the casting 1 in a healthy state is hit by the hammer 2, the generated hitting sound is converted into an electric signal by the microphone 3, and the maximum sound pressure signal which does not pass through the analog BPF 5 is amplified by the amplifier 4, the rectifier 31 and the peak hold 32. Find the value.
[0026]
This maximum value is input to the automatic range setting unit 33, and the gain of the amplifier 4 is set so as to have an appropriate measurement range. Similarly, after the vibration generated in the hammer by the impact is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, the maximum value of the vibration signal is obtained by the amplifier 12, the rectifier 13 (not passing through the analog BPF 5), and the peak hold 14. This maximum value Is input to the automatic range setting device 20, and the gain of the amplifier 12 is set so that an appropriate measurement range is obtained.
[0027]
The appropriate measurement range is, for example, corrected by the difference in the excitation force as in this embodiment. If the range is 1/2 to 2 times, the input is twice as large as the reference value. Therefore, the gain is set so that the signal level input in the reference value setting mode becomes 50% of the measurement range.
[0028]
In this way, the amplification rate of both vibration and sound is set by the first hit in the reference value setting mode.
[0029]
Next, the above-mentioned sound casting 1, which is a reference object, is hit by the hammer 2. At this time, the vibration generated in the hammer 2 is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, and the amplifier 12 gives the gain set by the first impact in the reference value setting mode. The amplified signal is converted into a direct current by the rectifier 13. The trigger detector 17 compares the DC signal from the rectifier 13 with a preset reference value, and outputs a trigger when the DC signal exceeds the reference value.
[0030]
The peak hold 14 records the maximum value of the DC signal input from the rectifier 13. At this time, the operation of the peak hold 14 is started by a trigger signal from the trigger detector 17.
The recording of such a maximum value is performed for a certain period of time until the vibration generated by the hammer 2 due to the impact is attenuated to some extent, and thereafter the output from the peak hold 14 is stored in the reference value setting device 16 as an external force reference value.
[0031]
Similarly, the sound wave generated by the impact is converted into an electric signal by the microphone 3 and the gain set by the first impact in the reference value setting mode is given by the amplifier 4. A plurality of amplified sound pressure signals are provided and input to an analog BPF 5 set to pass different frequency bands, and are separated into time-series signals for each frequency band.
[0032]
The time series signal separated for each frequency band by the analog BPF 5 is converted into a DC signal by the rectifier 6 and input to the peak hold 7. The maximum value recording operation of the DC signal from the rectifier 6 of the peak hold 7 is started by a trigger signal from the trigger detector 7 and is performed for a certain period of time until the sound pressure decay of the object as in the case of the vibration peak hold 14.
In this way, the instantaneous maximum value for each frequency band is recorded.
[0033]
After a certain period of time until the sound pressure decay, the maximum value recorded by the peak hold 7 is stored in the reference setting device 10 as a sound pressure reference value.
By the operation of the reference value setting mode, the reference value setting device 16 stores the external force reference value, which is the information indicating the strength of the impact, and the reference value setting device 10 stores the momentary moment in each frequency band of the tapping sound. A sound pressure reference value, which is information indicating a maximum sound pressure, is stored.
[0034]
Next, a determination mode for determining an object will be described. First, a casting 1 as an object is hit with a hammer 2. At this time, as in the reference value setting mode, the vibration generated in the hammer 2 is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, amplified by the amplifier 12, and converted to DC by the rectifier 13.
[0035]
The trigger detector 17 similarly outputs a trigger from the DC signal from the rectifier 13, and the peak hold 14 records the maximum value of the DC signal for a certain period of time from the trigger output to the vibration damping.
In the case of the judgment mode, after the fixed time until the vibration is attenuated, the maximum value recorded in the peak hold 14 is input to the ratio calculator 15, and the ratio calculator 15 calculates the maximum value from the peak hold 14 and the reference value setting device. 16 and calculates and outputs the ratio with respect to the external force reference value.
[0036]
Similarly to the reference value setting mode, the sound wave generated by the impact is converted into an electric signal by the microphone 3 and amplified by the amplifier 4, separated into a time series signal for each frequency band by the analog BPF 5, and converted into a DC signal by the rectifier 6. It is converted and input to the peak hold 7. The peak hold 7 records the maximum value of the DC signal for a fixed time from the trigger output to the sound pressure decay.
[0037]
In the case of the judgment mode, the maximum value recorded by the peak hold 7 is input to the compensator 8 after a certain period of time until the sound pressure decay, and the corrector 8 calculates an appropriate correction value from the ratio obtained from the ratio calculator 15. The calculated value is used to correct the maximum value obtained from the peak hold 7 and output.
[0038]
At this time, for example, assuming that the correction of the vibration level and the sound pressure is performed in proportion, when a ratio twice as large as the reference value is obtained by calculation, a value of 2 is added to the maximum value recorded in the peak hold 7. Divide by. In other words, if the exciting force in the determination mode is twice as large as the exciting force in the reference value setting mode, the maximum sound pressure obtained assuming that the sound pressure for each frequency band generated is also doubled Divide the value by 2 to convert the value to the excitation force in the reference value setting mode.
[0039]
The maximum value corrected in this way is compared by the comparator 9 with the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 10 based on a predetermined method or a predetermined comparison reference. In this embodiment, a comparison result signal is output to the alarm 18 when the corrected maximum value deviates from a predetermined relationship.
[0040]
The predetermined relationship at this time is, for example, in a certain band, when the corrected maximum value is within a range of, for example, 80% to 120% with respect to the sound pressure reference value of the band, normal, out of this range. In this case, the reference is set outside the range and the comparison reference is set so as to output the comparison result signal. Also, in another band, a comparison result signal is not output when the sound pressure reference value of the band is within a range of, for example, 70% to 110% as normal, and is output when the sound pressure reference value is out of the range. Set the reference for comparison.
[0041]
Further, when the sound pressure reference value is smaller than the overall sound pressure, a comparison result signal is prevented from being erroneously output in a frequency band that is not the main component by taking measures such as releasing the lower limit of the range.
[0042]
The alarm 18 receives a comparison result signal from the comparator 9 in each frequency band, and a criterion is determined so that when the number of comparison result signals exceeds a preset number, for example, two, it is determined that there is an abnormality. When an alarm is determined, an alarm is output to the outside.
[0043]
The ratio determiner 19 outputs an out-of-correction range alarm when the ratio calculated by the ratio calculator 15 exceeds a predetermined relationship. The predetermined relationship at this time is set to, for example, 1/2 to 2 times. Then, when there is an input less than 1/2 or more than twice, an out-of-correction-range alarm is output.
[0044]
If the exciting force changes extremely, the frequency component of the generated sound changes greatly, making correction difficult. When the excitation force is extremely weak or extremely strong as in the case of this casting, a sound that is not related to the internal cavity of the casting that is the object of the judgment is generated, and the reliability of the judgment is greatly reduced. It becomes. However, by limiting the range of the correction by the exciting force in this way, it is possible to reliably determine even the target in which the frequency characteristic of the striking sound generated when the exciting force changes extremely is changed. An erroneous determination due to an extreme change in the excitation force can be prevented.
[0045]
Note that the correction may be performed by correcting the relationship between the waveform analysis result and the sound pressure reference value, that is, the sound pressure reference value stored in the reference value setting unit 10 in the comparator 9 according to the magnitude of the vibration signal. , The output of the amplifier 12, the output of each analog BPF 5, the output of the rectifier 6, or the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 10, or the like.
[0046]
Further, when the magnitude of vibration detected by the excitation force sensor 11 exceeds a predetermined value, a trigger detector 17 is provided for instructing the peak hold 14 and the peak hold 7 as extraction means to start operation. Therefore, the influence of noise or the like from the surroundings can be reduced, and the reliability of determination can be improved.
[0047]
Although the trigger signal from the trigger detector 17 is given to the peak hold 7, the microphone 3, the amplifier 4, the analog BPF 5 as the conversion means, the rectifier 6, the compensator 8 as the compensation means, and the comparison as the comparison means The same effect can be obtained by giving the signal to the device 9 or the like to start the operation of storing the maximum value or the operation of comparison.
[0048]
In each of the reference value setting mode and the determination mode, the range over detector 21 inputs the maximum value obtained from the peak hold 14 for the vibration signal, and outputs a range over alarm when the maximum value exceeds a predetermined relationship. I do. The range over detector 34 inputs the maximum value obtained from the peak hold 7 for the sound signal, and outputs a range over alarm when the measurement signal exceeds a predetermined relationship.
[0049]
The predetermined relationship at this time is set, for example, as 99% of the measurement range. In this case, when a signal exceeding 99% is input, a range over alarm is output.
[0050]
In addition, by setting an appropriate measurement range in the first hit in the reference value setting mode, the trouble of manually setting the measurement range is eliminated, and the operability is improved.
Furthermore, when the range is not appropriate when manually setting, the S / N ratio is reduced and the reliability of the determination is reduced. However, such a problem occurs because the appropriate range is automatically set. In addition, it is possible to obtain a hit sound determination device with improved determination reliability.
[0051]
In addition, by outputting the range over alarm immediately before the input of each signal is saturated, it is possible to prevent the erroneous determination due to the saturation of the amplifier and obtain a hitting determination device with improved determination reliability.
Note that the determination can be performed at high speed by using the analog BPF.
[0052]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 2 is a block diagram of a casting internal cavity inspection apparatus showing another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the following points are different from those shown in FIG. 1, but other configurations are the same as those shown in FIG. The maximum value of the sound pressure for each frequency band extracted by the peak hold 7 is corrected by the corrector 8 and then input to the reference setting device 10, and the reference setting device 10 determines the maximum value of the input maximum value. The difference is that the average value is obtained and used as the sound pressure reference value, the range of the variation of the maximum value is determined, and the comparison reference is determined based on the range of the variation.
[0053]
Prior to the work, 100 castings 1 whose soundness is not ensured but which seem to be sound and one casting whose soundness is confirmed are prepared. For the soundness, for example, it is confirmed that there is no cavity by X-ray inspection or the like at the portion where the cavity is likely to be inspected.
[0054]
Next, the operation will be described. First, a sound casting 1 is hit with a hammer 2. At this time, the vibration generated in the hammer 2 is detected as an external force applied to the casting 1 by the excitation force sensor 11, converted into an electric signal, and the maximum value is extracted by the peak hold 14. The maximum value extracted by the peak hold 14 is stored in the reference setting device 16 as an external force reference value. At this time, the ratio calculator 15 outputs the ratio 1. These are the same as those shown in the embodiment of FIG.
[0055]
On the other hand, the maximum value of the sound pressure signal extracted by the peak hold 7 passes through the compensator 8 as it is because the ratio output by the ratio calculator 15 is 1, and is input to the reference setting device 10 to obtain the sound pressure reference value. Is stored as
[0056]
Next, the maximum value of the sound pressure signal is obtained, and this is set as the sound pressure reference value. Further, the variation of the maximum value is obtained. For 100 castings considered to be sound, this is hit and 100 data are obtained. The maximum value of the sound pressure obtained for each impact, that is, the maximum value of each frequency band extracted by the peak hold 7 is corrected by the corrector 8 at the ratio calculated by the ratio calculator 15 each time. It is stored in the value setting device 10. That is, if the ratio is 1.2, it is assumed that the external force applied this time is 1.2 times the external force when the external force reference value was previously stored in the reference setting device 16 and divided by 1.2. To normalize. In this way, 100 data are obtained for each frequency band.
[0057]
Then, an average value of the maximum value is obtained for each frequency band, and stored in the comparator 9 as a sound pressure reference value for each frequency band. Further, the range of the variation of the maximum value and the standard deviation σ are obtained for each frequency band. If there is data that exceeds three times the standard deviation σ, it is determined that the data is due to a defective product, and the average value of the maximum value is obtained by excluding this data, and this is used as the sound pressure reference value. The range of variation of the maximum value as data is obtained for each frequency band. It should be noted that when it is determined that the data is based on a defective product, it can be used together with the determination by a sensory test performed by a skilled person.
Further, when it is expected that there may be a case where the variation exceeds the normal data obtained in the reference value setting mode, an erroneous determination may be prevented by providing a margin of about ± 10%.
[0058]
In this way, even if there is a defective product in the casting, it is possible to prevent the defective product from being included in the sound pressure reference value or the comparison reference. Further, it is not necessary to collect data on a sound whose soundness is completely secured, and the sound pressure reference value and the comparison reference can be set easily at low cost.
[0059]
The comparator 9 does not output a comparison result signal within the range of the variation determined as described above, and sets a comparison criterion so as to output the comparison result signal to the alarm device 18 if the comparison result signal is exceeded.
[0060]
In the alarm 18, even if it is normal, there is a possibility that it may protrude from the data obtained from the above-mentioned ten castings. A criterion is set to determine that there is an abnormal situation and to give an alarm.
[0061]
As described above, the sound pressure was calculated by averaging the maximum value of the time-series signal for each frequency band of the vibration signal by excluding those that fall outside the control limits from a sufficient number of data by hitting a casting that seems to be sound. If the standard value is used and the range of variation of the maximum value is obtained and comparison is performed based on this, if there is an appropriate internal cavity in the casting, an abnormality will appear somewhere in the above frequency band and it will protrude from the comparison standard, so Defects can be detected.
[0062]
In addition, the following can be performed as necessary. Although there is a high correlation between the shape of the casting 1 and locations where cavities are likely to occur, if there are multiple inspection locations in one product and the frequency characteristics when hitting are significantly different, for example, If there are three locations, 100 data are taken for each inspection location in the same manner as above, and a sound pressure reference value and a comparison standard are determined for each inspection location.
Then, in the inspection, the inspection is performed by switching to the sound pressure reference value and the comparison reference corresponding to each required inspection location.
[0063]
It should be noted that the comparison criterion set by the above-described method can be further modified and learned based on data obtained in an actual determination later.
[0064]
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, an analog BPF is used to determine the maximum value for each frequency band, but a digital BPF may be used. In this embodiment, a case where a digital BPF is used will be described with reference to the configuration diagram of FIG. In FIG. 3, reference numeral 51 denotes an A / D converter for converting an analog signal from the rectifier 13 into a digital signal, and reference numeral 52 denotes an A / D converter for converting an analog signal from the amplifier 4 into a digital signal. 53 is a maximum value calculator for calculating the maximum value of the output of the A / D converter 51.
[0065]
Reference numeral 61 denotes a digital BPF as conversion means for converting a digital signal into a time series signal for each frequency band. The digital BPF 61 targets nine octaves from 31.25 to 16,000 Hz to substantially cover the human audible range of 20 to 20,000 Hz, as in the embodiment of FIG. A total of 28 bands are provided to give each resolution. Reference numeral 62 denotes a rectifier for rectifying an AC signal from the digital BPF, and reference numeral 63 denotes a maximum value calculator as extraction means for extracting a maximum value from the rectified digital signal.
[0066]
Numeral 64 denotes a corrector, which corrects the maximum value output by the maximum value calculator 63 based on the ratio obtained from the ratio calculator 15 and outputs a correction value. A comparator 65 compares the output of the compensator 64 with the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 66 by a predetermined method. It should be noted that 28 rectifiers 62, peak hold circuits 63, correctors 64, comparators 65, and reference value setting devices 66 are provided corresponding to the digital BPFs 61 provided for all 28 bands.
[0067]
A maximum value calculator 41 extracts the maximum value from the digital signal from the A / D converter 52 rectified by the rectifier 31.
Other configurations are the same as those shown in FIG. 1, and the corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0068]
Next, the operation will be described. First, a reference value setting mode for setting each reference value using a reference target object will be described.
The A / D converter 51 converts an analog DC signal from the rectifier 13 into a digital signal. At this time, the A / D converter 51 starts operating in response to a trigger signal from the trigger detector 17, and is continuously performed for a certain period of time until the vibration generated by the hammer 2 due to the impact attenuates to a predetermined value or less. . The maximum value calculator 53 extracts the maximum value of the digital signal from the A / D converter 51, and the maximum value is stored in the reference value setting device 16 as an external force reference value.
[0069]
Similarly, the sound wave generated by the impact is converted to an electric signal by the microphone 3, given an appropriate gain by the amplifier 4, and then converted to a digital signal by the A / D converter 52. At this time, the A / D converter 52 starts operating in response to a trigger signal from the trigger detector 17, and operates for a certain period of time until the sound pressure generated by the impact on the target object attenuates to a predetermined value or less. The converted digital signal is input to 28 digital BPFs 61 set so as to pass through different frequency bands, and separated into time-series signals for each frequency band.
[0070]
The time series signal separated for each frequency band by the digital BPF 61 is converted to a DC signal by the rectifier 62 and input to the maximum value calculator 63. The maximum value calculator 63 extracts the maximum value of the DC signal and stores it in the reference value setting device 66. In this way, the instantaneous maximum value of each frequency band is extracted and stored in the reference value setting unit 66 as a sound pressure reference value.
[0071]
By such an operation in the reference value setting mode, the reference value setting device 16 stores the external force reference value, which is information indicating the strength of the impact, and the reference value setting device 66 instantaneously outputs the impact sound in each frequency band. A sound pressure reference value, which is information indicating a maximum sound pressure, is stored.
[0072]
Next, a determination mode for determining an object will be described. First, a casting 1 as an object is hit with a hammer 2. At this time, as in the reference value setting mode, the vibration generated in the hammer 2 is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, amplified by the amplifier 12, and converted to DC by the rectifier 13. Similarly, the trigger detector 17 outputs a trigger signal from the DC signal from the rectifier 13, and the A / D converter 51 converts the DC signal into a digital signal for a certain time from the trigger output to the sound pressure attenuation. The maximum value calculator 53 extracts and outputs the maximum value of the digital signal.
[0073]
In the case of the determination mode, the maximum value extracted by the maximum value calculator 53 is input to the ratio calculator 15, and the ratio calculator 15 calculates the ratio between the maximum value and the external force reference value stored in the reference value setter 16. Is calculated and output.
[0074]
Similarly to the reference value setting mode, the sound wave generated by the impact is converted into an electric signal by the microphone 3, amplified by the amplifier 4, and converted into a digital signal by the A / D converter 52. At this time, the operation of the A / D converter 52 is started by a trigger signal from the trigger detector 17, and is performed for a certain period of time until sound pressure attenuation. The digital signal is separated into a time series signal for each frequency band by a digital BPF 61, converted into a DC signal by a rectifier 62, and input to a maximum value calculator 63. The maximum value calculator 63 extracts and outputs the maximum value of the DC signal.
[0075]
In the case of the determination mode, the maximum value extracted by the maximum value calculator 63 is input to the corrector 64, and the corrector 64 calculates an appropriate correction value based on the ratio obtained from the ratio calculator 15, and calculates the maximum value. The maximum value obtained from is corrected and output.
[0076]
The corrected maximum value is compared with the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 66 by the comparator 65, and if the reference value deviates from a predetermined relationship set in advance, a comparison result signal is output to the alarm device 18. You. The predetermined relationship to be set is, for example, in a certain band, the corrected maximum value is within a range of 80% to 120% with respect to the sound pressure reference value of the band, as in the embodiment shown in FIG. In some cases, the comparison result signal is not output as normal, and when the value is out of this range, that is, less than 80% and more than 120%, the comparison result signal is set to be output as abnormal. In another band, the comparison result signal is set to be out of the range when the sound pressure reference value of the band deviates from 70% to 110% with respect to the reference value.
[0077]
If the sound pressure reference value is smaller than the overall sound pressure, a comparison result signal is prevented from being erroneously output in a frequency band that is not the main component by taking measures such as canceling the comparison on the lower limit side.
When the number of input comparison result signals exceeds a preset number, for example, two, the alarm device 18 sounds a buzzer and flashes a lamp to warn the user as a notification.
[0078]
As described above, the use of the digital BPF 61 as a method of obtaining a time-series signal for each frequency band makes it possible to reduce the size of the device. Can be flexibly dealt with.
[0079]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a block diagram of a casting internal cavity inspection apparatus showing another embodiment of the present invention. Although the digital BPF is used to obtain the maximum value for each frequency band in the embodiment of FIG. 3, wavelet transform (Wavelet Transform) may be used. Hereinafter, the case where the wavelet transform is used will be described based on the configuration diagram of FIG.
[0080]
In this embodiment, a wavelet transform calculator 71 is provided to obtain a time-series signal for each frequency band, and other operations are the same as those in the embodiment of FIG. In the wavelet transform, an effective value is calculated by the analysis operation, so that there is no need to provide a rectifier.
[0081]
In the drawing, reference numeral 71 denotes a wavelet transform (Wavelet Transform) calculator as a conversion means, which separates a digital sound pressure signal into a time series signal for each frequency band by expanding or reducing a basis function (mother wavelet). . The wavelet-transformed signals are input to a maximum value calculator 63, a compensator 64, and a comparator 65 provided in 28 sets.
[0082]
The comparator 65 is compared with the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 66 in the same manner as shown in FIGS. 1 and 3, and when a predetermined relationship is set, a comparison result signal is output. Is output to the alarm 18.
[0083]
At this time, by selecting an appropriate basis function in accordance with the measured waveform and the phenomenon to be observed, the frequency separation characteristics are improved, and the reliability of the determination can be improved. Further, the size of the apparatus can be reduced by using the wavelet transform operation unit.
[0084]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram of a casting internal cavity inspection apparatus according to still another embodiment of the present invention. Although the digital BPF is used to determine the maximum value for each frequency band in the embodiment of FIG. 3, a short-time FFT may be used. Hereinafter, the case where the short-time FFT is used will be described with reference to FIG. In this embodiment, a short-time FFT calculator 81 is provided to obtain a time-series signal for each frequency band.
[0085]
Other operations are the same as those of the embodiment shown in FIG. In the short-time FFT, the effective value is calculated by the analysis operation, so that it is not necessary to provide a rectifier.
In FIG. 5, reference numeral 81 denotes a short-time Fourier-Transform (STFT) calculator as a conversion means, which obtains a time-series signal for each frequency band.
[0086]
Thus, by providing the short-time FFT calculator 81 as a Fourier transformer and obtaining the time-series signal for each frequency band, the frequency resolution can be improved.
[0087]
Therefore, the reliability of diagnosis can be improved in the case where a characteristic appears in a change in frequency due to the properties and configuration of the casting using the excellent resolution of the short-time FFT. Further, the size of the apparatus can be reduced by using the short-time FFT operation unit.
[0088]
Further, in each of the above-described embodiments, an example in which an external force is applied by a hammer has been described, but an example in which an external force is applied by other means, for example, an excitation force by an electromagnetic wave or a cylinder may be used.
[0089]
In each of the above embodiments, the external force is detected by the excitation force sensor 11 and the striking sound is detected by the microphone 3, but a vibration detector may be used instead of the microphone for the striking sound. In each of the above embodiments, the audible frequency is referred to as a sound, and the frequency range wider than the audible frequency is referred to as a vibration. However, in the present invention, the determination device is not limited to the sound. Are not distinguished, and include those due to vibration.
[0090]
Although the alarm device 18 is shown to warn, each signal and the calculated value in such determination, for example, each sound pressure reference value stored in the setting device 10 and the comparator in the embodiment of FIG. The normal and abnormal ranges serving as the reference for comparison set at 9, the correction value calculated by the ratio calculator 15, the corrected maximum value from each corrector 8 in the judgment, and the like are displayed on the CRT in the form of dots or bands. In addition, those that are out of the range can be easily checked by, for example, coloring them with red or the like, so that the operability can be improved.
[0091]
The maximum value corrected by the corrector 8 may be superimposed on a normal range and shown so as to be visually grasped. At this time, if the comparison result deviates from the predetermined relationship, the maximum value detected at that time may be displayed in red or the like.
[0092]
Further, instead of the sound pressure reference values and the comparison standards described in the third to fifth embodiments, the sound pressure reference values and the comparison standards obtained by the same definition methods as those described in the second embodiment can be used.
[0093]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
[0094]
Signal detection means for detecting a vibration generated from a casting to which an external force is applied as a vibration signal, conversion means for converting the vibration signal into a time-series signal for each of a plurality of predetermined frequency bands, and setting a maximum value of the time-series signal to a frequency. Extraction means for extracting each band and comparison means for comparing each maximum value with a preset vibration reference value for each frequency band are provided. Can be accurately grasped, and the reliability of comparison can be improved.
[0095]
Further, the converting means is a plurality of band filters for passing a frequency component of a predetermined frequency band of the vibration signal, and the extracting means rectifies the frequency components passing through each band filter and calculates the peak value of each rectified frequency component. Since the maximum value among them is extracted as the maximum value, if the conversion means is a bandpass filter, the processing can be performed at high speed, and the apparatus is simple and inexpensive. Further, since the extracting means extracts the maximum value from the rectified frequency components, it is possible to detect even when the maximum value is present in the negative sign part of the vibration signal, and to accurately compare even when the vibration signal abruptly attenuates.
[0096]
Further, the transforming means is a wavelet transforming means for wavelet transforming the vibration signal, and the extracting means extracts the maximum value for each frequency band based on the result of the conversion by the wavelet transforming means. The characteristics at the time of separating the signals into the respective time-series signals can be improved, and the reliability of comparison and determination can be improved.
[0097]
Since the converting means is a short-time fast Fourier transforming means and the extracting means extracts the maximum value for each frequency band based on the result of the conversion by the short-time fast Fourier transforming means, it is possible to improve the frequency resolution. .
[0098]
Further, while providing external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force, a correcting means for correcting at least one of a vibration signal, a time-series signal, a maximum value, and a vibration reference value according to the magnitude of the external force is provided. Since the correction is performed according to the magnitude of the external force, it is possible to prevent the comparison means from being affected by the variation in the magnitude of the external force, thereby improving the reliability of the comparison.
[0099]
In addition, an external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force is provided, and when the magnitude of the external force exceeds a predetermined value, the operation of at least one of the signal detecting means, the converting means, the extracting means, and the comparing means is started. Since the operation is not started until a command is issued, there is no possibility that noise, vibration, noise, or the like in the surroundings when there is no command is erroneously processed as a vibration signal. Therefore, the influence of these can be prevented, and the reliability of the determination is improved.
[0100]
Further, external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force as an external force signal is provided, ratio calculating means for obtaining a ratio obtained by dividing the external force signal by a preset external force reference value, and a vibration signal based on the ratio. Correction means for changing the relationship between the maximum value and the vibration reference value in the comparison means by correcting at least one of the time series signal, the maximum value, and the vibration reference value; and the ratio is within a predetermined range. Since it is characterized by the provision of the ratio determining means for determining whether or not an improper external force that is out of the predetermined range is given, the reliability of comparison can be improved.
[0101]
Furthermore, external force signal amplifying means for amplifying the external force signal and outputting it as an amplified external force signal and vibration signal amplifying means for amplifying the vibration signal and outputting it as an amplified vibration signal are provided, and the ratio calculation means is used as the amplified external force signal as the external force signal. The conversion means shall use the amplified vibration signal as the vibration signal, and a range over detection means for detecting that the peak value of at least one of the amplified external force signal and the amplified vibration signal has exceeded a predetermined value is provided. Since the amplified external force signal or the amplified vibration signal exceeds a predetermined value, that is, a large signal that saturates the external force signal amplifying unit or the vibration signal amplifying unit is detected and determined. Reliability can be ensured.
[0102]
In addition, an automatic gain setting means for automatically setting the gain of at least one of the external force signal amplifying means and the vibration signal amplifying means is provided, so that the amplified external force signal and the amplified vibration signal can be appropriately output. The amplification factor can be easily set to be within the range, and the operability is improved. In addition, a decrease in the S / N ratio can be prevented, and the reliability of the determination is improved.
[0103]
The comparison means is characterized in that the comparison is performed based on a vibration reference value set based on a vibration signal generated when an external force is applied to the casting in a predetermined state. The vibration reference value can be easily set according to the above, and the reliability of the determination can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a casting internal cavity inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a casting internal cavity inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a casting internal cavity inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a casting internal cavity inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a casting internal cavity inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 casting, 2 hammer, 3 microphone, 4 amplifier,
5 analog BPF, 6 rectifier, 7 peak hold circuit, 8 compensator,
9 comparator, 10 reference value setting device, 11 excitation force sensor, 12 amplifier,
13 rectifier, 14 peak hold, 15 ratio calculator,
16 reference value setting device, 17 trigger detector, 18 alarm device, 19 ratio judgment device,
20 range automatic setting device, 21 range over detector, 31 rectifier,
32 peak hold, 33 range automatic setting device, 34 range over detector,
41 maximum value calculator, 51, 52 A / D converter, 53 maximum value calculator,
61 digital BPF, 62 rectifier, 63 maximum value calculator, 64 compensator,
65 comparator, 66 reference value setter, 71 wavelet transform calculator,
81 Short-time FFT calculator.
