JP4869608B2

JP4869608B2 - 超音波探傷装置

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Publication number: JP4869608B2
Application number: JP2005052800A
Authority: JP
Inventors: 英一小林; 優此村
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Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-02-28
Also published as: JP2006234722A

Description

本発明は、検査対象物に対して超音波探傷部の位置及び方位を特定可能な超音波探傷装置に関する。

一般に、図２１に示すように、配管１００の検査対象物である溶接線１０１等を探傷する際、超音波探傷部１０２から配管１００に対して所定の角度で溶接線１０１方向に超音波Ｕを発信しながら、溶接線１０１に対する超音波探傷部１０２を例えば、図中のＡ位置からＢ位置まで移動させることによって、溶接線１０１を配管１００の板厚方向に探傷することができる。この際、得られた欠陥データと溶接線１０１の板厚方向の位置とを対応させるために、溶接線１０１に対する超音波探傷部１０２の位置及びそのときの時間を特定する必要がある。

このような超音波探傷部の特定方法として、超音波探傷部近傍に配されて信号を発する複数又は一つの発信装置と検査対象物上に配された一つ又は複数の受信装置とを備え、発信装置間、受信装置間、又は、発信装置と受信装置との間の距離と、発信装置から受信装置に向かう信号の到達方向との関係から発信装置と受信装置との相対座標位置を特定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、発信装置としてＬＥＤ等の光源を利用し、これをＣＣＤカメラ等で観察して位置を特定する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

ここで、通常、配管１００が金属から構成されているために表面１００Ａが反射面とされている。そのため、上記特許文献１に記載の超音波探傷装置において、図２２に示すように、発信装置として放射光を発するＬＥＤ等の光源１０３を使用し、受信装置として受光センサ１０４を用いる場合、光源１０３からの射出光が、直接受光センサ１０４に到達する光と、表面１００Ａにて反射して受光センサ１０４に到達する光とに分かれてしまう。
従って、図２３に示すように、配管１００の表面１００Ａに反射した射出光によって光源１０３の虚像１０５が発生してしまい、受光センサ１０４がこれを位置データとして取り込んでしまう場合がある。この場合、超音波探傷部１０２の正確な位置を把握することが困難となる。

また、特許文献２に記載の超音波探傷装置の場合、配管等の表面からの反射光を受光しないようにするためには光源に対してＣＣＤカメラを向ける方向が限定されてしまう。従って、カメラ三脚等を設置する十分な場所を確保できない場合には、反射光を含めて撮影してしまう問題がある。
特公昭６２―７９７８号公報特許第３００７４７４号公報

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、検査対象物が配された被検体の表面上で超音波探傷部を走査する際、検査対象物に対する超音波探傷部の正確な位置を特定することができる超音波探傷装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る超音波探傷装置は、光が反射しやすい被検体の表面でも前記被検体に配された検査対象物を非破壊的に検査できる超音波探傷装置であって、超音波を発して前記被検体の表面上を移動する超音波探傷部と、該超音波探傷部の前記検査対象物に対する位置を特定する位置計測部と、を備え、該位置計測部は、前記被検体及び前記超音波探傷部の何れか一方に配された光源と、前記被検体及び前記超音波探傷部の何れか他方に配されて前記光源から射出した光を検知する受光子と、前記光源から前記受光子へ向かう光路上に配され、前記被検体表面の反射光を規制する調整部と、を備え、前記受光子は、前記光の光量を検出する光量検出センサを備え、前記調整部は、前記光源から射出された光の放射角及び放射方向のうち少なくとも一つを変更し、前記光を、前記被検体の表面に到達する前に、前記被検体の表面へ向かう光が除去された光束に変換し、前記光束の仰角を、前記光束が前記被検体の表面から離れる方へ向き前記光量検出センサにおいて検出される前記光量が検出限界以下となる第一の仰角に設定し、前記光束の仰角が前記第一の仰角に設定された後、前記光束の放射方向を、前記被検体の表面に近づく方へと漸次変動させ、前記光量検出センサにおいて所定以上の前記光量が検出されたときに前記放射方向の変動を停止させることを特徴とする。

この超音波探傷装置は、光が反射しやすい表面を有する被検体に検査対象物が配されている場合、光源から被検体の表面までの光路上に調整部を配することによって、射出光が光源から被検体の表面に向かうのを規制することができ、被検体の表面における光源の虚像の発生を抑えることができる。
また、光源からの射出光が放射光の場合には、被検体の表面から受光子までの光路上に調整部を配することによって、被検体の表面に反射した光が受光子に入射するのを規制することができ、被検体の表面に生じた光源の虚像を受光子が受光するのを抑えることができる。

また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記調整部が、間に開口部を形成して互いに対向して配され、前記開口部の大きさを変化させる一対の遮蔽部を備えている。

この超音波探傷装置は、光源からの射出光が開口部を通過する際に、一対の遮蔽部間に生じる開口部の大きさを変化させることによって、光束の放射角と放射方向とを変更することができる。従って、開口部を所定の大きさにすることによって、光源から被検体の表面へ向かう光、又は、被検体の表面から受光子に入射する反射光を好適に遮蔽することができる。

また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記調整部が、前記一対の遮蔽部を前記光源からの射出光の進行方向に沿って前後移動させる駆動機構を備えていることを特徴とする。
また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記調整部が、前記一対の遮蔽部を前記光源からの射出光の進行方向に対して直交する方向に移動させる駆動機構を備えていることを特徴とする。

この超音波探傷装置は、駆動機構によって一対の遮蔽部を移動して開口部の大きさを変更することができ、光源から被検体の表面へ向かう光、又は、被検体の表面から受光子に入射する反射光を好適に遮蔽することができる。

また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記駆動機構が、前記一対の遮蔽部のそれぞれを独立に駆動させる複数の駆動源を備えていることを特徴とする。
この超音波探傷装置は、光源又は受光子と被検体の表面との距離や視野に応じて一対の遮蔽部を独立に駆動して、開口部の被検体の表面からの高さと開口幅とを好適に変更することができ、光源から受光子に向かう光束のうち、光源から検査対象物に向かう光束又は被検体の表面から受光子に向かう光束を遮蔽することができる。

また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記調整部が、前記光源の放射角度を変更する光学系を備えていることを特徴とする。
この超音波探傷装置は、光源と受光子と被検体の表面との相対位置に応じて射出光の光束の放射角度を変更することができ、光源から受光子へ到達する光量を変えることなく、光源からの射出光が被検体の表面へ向かうのを好適に抑えることができる。
また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記光学系は、前記光源からの光をビーム光に変換するビーム光生成レンズと、前記ビーム光生成レンズを透過した前記ビーム光をスリット光に変換するシリンドリカルレンズと、前記光源および前記シリンドリカルレンズに対して前記ビーム光生成レンズを相対移動させる移動機構と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記調整部が、前記光源の放射方向を変更する反射部を備えていることを特徴とする。
この超音波探傷装置は、反射部によって光源からの射出光の光路を変更することができ、光源と受光子と被検体の表面との相対位置に応じて射出光が被検体の表面へ向かうのを好適に抑えることができる。
また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記調整部は、前記放射方向の変動を停止させたあと、前記光束の放射角を、前記光源から発せられた光束の６割以上が前記受光子に入射する放射角に設定することを特徴とする。
また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記受光子は、前記光源からの射出光をライン光に変換するシリンドリカルレンズを有することを特徴とする。
また、本発明の超音波探傷装置は、前記超音波探傷装置であって、前記調整部は前記光源側に配置され、前記受光子には、前記被検体表面の反射光を規制する第二調整部が設けられ、前記調整部と前記第二調整部とは同期させて制御されることを特徴とする。

本発明によれば、受光子への好適な受光量を確保しつつ検査対象物が配された被検体の表面における虚像の発生又は発生した虚像の入力を抑えることができ、光源の虚像に対する情報を測量データに誤入力してしまうことを抑えて、光源の実像のみから超音波探傷部の検査対象物に対する正確な位置を光学的に算出することができる。

本発明に係る第１の実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
本実施形態に係る超音波探傷装置１は、図１に示すように、光が反射しやすい配管（被検体）２に配された溶接線（検査対象物）３を非破壊的に検査する超音波探傷装置であって、超音波を発して配管２上を移動する超音波探傷部４と、超音波探傷部４の配管２に対する位置を特定する位置計測部５と、超音波探傷部４及び位置計測部５と電気的に接続されて超音波の送受信、波形や画像を表示する探傷器６とを備えている。

超音波探傷部４は、例えば、斜角探触子とされて配管２の板厚方向に対して進行方向斜め前方に向けて超音波が発信される。
位置計測部５は、図１及び図２に示すように、超音波探傷部４と接続された発光用筐体７及びこの発光用筐体７内に配されて放射光を射出するＬＥＤ等の光源８を有する発光ユニット１０と、配管２に配される受光用筐体１１及びこの受光用筐体１１に配されて光源８からの射出光を検知する１次元の位置検出素子（受光子）１２を有する受光ユニット１３と、光源８から位置検出素子１２へ向かう光路上に配されて、光源８から射出された光束の放射角及び放射方向を変更して配管２の表面２Ａの反射光を規制する調整部１５と、位置検出素子１２の計測データに基づき超音波探傷部４の位置等を算出する位置計測制御部１６とを備えている。

調整部１５は発光用筐体７に接続され、図２及び図３に示すように、間に開口部１７を形成して互いに対向して配され、開口部１７の大きさを変化させる一対の遮蔽部１８、２０と、一対の遮蔽部１８、２０を前後方向に移動させる駆動機構２１とを備えている。
なお、説明の都合上、光源８に対して射出光の進行方向に沿う方向を前方向、その反対方向を後方向とする。また、配管２の表面２Ａの法線方向に沿って表面２Ａから遠ざける方向を上方向、表面２Ａに近づける方向を下方向とする。

一対の遮蔽部１８、２０は、発光用筐体７の内壁面側に沿って前後方向に移動する遮蔽基部２２と、遮蔽基部２２から上下方向に所定の長さで板状に突出する凸部２３とをそれぞれ備えている。この凸部２３の長さは、各凸部２３の先端２３Ａ間に開口部１７を形成可能な長さとされている。

駆動機構２１は、一対の遮蔽部１８、２０を互いに独立して駆動させるためのモータ（駆動源）２５と、モータ２５の回転数を所望の回転数に減速する減速機２６と、減速機２６に接続されたプーリ２７と、プーリ２７と一対の遮蔽部１８、２０それぞれの遮蔽基部２２に接続されるワイヤ２８と、発光用筐体７と各遮蔽部１８、２０の凸部２３とを接続するバネ３０とを備えている。

発光ユニット１０の発光用筐体７には、発光用筐体７の中心軸線Ｃ上にて光源８を支持する支持板３１が形成されている。
受光ユニット１３は、図１に示す配管２の表面２Ａの溶接線３に沿って、図４に示すように、配管２の周方向に複数連接して配されている。各受光ユニット１３は、図２及び図５に示すように、受光ユニット１３の移動に伴う光源８からの射出光をライン光に変換するシリンドリカルレンズ３３と、図６に示すように、配管２の表面２Ａに沿って並ぶ二つの位置検出素子１２と、その間に配された光量検出センサ３５とを備えている。

次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１の探傷方法、及び、作用・効果について、図６から図８を適宜参照しながら説明する。
探傷開始に伴い、発光ユニット１０の光源８を点灯し、発光ユニット１０とともに超音波を発信させながら超音波探傷部４を溶接線３に対して所定の範囲内で遠近移動する。
同時に、一対の遮蔽部１８、２０のそれぞれの駆動機構２１を駆動する。

この際、まず、発光ユニット１０の初期位置及び溶接線３に対する移動速度に対し、図３における光源８及び各遮蔽部１８、２０の凸部２３の先端２３Ａを結ぶそれぞれの直線と中心軸線Ｃとのなす上下方向それぞれの仰角Ｒ１、Ｒ２、支持板３１に対する一対の遮蔽部１８、２０の前後方向移動量Ｌ１、Ｌ２、それぞれのモータ２５の回転数、プーリ２７の減速比のそれぞれの関係を予め算出しておく。そしてこれらの関係に基づき、図６に示すように、光束３６の放射角Ｒが小さく、かつ、中心軸線Ｃ方向に対する上方向の仰角Ｒ１が高くなるように、一対の遮蔽部１８、２０をそれぞれ移動して開口部１７の位置及び大きさを変化させる。

この状態から、図７に示すように、受光ユニット１３の位置検出素子１２が射出光を検出するまで、光束３６の放射角Ｒを維持しながら一対の遮蔽部１８、２０をそれぞれ移動して光束３６の仰角Ｒ１を小さくし、かつ、仰角Ｒ２を大きくする。

そして、光量検出センサ３５によって光量を検知しながら、例えば、光束３６の８割程度が位置検出素子１２に検知される位置まで開口部１７を移動する。
その後、配管２近位側の下側の遮蔽部２０をさらに光源８に近づけて、例えば、光帯幅の６割程度が位置検出素子１２を覆うように光束３６の放射角Ｒを大きくして、図８に示すように、光束３６の光帯幅を太くする。
このような光束３６の制御を計測中常に行うことによって取得したデータに基づき、公知の方法によって溶接線３に対する超音波探傷部４の位置を算出する。

この超音波探傷装置１によれば、光源８から配管２の表面２Ａまでの光路上に調整部１５を配することによって、光源８からの射出光の光束３６の放射角Ｒ及び放射方向を変更することができる。そして、光が反射しやすい配管２の表面２Ａを探傷する場合であり、かつ、光源８からの射出光が放射光の場合であっても、配管２の表面２Ａに向かう光束３６を抑えることができ、配管２の表面２Ａにおける光源８の虚像の発生を抑えることができる。

この際、配管２の表面２Ａにおける虚像の発生を抑えるとともに、位置検出素子１２への好適な受光量を確保することができ、光源８の実像のみから超音波探傷部４の配管２に対する正確な位置を探傷器６によって光学的に算出することができる。

特に、駆動機構２１によって光源８又は位置検出素子１２と配管２の表面２Ａとの距離や視野に応じて一対の遮蔽部１８、２０をそれぞれ独立に調整して、開口部１７の配管２の表面２Ａからの高さと開口幅とを好適に変更することができる。従って、光源８から位置検出素子１２に向かう光束３６のうち、光源８から配管２に向かう光束を遮蔽することができる。

次に、第２の実施形態について図９から図１４を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、図９に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置４０の調整部４１が、一対の遮蔽部１８、２０の代わりに、光源４５の放射角度を変更する光学系４２を備えているとした点である。

発光ユニット４３に配される光源４５は、レーザダイオード等のビーム光を射出する光源とされている。
光学系４２は、図９及び図１０に示すように、発光ユニット４３に配され、光源４５の前方に配されるビーム光生成レンズ４６と、そのさらに前方に配されるシリンドリカルレンズ４７と、ビーム光生成レンズ４６を光源４５とシリンドリカルレンズ４７とに対して前後方向、かつ、上下方向に移動させる移動機構４８とを備えている。

移動機構４８は、図１１に示すように、ビーム光生成レンズ４６を上下方向から支持する第一支持部５０と、第一支持部５０を内部に前後方向から支持する第二支持部５１とを備えている。

第一支持部５０の上下方向及び第二支持部５１の前後方向には、内部に永久磁石５２Ａが配されたスライドピン５２が配されている。第一支持部５０には、スライドピン５２が挿通する貫通孔５０Ａが配されており、貫通孔５０Ａにはコイル５３が配されている。このコイル５３に通電することによって、スライドピン５２内部の永久磁石５２Ａとの間に電磁力が発生する。従って、第一支持部５０が第二支持部５１との間に配されたバネ５５の弾性変形範囲内で第二支持部５１に対してスライドピン５２に沿って前後方向に移動する。

第二支持部５１には、スライドピン５２が挿通する貫通孔５１Ａが配されており、貫通孔５１Ａにはコイル５３が配されている。このコイル５３に通電することによって、スライドピン５２内部の永久磁石５２Ａとの間に電磁力が発生する。従って、第二支持部５１が発光用筐体５６との間に配されたバネ５５の弾性変形範囲内で発光用筐体５６に対してスライドピン５２に沿って上下方向に移動する。

そして、例えば、発光ユニット４３からの射出光の光束３６を太くする際には、第一支持部５０に配されたコイル５３に通電して第一支持部５０をスライドピン５２に沿って第二支持部５１に対して、図１２に示すように、ビーム光生成レンズ４６を光源４５に近づける方向に移動する。

逆に、光束３６を細くする際には、図１３に示すように、ビーム光生成レンズ４６を光源４５から遠ざける方向に移動する。
また、発光ユニット４３からの射出光の光束３６の仰角Ｒ１、Ｒ２を変更する際には、第二支持部５１に配されたコイル５３に通電して第二支持部５１をスライドピン５２に沿って発光用筐体５６に対して、図１４に示すように、ビーム光生成レンズ４６を上下方向に移動する。

次に、本実施形態に係る超音波探傷装置４０の探傷方法、及び、作用・効果について説明する。
探傷開始に伴い、発光ユニット４３の光源４５を点灯し、発光ユニット４３とともに超音波を発信させながら超音波探傷部を溶接線に対して所定の範囲内で遠近移動する。
同時に、調整部４１を駆動して射出光の光束３６を調整する。

この際、まず、発光ユニット４３の初期位置及び溶接線３に対する移動速度に対し、コイル５３に対する通電量とそのときの第一支持部５０及び第二支持部５１それぞれの移動距離との関係を予め算出しておく。そしてこれらに基づき、第一支持部５０又は第二支持部５１を移動させる。そして、光源４５からビーム光生成レンズ４６までの距離や光源４５に対するビーム光生成レンズ４６の方向とを変更することによって、中心軸線Ｃに対する射出光の光束３６の放射角Ｒ及び放射方向が変更する。
位置検出素子１２への照射手順については、第１の実施形態と同様の手順にて行う。

この超音波探傷装置４０によれば、光源４５と位置検出素子１２と配管表面との相対位置に応じて光源４５の放射角度及び放射方向を変更することができる。従って、光源４５から位置検出素子１２へ到達する光量を変えることなく、光源４５からの射出光が配管表面へ向かうのを好適に抑えることができる。

次に、第３の実施形態について図１５及び図１６を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第２の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る超音波探傷装置６０の調整部６１が、移動機構４８の代わりに光源４５の放射方向を変更する反射部６２を備えているとした点である。

発光ユニット６３は、図１５に示すように、反射部６２とともにレーザダイオード等のビーム光を射出する光源４５と、光源４５の前方に配されるビーム光生成光学系６５と、ビーム光生成光学系６５のさらに前方に配されてスリット光を生成するシリンドリカルレンズ６６とを備えている。
反射部６２は、光源４５からの射出光を反射するミラー部６７と、光源４５のミラー部６７からの反射角ｒを調整する角度変更機構６８とを備えている。

角度変更機構６８は、ミラー部６７の上下端に一つずつ配された上側永久磁石７０Ａ及び下側永久磁石７０Ｂと、これら永久磁石７０Ａ、７０Ｂにそれぞれ対向して発光用筐体７１内に配された電磁石７２とを備えている。
ミラー部６７の発光用筐体７１に対する角度を変える際には、永久磁石７０Ａ、７０Ｂと電磁石７２との間に反発する方向の磁界を発生させ、この反発力の大きさを調整して角度変更させる。

次に、本実施形態に係る超音波探傷装置６０の探傷方法、及び、作用・効果について説明する。
探傷開始に伴い、発光ユニット６３の光源４５を点灯し、発光ユニット６３とともに超音波を発信させながら超音波探傷部を溶接線に対して所定の範囲内で遠近移動する。
同時に、発光ユニット６３の調整部６１を駆動して射出光の光束３６を調整する。

このとき、まず、発光ユニット６３の初期位置及び溶接線３に対する移動速度に対し、予め算出した発光用筐体７１に対するミラー部６７の角度と、電磁石７２に対する通電量との関係に基づき、発光用筐体７１に対してミラー部６７を移動する。

即ち、第１の実施形態と同様、図１６にて実線で示す位置である位置検出素子１２の上端側に光束３６を配するように反発力を調整する。そして、上側永久磁石７０Ａと電磁石７２との間の反発力を強めながらミラー部６７を傾け、図１６にて破線で示す位置である位置検出素子１２上に光束３６を配するように調整する。こうして、射出光の放射方向を変更する。

このような光束３６の制御を計測中常に行うことによって取得したデータに基づき、公知の方法によって溶接線に対する超音波探傷部の位置を算出する。
この超音波探傷装置６０によれば、反射部６２によって光源４５からの射出光に係る光束３６の放射方向を変更することができ、光源４５、位置検出素子１２、配管表面のそれぞれの相対位置に応じて射出光が配管表面へ向かうのを好適に抑えることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、発光ユニットを超音波探傷部に配して移動可能としているが、図１７に示すように、受光ユニット１３が超音波探傷部に配されて移動可能とされ、発光ユニット１０が配管２に複数固定されたものとしても構わない。この場合、図１７に破線で示す受光範囲Ａ内で、上記実施形態と同様に発光ユニット１０からの射出光を検出することができる。

また、図１８に示すように、上記第１の実施形態に係る調整部１５が、受光ユニット７５にも配されているとしても構わない。
この場合、受光ユニット７５に係る調整部１５も発光ユニット１０側の調整部１５と同期させて制御されることによって、射出光が配管２の表面２Ａに達してしまって配管２の表面２Ａに反射する光があったとしても、受光ユニット７５側で配管２の表面２Ａからの反射光の光束３６を遮蔽して配管２の表面２Ａに生じた光源８の虚像を位置検出素子１２が受光するのを抑えることができる。

さらに、第１の実施形態に係る調整部１５の代わりに、図１９に示すように、一対の遮蔽部７６、７７の遮蔽基部７８が、無端ワイヤ８０によってプーリ２７と連動されて発光用筐体８１に対して回動可能に接続されている調整部８２としても構わない。

この場合、一対の遮蔽部７６、７７は、遮蔽基部７８を回動中心として発光用筐体８１の中心軸線Ｃに対して駆動機構８５によって前後方向に回動するものとされている。発光用筐体８１の上側に配された遮蔽部７６及び下側に配された遮蔽部７７の遮蔽基部７８は、それぞれ光源８からの距離が互いに異なる距離となるように配されている。

このとき、一対の遮蔽部７６、７７の凸部２３の先端２３Ａ間に開口部１７が形成され、中心軸線Ｃと光源８及び一対の遮蔽部７６、７７の凸部２３の各先端２３Ａとを結ぶ直線とのなす角度が仰角Ｒ１、Ｒ２とされる。そして、駆動機構８５を駆動して、一対の遮蔽部７６、７７のそれぞれの凸部２３を遮蔽基部７８の回りに回動させて、凸部２３の互いの先端２３Ａを接近又は離間させる。こうして、光源８からの光束３６の放射角Ｒのみならず放射方向をも変更させることができる。

また、第１の実施形態に係る調整部１５の代わりに、図２０（ａ）に示すように、一対の遮蔽部８６、８７を光源８からの射出光の進行方向に対して直交する方向に移動させる駆動機構８８を備えている調整部９０としても構わない。

この場合、一対の遮蔽部８６、８７は、図２０（ｂ）に示すように、基端側から先端側に延びる平板状に形成されており、基端側は発光用筐体９１の内壁面に沿って配され、発光用筐体９１に配されたローラ９２によって、先端９３側が発光用筐体９１に対して上下方向に移動可能に折り曲げられている。一対の遮蔽部８６、８７の先端９３と発光用筐体９１とはバネ９５によって接続されている。なお、発光用筐体９１の上側に配されたローラ９２と下側に配されたローラ９２とは、それぞれ光源８からの距離が互いに異なる位置に配されている。

この調整部９０を用いる場合には、光源８と一対の遮蔽部８６、８７の先端９３とを結ぶそれぞれの直線と中心軸線Ｃとのなす上下方向それぞれの仰角Ｒ１、Ｒ２、それぞれのモータ２５の回転数、プーリ２７の減速比の関係に基づいて第１の実施形態と同様に駆動機構８８を駆動する。そして、一対の遮蔽部８６、８７をそれぞれ独立に移動して先端９３と発光用筐体９１との間の距離を変更して開口部１７を変更し、光束３６の放射角Ｒ及び放射方向を変更することができる。

本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の全体を示す概要図である。本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の（ａ）要部を示す側面図、（ｂ）発光ユニットを示す正面図である。本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の発光ユニットの構成を示す側面断面図である。本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の要部を示す平面図である。本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の受光ユニットの光学系を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷方法を示す（ａ）側面からの説明図、（ｂ）正面からの説明図である。本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷方法を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷方法を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置の（ａ）発光ユニットの光学系を示す構成図、（ｂ）受光ユニットを示す斜視図である。本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置の発光ユニットの構成を示す側面断面図である。本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置の発光ユニットの構成を示す（ａ）側面断面図、（ｂ）正面図である。本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷方法を示す（ａ）発光ユニットの光学系の説明図、（ｂ）受光ユニットを示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷方法を示す（ａ）発光ユニットの光学系の説明図、（ｂ）受光ユニットを示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷方法を示す（ａ）発光ユニットの光学系の説明図、（ｂ）受光ユニットを示す説明図である。本発明の第３の実施形態に係る超音波探傷装置の発光ユニットの構成を示す（ａ）側面断面図、（ｂ）正面図である。本発明の第３の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷方法を示す（ａ）側面からの説明図、（ｂ）正面からの説明図である。本発明の他の実施形態に係る超音波探傷装置を示す平面図である。本発明の他の実施形態に係る超音波探傷装置を示す側面図である。本発明の他の実施形態に係る超音波探傷装置の発光ユニットを示す側面断面図である。本発明の他の実施形態に係る超音波探傷装置の発光ユニットの構成を示す（ａ）側面断面図、（ｂ）正面図である。一般的な超音波探傷装置による探傷方法を説明する側面図である。従来の超音波探傷装置による探傷方法を説明する側面図である。従来の超音波探傷装置による探傷方法を説明する側面図である。

符号の説明

１、４０、６０超音波探傷装置
２配管（被検体）
３溶接線（検査対象物）
４超音波探傷部
５位置計測部
８、４５光源
１２位置検出素子（受光子）
１５、４１、６１、８２、９０調整部
１７開口部
１８、２０、７６、７７、８６、８７遮蔽部
２１、８５、８８駆動機構
２５モータ（駆動源）
４２光学系
６２反射部

Claims

光が反射しやすい被検体の表面でも前記被検体に配された検査対象物を非破壊的に検査できる超音波探傷装置であって、
超音波を発して前記被検体の表面上を移動する超音波探傷部と、
該超音波探傷部の前記検査対象物に対する位置を特定する位置計測部と、
を備え、
該位置計測部は、
前記被検体及び前記超音波探傷部の何れか一方に配された光源と、
前記被検体及び前記超音波探傷部の何れか他方に配されて前記光源から射出した光を検知する受光子と、
前記光源から前記受光子へ向かう光路上に配され、前記被検体表面の反射光を規制する調整部と、
を備え、
前記受光子は、前記光の光量を検出する光量検出センサを備え、
前記調整部は、前記光源から射出された光の放射角及び放射方向のうち少なくとも一つを変更し、前記光を、前記被検体の表面に到達する前に、前記被検体の表面へ向かう光が除去された光束に変換し、前記光束の仰角を、前記光束が前記被検体の表面から離れる方へ向き前記光量検出センサにおいて検出される前記光量が検出限界以下となる第一の仰角に設定し、前記光束の仰角が前記第一の仰角に設定された後、前記光束の放射方向を、前記被検体の表面に近づく方へと漸次変動させ、前記光量検出センサにおいて所定以上の前記光量が検出されたときに前記放射方向の変動を停止させる
ことを特徴とする超音波探傷装置。
前記調整部が、間に開口部を形成して互いに対向して配され、前記開口部の大きさを変化させる一対の遮蔽部を備えている請求項１に記載の超音波探傷装置。
前記調整部が、前記一対の遮蔽部を前記光源からの射出光の進行方向に対して前後移動させる駆動機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の超音波探傷装置。
前記調整部が、前記一対の遮蔽部を前記光源からの射出光の進行方向に沿って直交する方向に移動させる駆動機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載の超音波探傷装置。
前記駆動機構が、前記一対の遮蔽部のそれぞれを独立に駆動させる複数の駆動源を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波探傷装置。
前記調整部が、前記光源の放射角度を変更する光学系を備えていることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
前記光学系は、
前記光源からの光をビーム光に変換するビーム光生成レンズと、
前記ビーム光生成レンズを透過した前記ビーム光をスリット光に変換するシリンドリカルレンズと、
前記光源および前記シリンドリカルレンズに対して前記ビーム光生成レンズを相対移動させる移動機構と、
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の超音波探傷装置。
前記調整部が、前記光源の放射方向を変更する反射部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の超音波探傷装置。
前記調整部は、前記放射方向の変動を停止させたあと、前記光束の放射角を、前記光源から発せられた光束の６割以上が前記受光子に入射する放射角に設定することを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
前記受光子は、前記光源からの射出光をライン光に変換するシリンドリカルレンズを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
前記調整部は前記光源側に配置され、
前記受光子には、前記被検体表面の反射光を規制する第二調整部が設けられ、
前記調整部と前記第二調整部とは同期させて制御される
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。