JP5194131B2 - 無指向性渦電流プローブを用いた部品検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して部品の非破壊検査に関し、特に、無指向性渦電流（ＥＣ）プローブを用いた、部品の非破壊検査の方法及び装置に関する。

ＥＣ検査装置を用いて、検査対象部品（これに限られないが、ガスタービンエンジン部品など）の異常徴候を検出することができる。例えば、既知のＥＣ検査装置を用いて、部品の表面及び／又は内部のクラック、へこみ、材料の隆起、及び／又は、その他の欠陥を検出することができる。また、ＥＣ検査装置を用いて、部品の導電性、密度、及び／又は部品に施された熱処理の程度などを含めた、部品の材料特性を評価することもできる。

ＥＣ画像は、通常、単一素子ＥＣコイルで部品表面を走査することによって生成される。部品表面上又は部品表面内部にある欠陥の全範囲をＥＣ素子がトラバースした時点で、その欠陥がＥＣ素子によって検出される。これに対し、少なくとも一部で既知の渦電流アレイプローブ（ＥＣＡＰ）による画像化の場合、ＥＣ素子のアレイを用いて、部品の表面を一方向に走査する。単一のＥＣ素子による走査と比べて、ＥＣ素子のアレイを用いた場合は、検査時間が短くなり、検査速度が高くなる。しかし、ＥＣＡＰ画像の場合は、処理を行わないと損傷を検出できない。処理が必要な理由は、具体的には、複数のＥＣ素子コイルを用いた、ＥＣＡＰによる走査を用いた欠陥検出では、部分的にしか欠陥を見ることができないからである。これに対し、単一のコイルを用いたＥＣ画像化では、１つのＥＣ素子コイルだけで欠陥を全面的に見ることができる。

更に、既知のＥＣプローブの使用は、クラックの方向が予めわかっていることが必要なことにより、限定される場合がある。差動渦電流プローブには指向性があることから、損傷の方向が複数あることが事前に推察される場合、損傷を検出するために、検査試料を様々な方向から繰り返し走査することが必要になることがある。このような繰り返し走査は、時間がかかり、非効率的であろう。

米国特許出願公開第２００７／０２３６２１４Ａ１号

一実施例において、渦電流アレイプローブを用いて部品を検査する方法を開示する。この方法は、渦電流アレイプローブを較正するステップと、解析のために渦電流アレイプローブからデータを収集するステップと、検出された欠陥の検出された方向による応答ばらつきを補償すること、並びに、ノイズを最小化させることのうちの少なくとも一方を行うために、収集データを処理するステップとを含む。

別の実施例において、渦電流損傷検出システムを開示する。この損傷検出システムは、渦電流アレイプローブと、渦電流アレイプローブと結合された処理装置とを含む。この処理装置は、渦電流アレイプローブからデータを収集すること、並びに、検出された欠陥の方向のばらつきに関して収集データを補償することを行うように構成されている。

また別の実施例において、渦電流アレイプローブ較正装置を開示する。この較正装置は、複数の行及び列の方向を向いた複数の検査ノッチを含む。隣接する行同士は所定の距離だけ離れており、隣接する列同士は所定の距離だけ離れている。この較正装置は更に、複数のノッチのそれぞれにおいて渦電流アレイプローブによって検出されたセンス電圧を測定するように構成された電圧測定装置を含む。

更に別の実施例において、渦電流アレイプローブを較正する方法を開示する。この方法は、複数のノッチを所定の様式で検査ブロック上に配置するステップと、この複数のノッチのそれぞれについて、渦電流アレイプローブによってセンスされた電圧を測定するステップと、測定電圧に基づいて渦電流アレイプローブのゲインを設定するステップとを含む。

渦電流表面損傷検出システムの一例の概略図である。 渦電流アレイプローブの一例の概略図である。 較正ブロックのレイアウトの一例を示すブロック図である。 ＥＣ検査時に検出可能な複数の典型的な欠陥を含む部品の一例の平面図である。 無指向性ＥＣアレイプローブに適用する自動欠陥認識（ＡＤＲ）方法のフローチャートの一例である。 無指向性ＥＣプローブを用いて検出された円周方向の欠陥に対応する出力データのプロットの一例である。 無指向性ＥＣプローブを用いて検出された半径方向の欠陥に対応する出力データのプロットの一例である。 サンプルから得られたデータの一例をグラフで表した図である。ここでは、欠陥と、生の検査画像のプロットと、補償後の生の検査画像のプロットと、補償後に閾値と比較した生の検査画像のプロットとを含む図である。

一実施例による、広域標準プローブ（ＷＡＳＰ： Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒｏｂｅ）用の自動欠陥認識（ＡＤＲ）方法を、以下に説明する。ＷＡＳＰは、渦電流検査プローブの一種であって、複数素子で走査を行うことにより、効率的且つ有効な検査を可能にするプローブである。ＷＡＳＰ特有の利点は、ほぼあらゆる方向の損傷を検出でき、取得データの量が、他の既知の渦電流プローブと比べて限られることである。しかし、取得データの量が限られることで得られる利点は、他の既知の渦電流プローブで行う検査の信頼性で埋め合わせることができる。

このＡＤＲ方法は、一実施例において、データ処理手順全体が自動化されている。このＡＤＲ方法では、更に、欠陥の誤識別を最小限に抑えつつ、損傷の認識及び特性付けの信頼性が高められる。この実施例では、信号処理アルゴリズムを用いて、ＷＡＳＰ検査データから潜在的欠陥信号を識別し、欠陥のサイズ及び方向を推定する。これらのアルゴリズムで確立される基準を用いて、欠陥の方向を推定し、しかるべき補正を適用することにより、欠陥からの応答を最大化する。更に、これらのアルゴリズムの動作には、参照画像、ルックアップテーブル、又は、その他あらゆるアプリオリ情報が不要である。

図１は、（これに限られないが、ガスタービンエンジンディスク５４などの）部品５２の検査に用いられる、渦電流損傷検出システム５０の一例の概略図である。この実施例において、ディスク５４は、複数のダブテールポスト５６と、隣接するポスト５６のペアの間に画定された、円周方向に離間配置された複数のダブテールスロット５８とを含んでいる。

本明細書に記載の方法及び装置は、ダブテールポスト５６及びダブテールスロット５８に関して説明されているが、この方法及び装置は、様々な部品に対して幅広く適用可能であることを理解されたい。例えば、本発明は、任意の動作可能な形状、サイズ、及び／又は構成の部品５２に適用可能である。そのような部品の例として、これらに限定されないが、ガスタービンエンジンの部品（シール、フランジ、タービン動翼、及び／又はタービン静翼など）がある。この部品は、任意のベース材料で作製されていてよく、これらに限定されないが、例えば、ニッケルベース合金、コバルトベース合金、チタンベース合金、鉄ベース合金、及び／又はアルミニウムベース合金などで作製されている。すなわち、本明細書に記載の方法及び装置は、航空機のエンジン部品に関して説明されているが、この方法及び装置は、蒸気エンジン、原子力発電所、自動車エンジンなどに使用される様々な部品又はその他任意の機械部品に幅広く適用すること、つまり、それらの検査に用いることが可能であることを理解されたい。

この実施例において、検出システム５０は、プローブアセンブリ６０及びデータ取得／制御システム６２を含む。プローブアセンブリ６０は、渦電流（ＥＣ）コイル／プローブ７０と、プローブ７０に連結されたプローブマニピュレータ７２とを含む。渦電流プローブ７０及びプローブマニピュレータ７２は、それぞれがデータ取得／制御システム６２と結合されており、これによって、ＥＣプローブ７０及び／又はプローブマニピュレータ７２及び／又はデータ取得／制御システム６２の間で制御／データ情報のやりとりが可能である。代替実施例において、システム５０は、検査手順中に部品５２を選択的に回転させる回転台（図示せず）を更に含む。

データ取得／制御システム６２は、コンピュータインタフェース７６と、（メモリ８０を有するパーソナルコンピュータなどの）コンピュータ７８と、モニタ８２とを含む。コンピュータ７８は、ファームウェア（図示せず）に格納された命令を実行するものであり、本明細書に記載の各機能を実行するようにプログラムされている。本明細書において、「コンピュータ」という表現は、集積回路だけではなく、当該技術分野においてコンピュータと称される、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム可能ロジックコントローラ、特定用途向け集積回路、及び、その他のプログラム可能回路を広く意味するものであり、本明細書では、これらの表現を分け隔てなく用いている。

メモリ８０は、当業者に周知の、１つ又は複数の揮発性記憶装置及び／又は不揮発性記憶装置である。そのような記憶装置は、コンピュータ７８と組み合わせて使用されることが多く、これらに限定されないが、その例を挙げると、固体メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、及びフラッシュメモリ）、磁気記憶装置（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク及びハードディスク）、及び／又は光学式記憶装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、及びＤＶＤ）がある。メモリ８０は、コンピュータ７８に内蔵されても、外付けされてもよい。データ取得／制御システム６２は、更に、レコーダ８４を含み、レコーダ８４は、これらに限定されないが、例えば、コンピュータ７８及び／又は渦電流プローブ７０のいずれかと電気的に結合されたストリップチャートレコーダ、Ｃスキャン、及び／又は、電子レコーダである。

使用に際し、（ディスク５４などの）部品５２が、この部品５２を検査の間、所定位置に固定する固定具（図示せず）に取り付けられる。検査時、ダブテールスロット５８の内側をほぼくまなく走査できるように、渦電流プローブ７０が、ダブテールスロット５８内に任意で設置される。この実施例において、プローブマニピュレータ７２は、６軸マニピュレータである。ＥＣプローブ７０は、プローブ７０によるダブテールスロット５８の走査の間、ダブテールスロット５８の表面に誘起された渦電流に応じて電気信号を発生させる。ＥＣプローブ７０によって発生した電気信号は、データ通信リンク８６を介してデータ取得／制御システム６２によって受信され、メモリ８０及び／又はレコーダ８４に格納される。コンピュータ７８は、通信リンク８８によってプローブマニピュレータ７２にも連結されており、これによって、ディスク５４の走査の制御が容易になる。コンピュータ７８にはキーボード（図示せず）が電気的に結合されており、これによって、オペレータによるディスク５４の検査の制御が容易になる。この実施例では、コンピュータ７８で生成された画像のハードコピーを生成するために、プリンタ（図示せず）を設けてもよい。

この実施例では、システム５０を用いて、任意の種類の渦電流検査（従来の検査、単一コイル検査、又はアレイプローブ検査など）を実施することができる。システム５０は、自動的に、部品５２の表面を走査し、取得したデータを画像形式で格納する。次に、コンピュータ７８は、欠陥認識アルゴリズムを用いて、部品５２の表面に何らかの損傷があれば、これを識別し、特性付ける。

渦電流（ＥＣ）検査を実施すると、駆動コイルによって磁界が発生する。この磁界発生は、駆動コイルに交流を付与したことによるものであってよいが、これのみには限定されない。駆動コイルは、検査対象部品の表面近くに設置される。駆動コイルが設置されると、駆動コイルは、検査対象表面に対してほぼ平行な方向を向く。駆動コイルがこのような方向を向くと、駆動コイルによって発生する磁界の方向は、検査対象表面に対してほぼ垂直になる。

駆動コイルには、二次場（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｆｉｅｌｄ）を感知するセンサが連結されている。駆動コイルで発生した磁界が、検査対象表面又はその内部にある表面損傷に反射した後、センサが当該二次場を感知する。このセンサは、反射された二次場を、表示可能且つ／又は記録可能な電気信号に変換するように構成されている。

図２は、無指向性渦電流（ＥＣ）プローブ１３０の一実施例である。無指向性ＥＣプローブ１３０は、少なくとも１つのＥＣチャネル１３２を含む。この実施例では、ＥＣチャネル１３２は、第１のセンスコイル１３４及び第２のセンスコイル１３６を含む。第１のセンスコイル１３４と第２のセンスコイル１３６は、第１の（Ｘ）方向及び第２の（Ｙ）方向において互いにオフセットしており、第１及び第２の方向（Ｘ、Ｙ）の少なくとも一方において互いにオーバーラップしている。本明細書において「オフセット」及び「オーバーラップ」という表現は、相互に排他的ではない。例えば、この実施例において、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６は、Ｙ方向においては、両方ともオフセットしており、オーバーラップしている。換言すると、ここでの方向に関しては、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６は、（Ｙ）方向において部分的にオフセットしており、（Ｘ）方向においては完全にオフセットしている（すなわち、全くオーバーラップしていない）。一実施例では、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６は、第２の（Ｙ）方向において、少なくとも、センスコイル１３４及び１３６の長さ１４０の約２５％だけオーバーラップしている。別の実施例では、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６は、第２の（Ｙ）方向において、少なくとも、センスコイル１３４及び１３６の長さ１４０の約３３％だけオーバーラップしている。別の実施例では、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６は、第２の（Ｙ）方向において、少なくとも、センスコイル１３４及び１３６の長さ１４０の約５０％だけオーバーラップしている。

無指向性ＥＣプローブ１３０は、更に、少なくとも１つの駆動コイル１３８を含み、駆動コイル１３８は、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６の近傍において、ＥＣチャネル１３２に対してプローブ磁界（ｐｒｏｂｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）を発生させる。この実施例において、駆動コイル１３８は、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６の周囲に延在し、ＥＣチャネル１３２を形成している。

比較的大きな表面積の走査がし易くなるように、ＥＣチャネル１３２のアレイが用いられる。したがって、本例の無指向性ＥＣプローブ１３０は、いくつかのＥＣチャネル１３２と、いくつかの駆動コイル１３８とを含む。すなわち、この実施例においては、各ＥＣチャネル１３２ごとに、少なくとも１つの駆動コイル１３８が設けてられている。

この実施例において、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６のオーバーラップ方向により、検査対象サンプルの欠陥が（Ｙ）方向の何処にあるかにかかわらず、無指向性ＥＣプローブ１３０で、その欠陥を検出することができる。しかし、無指向性ＥＣプローブ１３０は、ＥＣプローブ１３０が本明細書に記載のように動作するのであれば、いかなる方向のＥＣチャネル１３２をも含み得る。実質的に同一の、複数のＥＣチャネル１３２を含むことにより、この複数のＥＣチャネル１３２の性能はほぼ均一になる。

ＥＣプローブ７０に関して上述したように、無指向性ＥＣアレイプローブ１３０を用いて、（これに限定されないが、例えば、ディスク、スプール、動翼などを含む航空機エンジン部品などの）導電性部品の表面（又は表面近く）のクラック（すなわち、表面に繋がる損傷）を検出する。部品は、例えば、ニッケル合金及びチタン合金などで形成されている。しかし、ＥＣプローブ１３０は、様々な導電性部品に適用可能である。

操作において、駆動コイル１３８は、磁束（すなわち、プローブ磁界）を励起し、発生させる。この磁界が導電性の検査対象物（図１では図示せず）に流れ込むと、検査対象物の表面に渦電流が発生し、これによって二次磁界（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）が発生する。表面損傷（図示せず）がある場合、二次磁界の方向は、その標準方向から、損傷に対応する方向に逸れる。このように二次磁界が逸れることによって、それに対応した、表面損傷の存在を示す信号（すなわち、センス信号）がセンスコイル１３４及び１３６に誘起される。この実施例では、２つの方向（すなわち、Ｘ及びＹ方向）でオフセットがあるので、センスコイル１３４及び１３６の差動結合によって、損傷の方向に対応する二次磁束の方向逸脱を検出することができる。すなわち、センスコイル１３４及び１３６により、無指向性感度がＥＣプローブ１３０に備わる。更に、センスコイル１３４及び１３６がＹ方向にオーバーラップしていることにより、検査対象物の表面をプローブでＸ方向に走査している間に相補的なセンシングを行うことが容易になる。

この実施例において、第１のセンスコイル１３４は正極性であり、第２のセンスコイル１３６は負極性である。本例の無指向性ＥＣプローブ１３０は、更に、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６を互いに電気的に結合する電気接続部１４２を含む。一実施例において、電気接続部１４２は、（「ＤＩＦＦ」で示した）差動センシングと（「ＡＢＳ」で示した）アブソリュートセンシングとの両方を行うように構成されている。有益なことに、差動センシング及びアブソリュートセンシングの両機能を備えることにより、小さい損傷も長い損傷も検出することが容易になる。

第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６は、各ＥＣチャネル１３２を形成しており、（「＋」及び「−」で示した）反対の極性を有している。電気接続部１４２は、各ＥＣチャネル１３２において、第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６を電気的に結合している。各駆動コイル１３８は、隣接する駆動コイル１３８に対して（やはり「＋」及び「−」で示した）互い違いの極性を有している。第１及び第２のセンスコイル１３４及び１３６の極性は、隣接するＥＣチャネルに対応して、互い違いになっている。例えば、中央部のＥＣチャネル１３２の中のセンスコイル１３４及び１３６は、上部及び下部のＥＣチャネル１３２の中のセンスコイル１３４及び１３６に対して反対の極性を有している。

一代替実施例において、各ＥＣチャネル１３２は、センサを含む。例えば、一実施例において、センサは固体センサである。この固体センサは、これらに限定されないが、例えば、ホールセンサ、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）、異常磁気抵抗（ＥＭＲ）、及び／又は、巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）である。しかし、本明細書に記載の渦電流検査が可能な、パッケージされていない固体センサであれば、どのようなタイプのものを使用してもよい。

図３は、無指向性ＥＣアレイプローブ（例えば、無指向性ＥＣアレイプローブ２４０）の較正に使用可能な、較正ブロックの一例２００のレイアウトを示すブロック図である。一実施例において、ＥＣアレイプローブ２４０は、（図２に示した）ＥＣアレイプローブ１３０とほぼ同様である。この実施例では、較正ブロック２００は、第１のエッジ２０２と、第２のエッジ２０４と、複数の検査ノッチ２１０とを含む。すなわち、この実施例において、複数の検査ノッチ２１０は、複数列の検査ノッチを含む。この実施例において、例えば検査ノッチ２１０は、第１列のノッチ２１２、第２列のノッチ２１４、第３列のノッチ２１６、及び第４列のノッチ２１８を含む。各列２１２、２１４、２１６、及び２１８は、複数の別個のノッチを含む。すなわち、この実施例において、各列２１２、２１４、２１６、及び２１８は、第１のエッジ２０２に隣接して配置された第１のノッチ２２０を含む。各列２１２、２１４、２１６、及び２１８は、更に、第１のノッチ２２０からＹ方向に所定の距離２２４をおいて配置された第２のノッチ２２２と、第２のノッチ２２２からＹ方向に所定の距離２２８をおいて配置された第３のノッチ２２６とを含む。これらのノッチを配置することにより、プローブコイルがそれぞれのノッチのどこにあっても、安定した基準電圧が確実に得られる。

無指向性ＥＣアレイプローブ２４０を、先ず、較正ブロック２００上に設置する。次に、（図２に示した）センスコイルがノッチ２１０の上を通過する際にセンスコイルで検出された電圧を測定しながら、プローブ２４０を較正ブロック２００に対して動かすことにより、プローブ２４０の較正を行う。すなわち、検出された電圧は、各ノッチ２１０において測定される。検出された電圧に対して、（図２に示した）どのＥＣチャネルかに関係なく、最大ノッチ応答に基づいて単一の計測器のゲインが設定される。ゲインを設定すると、正規化係数を用いて、センスコイル全体にわたって応答が均一になるようにする。このように較正ブロック２００で算出され、設定されたゲインにより、非較正ＥＣアレイプローブに比べて、取得データの精度が高くなる。

図４は、複数の典型的な欠陥を含む部品の一例２５０の平面図である。例えば、この実施例において、部品２５０は、半径方向の欠陥２６０、円周方向の欠陥２６２、及び角度が付いた欠陥２６４を含む。半径方向の欠陥２６０、円周方向の欠陥２６２、及び角度が付いた欠陥２６４は、部品２５０に生じ得る様々な方向の欠陥の例である。ＥＣプローブパスの一例が、２６６で示されている。後に更に詳述するが、半径方向の欠陥２６０、円周方向の欠陥２６２、及び角度が付いた欠陥２６４からは、応答の最大振幅及び応答のシグネチャに関して、ＥＣアレイプローブ２４０に対してそれぞれ異なる応答がなされる。

図５は、（図３に示した）ＥＣアレイプローブ２４０のような無指向性ＥＣアレイプローブを用いて実施可能な、自動欠陥認識（ＡＤＲ）方法２８０のフローチャートの一例である。一実施例において、ＡＤＲ方法２８０は、（図５には示していない）処理装置により実施される。本明細書において「処理装置」という表現は、集積回路に限らず、当該技術分野において処理装置と称される、プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、プログラム可能ロジックコントローラ、特定用途向け集積回路、及びその他のプログラム可能回路を広く意味する。ＡＤＲ方法２８０により、欠陥の誤識別を最小限に抑えつつ、損傷の正確な認識及び特性付けを行うことができる。一実施例において、ＡＤＲ方法２８０は、（図１に示した）ＥＣ損傷検出システム５０により実施される。ＡＤＲ方法２８０は、ＥＣアレイプローブを較正するステップ２８２を含む。欠陥に対するＥＣアレイプローブの応答は、その欠陥をセンスするＥＣアレイプローブの位置に応じて異なる。較正ステップ２８２は、ＥＣアレイプローブ全体にわたって、検出された欠陥の応答が安定するプローブゲインを決定するステップを含み得る。また、較正ステップ２８２を、例えば（図３に示した）較正ブロック２００のような較正ブロックを用いても実施可能である。

ＡＤＲ方法２８０では更に、ステップ２８４において、部品のＥＣ検査を実施し、（図５には示していない）検査画像を生成する。生成された検査画像は、部品表面からのＥＣアレイプローブの距離又は位置に対して検出電圧をプロットしたものを表している。検査画像を処理するステップ２８６では、（図５には示していない）処理済み検査画像を生成する。この実施例では、処理ステップ２８６において、小さなクラックの検出性能の向上並びに検出確率（ＰｏＤ）の向上を図るべく、ウェーブレット分解を用いる。ＰｏＤは、例えば、部品内の既知サイズの欠陥を識別する非破壊検査性能の測定値である。

すなわち、この実施例においては、アルゴリズムを用いて、生の検査画像を、ウェーブレット領域の様々な周波数サブバンドに分解する。次に、これらのサブバンドを、複数のノイズフィルタ処理及び適応閾値処理にかける。これらのノイズフィルタ及び適応閾値は、検討対象サブバンドの信号内容に合わせてカスタマイズされている。適切なサブバンドを用いることにより、損傷応答シグネチャが強化され、これにより、従来の固定閾値セグメンテーションスキームを生の検査画像に適用する場合に比べて、検出性能を向上させること、並びに、偽陽性の可能性を低減することができる。ＡＤＲ方法２８０は、更に、処理済み検査画像を補償するステップ２８８を含む。このステップでは、検出された欠陥の形状に応じて、検出された各種信号レベルを補正する。

ＡＤＲ方法２８０は、更に、検出された欠陥のサイズの推定値を算出するステップ２９０を含む。検出された欠陥のサイズの推定は、補償ステップ２８８の後の処理済み検査画像に基づいており、そのため、サイズ推定の精度が高くなり、欠陥の誤指摘を最小限に抑えることができる。次に、検出された欠陥のサイズ推定を閾値と比較する。検出された欠陥の推定サイズが閾値よりも大きい場合は、欠陥として認識される。検出された欠陥の推定サイズが閾値よりも小さい場合は、欠陥として認識されない。閾値は、ＰｏＤ解析によって算出される。

図６は、（図３に示した）ＥＣアレイプローブ２４０のような典型的な無指向性ＥＣプローブからの典型的なデータ出力のプロット３００である。すなわち、プロット３００は、第１のピークツーピーク電圧（Ｖｐｐ）のプロット３０４と、第２のＶｐｐのプロット３０６と、第３のＶｐｐのプロット３０６とを含む。第１のプロット３０４、第２のプロット３０６、及び第３のプロット３０８は、無指向性ＥＣプローブが（図４に示した）円周方向の欠陥２６２を検出した際のプローブ出力を示している。この実施例では、３つのコイルを用いて、円周方向の欠陥２６２を検出し、出力データを収集して、第１のプロット３０４、第２のプロット３０６、及び第３のプロット３０８を生成する。

この実施例において、検出された各種信号レベルを補正する（図５に示した）処理済み検査画像補償ステップ２８８は、検査画像が円周方向の欠陥の存在を示した場合、第１のプロット３０４、第２のプロット３０６、及び第３のプロット３０８から最大Ｖｐｐ３１０を算出するステップを含む。最大Ｖｐｐ３１０により、無指向性ＥＣプローブから得られるデータから最大応答を抽出することができる。

図７は、（図３に示した）プローブ２４０のような典型的な無指向性ＥＣプローブからの典型的なデータ出力のプロットの一例３４０である。プロット３４０は、第１のＶｐｐのプロット３４４と、第２のＶｐｐのプロット３４６と、第３のＶｐｐのプロット３４８とを含む。第１のプロット３４４、第２のプロット３４６、及び第３のプロット３４８は、無指向性ＥＣプローブが（図４に示した）半径方向の欠陥２６０を検出した際のプローブ出力を示す。この実施例では、３つのコイルを用いて、半径方向の欠陥２６０を検出し、出力データを収集して、第１のプロット３４４、第２のプロット３４６、及び第３のプロット３４８を生成する。

この実施例において、検出された各種信号レベルを補正する（図５に示した）処理済み検査画像補償ステップ２８８は、検査画像が半径方向の欠陥の存在を示した場合、第１のプロット３４４、第２のプロット３４６、及び第３のプロット３４８から総和３５０を算出するステップを含む。総和３５０により、無指向性ＥＣプローブから得られるデータから最大応答を抽出することができる。

補償ステップ２８８では、例えば、第１のＶｐｐのプロット３４４、第２のＶｐｐのプロット３４６、及び第３のＶｐｐのプロット３４８などの部分的欠陥応答を補正することにより、１つの最大欠陥応答（例えば、最大Ｖｐｐ３１０及び総和３５０）を生成する。上述のように、最大Ｖｐｐ３１０及び総和３５０は、欠陥のサイズの予測に用いられる。

図８は、検査対象部品３７０をグラフで表した図であり、この図には、欠陥３７２と、生の検査画像のプロット３８０と、補償後の生の検査画像のプロット３９０と、補償及び閾値との比較の後の生の検査画像のプロット４００とが含まれている。この実施例では、プロット３８０は、無指向性ＥＣアレイプローブ２４０によって取得されたデータから作成される。プロット３８０は、（図８には示していない）ＥＣアレイプローブが部品３７０の端から端まで移動する間に検出された電圧レベルを示している。プロット３９０は、プロット３８０の生の検査画像に、（図５を参照して上述した）補償ステップ２８８を適用した後、（図８には示していない）処理装置により生成される。この実施例では、可能性のある欠陥方向に関して上述のような補償がなされた後、第１の注目部分３９２及び第２の注目部分３９４が識別可能になる。プロット３９０を形成しているデータを、所定のＰｏＤに対応する、算出された閾値と比較すると、第１の注目部分３９２は、潜在的な部品欠陥として識別されなくなっている。プロット４００では、第２の注目部分３９４だけが残り、これが、部品３７０に存在する唯一の欠陥３７２に対応している。

以上をまとめると、本明細書に記載のＡＤＲ方法では、適応閾値スキームにより、様々な形状の電子ノイズ及び部分形状の表示の中から、損傷応答を識別及びセグメンテーション化し易くなる。損傷の方向によって、応答の最大振幅についても応答シグネチャについても、ＷＡＳＰアレイに対して異なる応答がなされる。このＡＤＲ方法では、抽出プローブ応答を最大化させるために、様々な損傷方向に対応する画像データ補償を行う。セグメンテーション化の後、適切な最大応答を抽出するために、損傷方向の推定が行われる。

上述のように、このＡＤＲ方法は、ルックアップテーブル、閾値、又は参照画像の形式での事前情報を必要としない。ウェーブレット分解を用いた画像処理により、小さなクラックの検出性能が向上し、これによって、ＰｏＤが向上する。このアルゴリズムにより、画像を、ウェーブレット領域の様々な周波数サブバンドに分解する。次に、これらのサブバンドを、ノイズフィルタと適応閾値でカスケード処理する。このノイズフィルタ及び適応閾値は、検討対象サブバンドの信号内容に合わせてカスタマイズされている。適切なサブバンドを用いることにより、損傷応答シグネチャが強化されるものの、ノイズレベルが同時に上がることがないという利点が得られ、これにより、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）、検出性能を向上させ、偽陽性の確率を低減させることができる。これにより、ローデータに対する従来の固定閾値セグメンテーションスキームが改善される。

これらの補償スキームにより、損傷応答を最大化することとは別に、セグメンテーション化された損傷の方向を推定することが可能である。ピークツーピーク応答は、領域ごとに算出される。この方向に基づいて、然るべき補償を適用し、最大損傷応答を抽出できるようにする。

多変数線形変換を用いて対応する欠陥サイズを予測することにより、欠陥の特性付け性能が向上する。多変数方程式は、セグメンテーション化された領域から抽出された様々な特性の回帰分析から導出される。このとき用いられる特性には、最大振幅、ピークの数及び極性、セグメントエネルギー、及びその他の導出される特性が含まれる。これらの特性から直接、検出された欠陥の対応サイズを予測する伝達関数が開発されている。

ＡＤＲ方法により、小さな損傷の検出が可能になり、偽陽性の確率が低減することで、結果として、ＰｏＤが向上する。適切なウェーブレットを用いることにより、ノイズを抑えつつ、損傷シグネチャを強化することが容易になる。欠陥の誤識別の低減は、検査の初期歩留まり（ＦＴＹ）に直結する。ＦＴＹが良くないと、検査時間に関してＷＡＳＰによりもたらされ得る利点を打ち消してしまう可能性がある。

以上、渦電流検出方法及びシステムの実施例を説明した。この方法及びシステムでは、本明細書に記載の特定の実施例に限らず、各システムの部品を、本明細書に記載のその他の部品と別個独立に使用してもよい。また、各システム部品を、その他のシステム部品と組み合わせて使用してもよい。すなわち、本明細書では、この方法及びシステムを航空機のエンジン部品の検査に関して説明したが、この方法及びシステムを、蒸気タービン、原子力発電所、自動車エンジンなどの部品に適用したり、その他あらゆる機械部品の検査に使用したりもできることを理解されたい。

幾つかの特定の実施例に関して本発明を説明したが、当業者には明らかなように、本発明に改変を加えても、特許請求の範囲に含まれる。

Claims (7)

1. 渦電流アレイプローブを用いて部品を検査する方法であって、
   前記渦電流アレイプローブを較正するステップと、
   解析のために、前記渦電流アレイプローブからデータを収集するステップと、
   検出された欠陥の検出された方向による応答ばらつきを補償するために、前記収集データを処理するステップと、
   を含み、
   応答ばらつきを補償するために前記収集データを処理する前記ステップが、
   複数の部分的欠陥応答を解析することによって、検出された欠陥の方向を特定するステップと、
   前記複数の部分的欠陥応答から１つの最大欠陥応答を生成するステップと、
   を含み、
   前記複数の部分的欠陥応答から１つの最大欠陥応答を生成する前記ステップが、円周方向の欠陥が検出された場合に前記複数の部分的欠陥応答から最大電圧を算出するステップを含む、
   方法。
2. 前記処理済みデータを解析して、前記部品内の潜在的欠陥を識別するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記検出された欠陥のサイズを推定するステップと、
   所定の検出確率に基づいて閾値を算出するステップと、
   を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 欠陥の誤識別を最小限に抑えるために、前記検出された欠陥の前記推定サイズを、前記算出された閾値と比較するステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 渦電流損傷検出システムにより、データの収集及び処理が自動的に実行される、請求項１乃４至のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記渦電流アレイプローブを較正する前記ステップが、
   較正ブロック内に複数の検査ノッチを生成するステップと、
   前記部品の検査に用いる渦電流アレイプローブゲインを、前記較正ブロックの検査時に前記渦電流アレイプローブによって取得された測定値に基づいて算出するステップと、
   を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 渦電流アレイプローブと、前記渦電流アレイプローブと結合された処理装置とを備えた渦電流損傷検出システムであって、
   該処理装置が、前記渦電流アレイプローブからデータを収集することと、検出された欠陥の方向のばらつきに関して収集データを補償することを行うように構成され、
   検出された欠陥の方向のばらつきに関して収集データを補償することが、
   複数の部分的欠陥応答を解析することによって、検出された欠陥の方向を特定することと、
   前記複数の部分的欠陥応答から１つの最大欠陥応答を生成することと、
   を含み、
   前記複数の部分的欠陥応答から１つの最大欠陥応答を生成することが、円周方向の欠陥が検出された場合に前記複数の部分的欠陥応答から最大電圧を算出することを含む、
   渦電流損傷検出システム。

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