JP5931263B1 - Ultrasound imaging device - Google Patents

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Abstract

【課題】超音波映像装置がプローブとワークの干渉を検知し、これらプローブやワークの損傷を抑止する。【解決手段】超音波映像装置１は、面状のワーク８を超音波によって映像化するためのプローブ４と、ワーク８の面に対してプローブ４を走査する３軸スキャナ２と、ワーク８とプローブ４との干渉を検出するセンサ３とを備える。【選択図】図１An ultrasonic imaging apparatus detects interference between a probe and a workpiece and suppresses damage to the probe and the workpiece. An ultrasonic imaging apparatus (1) includes a probe (4) for imaging a planar workpiece (8) with ultrasound, a triaxial scanner (2) for scanning the probe (4) with respect to the surface of the workpiece (8), a workpiece (8), A sensor 3 for detecting interference with the probe 4; [Selection] Figure 1

Description

本発明は、プローブ干渉検出機能を有した超音波映像装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus having a probe interference detection function.

従来、超音波映像装置（ＳＡＴ：Scanning Acoustic Tomograph）では、水中に半導体や集積回路などの被検体である面状のワークを設置し、プローブと呼ばれる超音波送受信センサを、このワークの面に沿って走査しつつ超音波による測定を行う。これにより、ワークの欠陥（剥離やボイド）の有無を調べることができる。   Conventionally, in a scanning acoustic tomograph (SAT), a planar workpiece such as a semiconductor or an integrated circuit is placed in water, and an ultrasonic transmission / reception sensor called a probe is placed along the surface of the workpiece. And measure with ultrasound while scanning. Thereby, the presence or absence of the defect (peeling or void) of a workpiece | work can be investigated.

ワークとプローブとの距離は条件により変わるが、例えばミリオーダ以下に近づけることがあり、その際にはプローブとワークとが干渉することがある。この干渉が発生した場合には、ワークおよびプローブに損傷を与えるおそれがあり、問題となっている。   Although the distance between the workpiece and the probe varies depending on conditions, it may be close to, for example, a milli-order or less, and in that case, the probe and the workpiece may interfere with each other. When this interference occurs, there is a risk of damaging the workpiece and the probe, which is a problem.

特許文献１に記載の発明は、このようなプローブの衝突を検出して、走査を停止させるものである。特許文献１の要約書の構成には、「超音波測定用のプローブ１と、プローブ１のホルダー２と、ホルダーを３方向に移動等させるスキャナ３＋４とを有し、プローブ１をスキャナ３，４で移動させて超音波測定をする超音波測定装置において、伸縮双方の歪みに感応する２つの歪みセンサ３１，３２と、スキャナ３＋４の動作停止のための検出信号Ａをセンサ３１，３２の状態等に応じて発生する検出回路２６０とを備え、これらのセンサ３１，３２が、ホルダー２の中間部分の外面であって互いに概ね直交する２面をそれぞれの取り付け面として、かつ、これらの取り付け面双方に概ね平行する向きの歪みに感応する向きで、それぞれ取り付けられている。」と記載されている。   The invention described in Patent Document 1 detects such a collision of the probe and stops scanning. The composition of the abstract of Patent Document 1 includes “a probe 1 for ultrasonic measurement, a holder 2 of the probe 1, and a scanner 3 + 4 that moves the holder in three directions. In the ultrasonic measurement apparatus that performs ultrasonic measurement by moving the sensor, the two distortion sensors 31 and 32 that are sensitive to both the expansion and contraction, the detection signal A for stopping the operation of the scanner 3 + 4, the state of the sensors 31 and 32, etc. The detection circuit 260 is generated in response to the two, and these sensors 31 and 32 have two mounting surfaces which are the outer surfaces of the intermediate portion of the holder 2 and are substantially orthogonal to each other, and both of these mounting surfaces. Are attached in directions that are sensitive to distortion in a direction substantially parallel to the head. "

特開平７−１０３９５１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-103951

特許文献１に記載の発明では、歪みセンサによって超音波プローブの側面方向の歪みを検知することによりワークとプローブとの干渉を検出している。しかし、近年では、超音波プローブの走査速度は極めて速いため、水による側面方向の応力を考慮しなければならない。つまり、超音波プローブを走査すると、水の応力により側面方向の歪みが発生し、これを超音波プローブとワークとの衝突であると誤って判断するおそれがある。また、特許文献１に記載の発明で超音波プローブはＺ軸スキャナに固定されている。よってワークとの衝突時に大きな応力が加わり、ワークやプローブが破損するおそれがある。   In the invention described in Patent Document 1, the interference between the workpiece and the probe is detected by detecting the strain in the side surface direction of the ultrasonic probe by the strain sensor. However, in recent years, since the scanning speed of the ultrasonic probe is extremely high, it is necessary to consider the lateral stress caused by water. That is, when the ultrasonic probe is scanned, distortion in the lateral direction is generated due to water stress, and this may be erroneously determined as a collision between the ultrasonic probe and the workpiece. In the invention described in Patent Document 1, the ultrasonic probe is fixed to the Z-axis scanner. Therefore, a large stress is applied at the time of collision with the workpiece, and the workpiece or the probe may be damaged.

そこで、本発明は、超音波映像装置において、プローブとワークの干渉を検知し、これらプローブやワークの損傷を抑止することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to detect interference between a probe and a workpiece and suppress damage to the probe and the workpiece in an ultrasonic imaging apparatus.

前記した課題を解決するため、本発明の超音波映像装置は、
面状のワークを、超音波によって映像化するためのプローブと、
前記ワークの面に対して前記プローブを二次元で走査する走査手段と、
前記プローブの上部において前記プローブと一体化構造で設置されている鍔部と、
前記プローブを保持するためのホルダと、
前記ホルダ内に、一部が前記ホルダの上面から突出するように埋め込まれて配置される干渉検出手段と、を備え、
前記干渉検出手段は、
前記プローブと前記ワークとの間で干渉しないときは前記突出部が前記鍔部により前記ホルダ内に埋め込まれるように押圧され、
前記プローブと前記ワークとの間で干渉したときには前記プローブが上方向に移動することにより前記鍔部も上方向に移動することで前記ホルダ内に埋め込まれている前記突出部が復元して、前記ワークと前記プローブとの間の干渉を検出すること、
を特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。 To solve the problems described above, the onset Ming ultrasound imaging apparatus,
The planar workpiece, a probe for imaging by ultrasound,
Scanning means for scanning the probe in two dimensions with respect to the surface of the workpiece;
An eaves portion that is installed in an integrated structure with the probe at the top of the probe;
A holder for holding the probe;
In the holder, provided with interference detection means embedded and arranged so that a part protrudes from the upper surface of the holder ,
The interference detection means includes
When there is no interference between the probe and the workpiece, the protrusion is pressed so as to be embedded in the holder by the flange,
When the probe and the workpiece interfere with each other, the probe moves upward so that the flange also moves upward so that the protrusion embedded in the holder is restored, Detecting interference between the workpiece and the probe;
It is characterized by.
Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.

本発明によれば、超音波映像装置において、プローブとワークの干渉を検知し、これらプローブやワークの損傷を抑止することが可能となる。   According to the present invention, in an ultrasonic imaging apparatus, it is possible to detect interference between a probe and a workpiece and suppress damage to the probe and the workpiece.

超音波映像装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an ultrasound imaging apparatus. プローブによるワークの測定を説明する図である。It is a figure explaining the measurement of the workpiece | work by a probe. プローブとワークとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a probe and a workpiece | work. 第１の実施形態のホルダの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the holder of 1st Embodiment. 第１の実施形態のホルダ構造を示す図である。It is a figure which shows the holder structure of 1st Embodiment. 第１の実施形態のホルダ構造を示す分解図である。It is an exploded view which shows the holder structure of 1st Embodiment. 第１の実施形態における超音波走査処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the ultrasonic scanning process in 1st Embodiment. 第２の実施形態のプローブの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the probe of 2nd Embodiment. 第３の実施形態のプローブの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the probe of 3rd Embodiment. 比較例のプローブの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the probe of a comparative example.

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、超音波映像装置の全体構成図である。
超音波映像装置１は、プローブ４とワーク８との干渉を検出する機能を備えたものである。これにより超音波映像装置１は、プローブ４やワーク８の損傷を抑止することが可能となる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic imaging apparatus.
The ultrasonic imaging apparatus 1 has a function of detecting interference between the probe 4 and the workpiece 8. As a result, the ultrasonic imaging apparatus 1 can suppress damage to the probe 4 and the workpiece 8.

超音波映像装置１は、３軸スキャナ２（走査手段）と、プローブ４とを備えている。この３軸スキャナ２は、平面状のワーク８に対してプローブ４を二次元で走査する。これにより超音波映像装置１は、平面状のワーク８を超音波によって映像化することができる。
プローブ４は、水槽９１に満たされた水に浸漬され、プローブ４の先端がワーク８に対向するように配置される。プローブ４は、ホルダ２４により３軸スキャナ２に取り付けられている。この３軸スキャナ２は、プローブ４を二次元で走査すると共に、その走査位置を検知する。これにより、超音波映像装置１は、各走査位置とエコー波との関係を二次元で映像化することができる。水槽９１は、台９２の上に載置される。 The ultrasonic imaging apparatus 1 includes a three-axis scanner 2 (scanning means) and a probe 4. The three-axis scanner 2 scans the probe 4 in two dimensions with respect to the planar workpiece 8. Thereby, the ultrasound imaging apparatus 1 can visualize the planar workpiece 8 with ultrasound.
The probe 4 is immersed in water filled in the water tank 91 and is arranged so that the tip of the probe 4 faces the workpiece 8. The probe 4 is attached to the triaxial scanner 2 by a holder 24. The triaxial scanner 2 scans the probe 4 in two dimensions and detects the scanning position. Thereby, the ultrasound imaging apparatus 1 can visualize the relationship between each scanning position and the echo wave in two dimensions. The water tank 91 is placed on the table 92.

３軸スキャナ２は、プローブ４を走査するＸ軸アクチュエータ２１およびＹ軸アクチュエータ２２と、プローブ４とワーク８との間隔を可変するＺ軸アクチュエータ２３と、プローブ４を把持するホルダ２４とを備える。このホルダ２４は、プローブ４の上部に設けられた鍔部４２を支え、このプローブ４に上向きの力が加わったときにスムーズに上方向に動くようにしている。ホルダ２４にはセンサ３が設けられており、プローブ４が上方向に動いたことを検知する。
プローブ４は、検査前に台９２によって高さが調整されと共に、Ｚ軸アクチュエータ２３によりワーク８との間隔が調整される。 The three-axis scanner 2 includes an X-axis actuator 21 and a Y-axis actuator 22 that scan the probe 4, a Z-axis actuator 23 that changes the distance between the probe 4 and the workpiece 8, and a holder 24 that holds the probe 4. The holder 24 supports a collar portion 42 provided on the upper portion of the probe 4 so as to move smoothly upward when an upward force is applied to the probe 4. The holder 3 is provided with the sensor 3 and detects that the probe 4 has moved upward.
The height of the probe 4 is adjusted by the base 92 before the inspection, and the distance from the workpiece 8 is adjusted by the Z-axis actuator 23.

超音波映像装置１は更に、プローブ４およびパルサ５２と、プリアンプ５３と、このプローブ４の出力信号を処理するレシーバ５４およびＡ／Ｄ変換器５５と、制御装置５６と、データ処理装置５７と、ディスプレイ５８とを備えている。
パルサ５２は、所定の走査位置ごとに信号を出力する。この信号は、例えばインパルス波やバースト波の電気信号である。
プリアンプ５３は、パルサ５２の信号によりプローブ４に超音波を出力させたのち、プローブ４が受信した信号を増幅してレシーバ５４に出力する。レシーバ５４は、入力された信号を更に増幅してＡ／Ｄ変換器５５に出力する。 The ultrasonic imaging apparatus 1 further includes a probe 4 and a pulser 52, a preamplifier 53, a receiver 54 and an A / D converter 55 that process an output signal of the probe 4, a control device 56, a data processing device 57, And a display 58.
The pulser 52 outputs a signal for each predetermined scanning position. This signal is, for example, an electrical signal such as an impulse wave or a burst wave.
The preamplifier 53 outputs an ultrasonic wave to the probe 4 based on the signal from the pulser 52, and then amplifies the signal received by the probe 4 and outputs the amplified signal to the receiver 54. The receiver 54 further amplifies the input signal and outputs it to the A / D converter 55.

Ａ／Ｄ変換器５５には、レシーバ５４を介して、ワーク８の測定面８１から反射されたエコー波が入力される。Ａ／Ｄ変換器５５は、このエコー波のアナログ信号をゲート処理したのちにデジタル信号に変換し、制御装置５６に出力する。   An echo wave reflected from the measurement surface 81 of the workpiece 8 is input to the A / D converter 55 via the receiver 54. The A / D converter 55 performs gate processing on the analog signal of the echo wave, converts it to a digital signal, and outputs it to the control device 56.

制御装置５６は、この３軸スキャナ２を制御してプローブ４を二次元で走査し、プローブ４の各走査位置を取得しつつワーク８を超音波で測定する。制御装置５６は、例えばＸ軸を主走査方向、Ｙ軸を副走査方向として、最初はＹ軸の始点位置にプローブ４を移動させる。次に制御装置５６は、プローブ４を主走査方向かつ往路方向に移動させて奇数番ラインの超音波情報を取得し、副走査方向に１ステップだけ移動させる。制御装置５６は更に、プローブ４を主走査方向かつ復路方向に移動させて偶数番ラインの超音波情報を取得し、副走査方向に１ステップだけ移動させる。
制御装置５６は、走査中に、センサ３によりプローブ４が上方向に動いたことを検知したならば、３軸スキャナ２の動作を停止する。これにより、プローブ４やワーク８の損傷を抑止することが可能となる。
データ処理装置５７には、制御装置５６からワーク８の各走査位置と、これに対応する超音波信号が入力される。データ処理装置５７は、ワーク８の各走査位置に対応する超音波の測定結果を映像化する処理を行い、処理したワーク８の超音波画像をディスプレイ５８に表示する。 The control device 56 controls the three-axis scanner 2 to scan the probe 4 in two dimensions, and measures the workpiece 8 with ultrasonic waves while acquiring each scanning position of the probe 4. The control device 56 first moves the probe 4 to the start position of the Y axis, for example, with the X axis as the main scanning direction and the Y axis as the sub scanning direction. Next, the control device 56 moves the probe 4 in the main scanning direction and the forward direction to acquire the ultrasonic information of the odd-numbered lines, and moves it by one step in the sub-scanning direction. The control device 56 further moves the probe 4 in the main scanning direction and the backward direction to acquire ultrasonic information of even-numbered lines, and moves it by one step in the sub-scanning direction.
If the controller 3 detects that the probe 4 has moved upward during scanning, the controller 56 stops the operation of the triaxial scanner 2. Thereby, it becomes possible to suppress damage to the probe 4 and the workpiece 8.
Each scanning position of the workpiece 8 and an ultrasonic signal corresponding thereto are input from the control device 56 to the data processing device 57. The data processing device 57 performs a process of visualizing the ultrasonic measurement result corresponding to each scanning position of the work 8 and displays the processed ultrasonic image of the work 8 on the display 58.

図２（ａ），（ｂ）は、プローブ４によるワーク８の測定を説明する図である。
図２（ａ）においてプローブ４の先端部４１は、ワーク８の表面から距離Ｚ0に位置している。このとき、プローブ４が出力する超音波は、ワーク８の測定面８１に焦点を結ぶ。よって、このときの超音波画像は鮮明である。このプローブ４の先端部４１は、テーパー状である。 2A and 2B are diagrams for explaining the measurement of the workpiece 8 by the probe 4. FIG.
In FIG. 2A, the tip portion 41 of the probe 4 is located at a distance Z 0 from the surface of the workpiece 8. At this time, the ultrasonic wave output from the probe 4 is focused on the measurement surface 81 of the workpiece 8. Therefore, the ultrasonic image at this time is clear. The tip portion 41 of the probe 4 is tapered.

図２（ｂ）においてプローブ４の先端部４１は、図２（ａ）の場合よりもワーク８の表面から離れた距離Ｚ1に位置している。このとき、プローブ４が出力する超音波は、ワーク８の測定面８１よりも上側に焦点を結ぶ。よって、このときの超音波画像は、図２（ａ）の場合よりも不鮮明である。よってプローブ４とワーク８との距離は、図２（ａ）に示した距離Ｚ0の方が望ましい。 In FIG. 2B, the tip 41 of the probe 4 is located at a distance Z 1 farther from the surface of the workpiece 8 than in the case of FIG. At this time, the ultrasonic wave output from the probe 4 is focused on the upper side of the measurement surface 81 of the workpiece 8. Therefore, the ultrasonic image at this time is unclear compared with the case of FIG. Therefore, the distance between the probe 4 and the workpiece 8 is preferably the distance Z 0 shown in FIG.

図３は、プローブ４とワーク８との位置関係を示す図である。
超音波映像装置１によるワーク８の観察では、水槽９１内に台９４を設け、この台９４にワーク８を載置し、この水槽９１を水で満たしたのちに、Ｚ軸アクチュエータ２３によりプローブ４とワーク８との間隔を調整する。図３で示した例では、プローブ４とワーク８との間隔は、距離Ｚ2であり、これを図２（ａ）に示す距離Ｚ0に調整する必要がある。
この距離Ｚ0は、条件によっても変わるが、ミリオーダ以下まで近づけることがあり、その際にはプローブ４とワーク８とが干渉することがある。この干渉が発生した場合には、プローブ４およびワーク８に損傷を与えるおそれがある。よって、超音波映像装置１のプローブ４を固定するホルダ２４の構造を改善し、プローブ４とワーク８との接触を検出できる機能を付与した。 FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between the probe 4 and the workpiece 8.
In the observation of the workpiece 8 by the ultrasonic imaging apparatus 1, a table 94 is provided in the water tank 91, the workpiece 8 is placed on the table 94, and the water tank 91 is filled with water. And the interval between the workpiece 8 are adjusted. In the example shown in FIG. 3, the distance between the probe 4 and the workpiece 8 is a distance Z 2 , which needs to be adjusted to a distance Z 0 shown in FIG.
Although this distance Z 0 varies depending on the conditions, it may be close to a millimeter order or less, and in this case, the probe 4 and the workpiece 8 may interfere with each other. If this interference occurs, the probe 4 and the workpiece 8 may be damaged. Therefore, the structure of the holder 24 for fixing the probe 4 of the ultrasonic imaging apparatus 1 is improved, and a function capable of detecting the contact between the probe 4 and the workpiece 8 is provided.

《比較例》
図１０は、比較例のプローブ４の構造を示す三面図である。図１０の上部は平面図であり、この平面部の下側は正面図である。正面図の右側は側面図である。
平面図に示すように、プローブ４は、基部２５に固定されている。プローブ４の近傍には、センサ機構７が配置されている。
正面図と側面図に示すように、このセンサ機構７は、プローブ４の先端部４１よりも下方に張り出した保護部７１と、支柱部７６と、リミットスイッチ７５と、押圧部７４とを備えている。 《Comparative example》
FIG. 10 is a trihedral view showing the structure of the probe 4 of the comparative example. The upper part of FIG. 10 is a plan view, and the lower side of the plane part is a front view. The right side of the front view is a side view.
As shown in the plan view, the probe 4 is fixed to the base 25. A sensor mechanism 7 is disposed in the vicinity of the probe 4.
As shown in the front view and the side view, the sensor mechanism 7 includes a protection part 71 projecting downward from the tip part 41 of the probe 4, a support part 76, a limit switch 75, and a pressing part 74. Yes.

支持部７２，７３は、支柱部７６を上下方向に可動可能に支持し、押圧部７４はリミットスイッチ７５を押圧すると共に、このセンサ機構７を所定の高さに保持する。保護部７１がワーク８と干渉（接触）すると、支柱部７６と押圧部７４とが上方向に可動し、押圧部７４がリミットスイッチ７５を押圧しなくなる。   The support parts 72 and 73 support the column part 76 so as to be movable in the vertical direction, and the pressing part 74 presses the limit switch 75 and holds the sensor mechanism 7 at a predetermined height. When the protection part 71 interferes (contacts) with the workpiece 8, the support part 76 and the pressing part 74 move upward, and the pressing part 74 does not press the limit switch 75.

制御装置５６は、このリミットスイッチ７５によって、センサ機構７とワーク８との接触を検知し、プローブ４とワーク８とが干渉する前にワーク８の接近を検出できる。このセンサ機構７は、プローブ４とワーク８との干渉を検出できる干渉検出手段である。制御装置５６は、プローブ４とワーク８との干渉を検出したときにプローブ４の走査を停止させることにより、ワーク８やプローブ４の損傷を未然に防止することができる。特に、プローブ４とワーク８とが干渉するよりも前に走査を停止できるため、有効である。   The control device 56 can detect contact between the sensor mechanism 7 and the workpiece 8 by the limit switch 75 and detect the approach of the workpiece 8 before the probe 4 and the workpiece 8 interfere with each other. The sensor mechanism 7 is an interference detection unit that can detect interference between the probe 4 and the workpiece 8. The control device 56 can prevent the workpiece 8 and the probe 4 from being damaged by stopping the scanning of the probe 4 when the interference between the probe 4 and the workpiece 8 is detected. This is particularly effective because the scanning can be stopped before the probe 4 and the workpiece 8 interfere with each other.

比較例では、プローブ４の近辺にワーク８との接触を検知できるセンサ機構７を配置し、このセンサ機構７がワーク８と接触するとリミットスイッチ７５が動作し、ワーク８とプローブ４が接触する前に動作を停止させることができる。これにより、プローブ４とワーク８の損傷を防止し、よって超音波映像装置１の付加価値を向上させることができる。
しかし、比較例ではプローブ４とセンサ機構７とが離間しているので、センサ機構７の保護部７１がワーク８に接触していない場合に、プローブ４がワーク８と干渉するおそれがある。また、センサ機構７は、このプローブ４と共に走査しなければならないため、所定の剛性を持たせなければならない。 In the comparative example, a sensor mechanism 7 that can detect contact with the workpiece 8 is disposed in the vicinity of the probe 4. When the sensor mechanism 7 comes into contact with the workpiece 8, the limit switch 75 operates and before the workpiece 8 and the probe 4 come into contact with each other. The operation can be stopped. Thereby, damage to the probe 4 and the workpiece 8 can be prevented, and thus the added value of the ultrasonic imaging apparatus 1 can be improved.
However, since the probe 4 and the sensor mechanism 7 are separated from each other in the comparative example, the probe 4 may interfere with the workpiece 8 when the protection portion 71 of the sensor mechanism 7 is not in contact with the workpiece 8. Further, since the sensor mechanism 7 has to scan together with the probe 4, it must have a predetermined rigidity.

《第１の実施形態》
図４（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態のホルダ２４の動作を示す説明図である。
図４（ａ）は、ホルダ２４にプローブ４の鍔部４２が着座している状態を示している。
通常ホルダ２４は、密着した状態でプローブ４を保持している。しかし、本実施形態のホルダ２４は、プローブ４の鍔部４２を支え、プローブ４を所定の締結力で保持して上方向に移動可能とし、センサ３によりプローブ４の着座状態を検出する。このセンサ３は、例えばホルダ２４の上部に突出したストロークの短いタッチスイッチであり、プローブ４の鍔部４２の押圧を検知してオンする。 << First Embodiment >>
4A and 4B are explanatory views showing the operation of the holder 24 of the first embodiment.
FIG. 4A shows a state in which the collar portion 42 of the probe 4 is seated on the holder 24.
Usually, the holder 24 holds the probe 4 in a close contact state. However, the holder 24 of the present embodiment supports the flange portion 42 of the probe 4, holds the probe 4 with a predetermined fastening force, and can move upward, and the sensor 3 detects the seating state of the probe 4. The sensor 3 is, for example, a touch switch with a short stroke that protrudes from the upper portion of the holder 24, and is turned on by detecting the pressing of the collar 42 of the probe 4.

図４（ｂ）は、ホルダ２４にプローブ４の鍔部４２が着座していない状態を示している。
プローブ４がワーク８と物理的に干渉して上方向に移動すると、ホルダ２４にプローブ４の鍔部４２が着座していない状態となる。これにより、センサ３は、鍔部４２の押圧を検知しなくなる。つまり、センサ３は、プローブ４とワーク８との干渉を検知することができる。プローブ４の先端はテーパー状であり、ワーク８との干渉時には、このプローブ４に上方向の付勢力を与える。プローブ４は、ホルダに固定されておらず、ワークとの衝突時に上方向に移動して、ワークやプローブの破損を防ぐ。
なお、センサ３は、タッチスイッチに限られず、例えば距離センサなど、任意のセンサを使用してプローブ４の着座状態を検出してもよく、限定されない。 FIG. 4B shows a state in which the collar portion 42 of the probe 4 is not seated on the holder 24.
When the probe 4 physically interferes with the workpiece 8 and moves upward, the holder 42 is not seated with the collar portion 42 of the probe 4. Thereby, the sensor 3 does not detect the pressing of the collar part 42. That is, the sensor 3 can detect the interference between the probe 4 and the workpiece 8. The tip of the probe 4 is tapered, and an upward biasing force is applied to the probe 4 when it interferes with the workpiece 8. The probe 4 is not fixed to the holder and moves upward at the time of collision with the workpiece to prevent damage to the workpiece or the probe.
Note that the sensor 3 is not limited to a touch switch, and the seating state of the probe 4 may be detected using an arbitrary sensor such as a distance sensor, and is not limited.

図５は、第１の実施形態のホルダ２４の構造を示す図である。図の上部には平面図を示し、図の下部には側面図を示している。
ホルダ２４には、スリット２４４と、プローブ４を挿入する穴部２４３とが形成されている。ホルダ２４は、ノブ２４１と、バネ２４５と、カラー２４６とを備えている。ノブ２４１は、先端に雄ネジが切られており、ホルダ２４の雌ネジに締結される。ノブ２４１を回すことにより、このノブ２４１はバネ２４５を介してホルダ２４に締結力を与える。このスリット２４４とノブ２４１とバネ２４５により、作業者によらず一定の締結力でプローブ４を穴部２４３に保持することができる。
カラー２４６は、ノブ２４１の可動範囲を規制し、これによりノブ２４１がホルダ２４を締め付ける力を規制している。これらノブ２４１の構造については、後記する図６で詳細に説明する。 FIG. 5 is a view showing the structure of the holder 24 of the first embodiment. A top view is shown in the upper part of the figure, and a side view is shown in the lower part of the figure.
The holder 24 is formed with a slit 244 and a hole 243 into which the probe 4 is inserted. The holder 24 includes a knob 241, a spring 245, and a collar 246. The knob 241 has a male screw cut at the tip, and is fastened to the female screw of the holder 24. By turning the knob 241, the knob 241 applies a fastening force to the holder 24 via the spring 245. With the slit 244, the knob 241 and the spring 245, the probe 4 can be held in the hole 243 with a constant fastening force regardless of the operator.
The collar 246 restricts the movable range of the knob 241, thereby restricting the force with which the knob 241 tightens the holder 24. The structure of these knobs 241 will be described in detail with reference to FIG.

プローブ４の先端がワーク８と接触（干渉）していないとき、プローブ４の鍔部４２がホルダ２４に着座した状態となる。プローブ４の先端がワーク８と接触（干渉）したときに、プローブ４はスムーズに上方向に動き、鍔部４２がホルダ２４に着座していない状態となる。センサ３は鍔部４２による押圧を検知し、よって鍔部４２がホルダ２４に着座しているか否かを検出することができる。   When the tip of the probe 4 is not in contact (interference) with the workpiece 8, the flange portion 42 of the probe 4 is in a state of being seated on the holder 24. When the tip of the probe 4 comes into contact (interference) with the workpiece 8, the probe 4 moves smoothly upward, and the collar portion 42 is not seated on the holder 24. The sensor 3 detects the pressing by the collar part 42, and thus can detect whether the collar part 42 is seated on the holder 24.

プローブ４は、その先端がワーク８に接触するとホルダ２４に対して動く。その動きをセンサ３で検出することにより、プローブ４とワーク８との干渉（接触）を検知することができる。干渉の検知時に、プローブ４の走査を停止させることにより、プローブ４とワーク８の損傷を防止することができる。   The probe 4 moves with respect to the holder 24 when its tip contacts the workpiece 8. By detecting the movement with the sensor 3, the interference (contact) between the probe 4 and the workpiece 8 can be detected. By stopping the scanning of the probe 4 at the time of detecting the interference, damage to the probe 4 and the workpiece 8 can be prevented.

図６は、第１の実施形態のホルダ２４の構造を示す分解図である。
ノブ２４１の先端には雄ネジが形成され、ノブ２４１の軸にはバネ２４５とカラー２４６が装着される。このノブ２４１の先端に形成された雄ネジが、ホルダ２４の雌ネジに締結される。ノブ２４１が締結されるのは、ホルダ２４のうちスリット２４４で分断された奥側である。
ノブ２４１をホルダ２４にねじ込むと、弾性体であるバネ２４５がホルダ２４のうちスリット２４４で分断された手前側を奥側に向けて付勢する。つまり、ノブ２４１のねじ込み量に応じた締結力を、このホルダ２４の手前側と奥側とに付勢するので、作業者によらず一定の締結力でプローブ４を穴部２４３に保持することができる。また、カラー２４６は、ノブ２４１の可動範囲を規制する。これによりノブ２４１による締結力を所定値以下とすることができ、プローブ４の破壊を防ぐことができる。 FIG. 6 is an exploded view showing the structure of the holder 24 of the first embodiment.
A male screw is formed at the tip of the knob 241, and a spring 245 and a collar 246 are attached to the shaft of the knob 241. The male screw formed at the tip of the knob 241 is fastened to the female screw of the holder 24. The knob 241 is fastened on the back side of the holder 24 divided by the slit 244.
When the knob 241 is screwed into the holder 24, the spring 245, which is an elastic body, urges the front side of the holder 24 divided by the slit 244 toward the back side. That is, since the fastening force according to the screwing amount of the knob 241 is urged toward the front side and the back side of the holder 24, the probe 4 is held in the hole 243 with a constant fastening force regardless of the operator. Can do. The collar 246 regulates the movable range of the knob 241. Thereby, the fastening force by the knob 241 can be made below a predetermined value, and destruction of the probe 4 can be prevented.

図７は、第１の実施形態における超音波走査処理を示すフローチャートである。
超音波映像装置１は、制御装置５６により超音波走査処理を実行する。
制御装置５６がプローブ４による走査を開始すると（ステップＳ１０）、最初はプローブ４とワーク８の干渉を検出したか否かを判断する（ステップＳ１１）。制御装置５６がプローブ４とワーク８の干渉を検出したならば（ステップＳ１１→Ｙｅｓ）、プローブ４の走査を停止して（ステップＳ１７）異常終了する。これにより、プローブ４とワーク８の損傷を防止し、超音波映像装置１の付加価値を向上させることができる。 FIG. 7 is a flowchart showing ultrasonic scanning processing in the first embodiment.
The ultrasonic imaging apparatus 1 executes ultrasonic scanning processing by the control device 56.
When the controller 56 starts scanning with the probe 4 (step S10), it is first determined whether or not the interference between the probe 4 and the workpiece 8 has been detected (step S11). If the control device 56 detects the interference between the probe 4 and the workpiece 8 (step S11 → Yes), the scanning of the probe 4 is stopped (step S17) and the process ends abnormally. Thereby, the damage of the probe 4 and the workpiece | work 8 can be prevented, and the added value of the ultrasonic imaging device 1 can be improved.

制御装置５６がプローブ４とワーク８の干渉を検出しなかったならば（ステップＳ１１→Ｎｏ）、プローブ４に超音波パルスを送信（ステップＳ１２）したのち、超音波を受信する（ステップＳ１３）。データ処理装置５７は、この受信波のデータ処理を行う（ステップＳ１４）。制御装置５６は、ステップＳ１１〜Ｓ１４の一連の処理を、走査終了まで繰り返す（ステップＳ１５→Ｎｏ）。
制御装置５６が走査を終了したならば（ステップＳ１５→Ｎｏ）、データ処理装置５７は、この受信波のデータ処理結果から超音波画像を生成し、図７の処理を終了する。 If the controller 56 does not detect the interference between the probe 4 and the workpiece 8 (step S11 → No), an ultrasonic pulse is transmitted to the probe 4 (step S12), and then an ultrasonic wave is received (step S13). The data processing device 57 performs data processing on the received wave (step S14). The control device 56 repeats a series of processes in steps S11 to S14 until the end of scanning (step S15 → No).
If the control device 56 finishes scanning (step S15 → No), the data processing device 57 generates an ultrasonic image from the data processing result of the received wave, and ends the processing of FIG.

《第２の実施形態》
図８は、第２の実施形態のプローブ４Ａの構造を示す図である。
プローブ４Ａの先端には、ワーク８との接近を検出することができるセンサ３Ａが付いている。このセンサ３Ａは、例えば電磁誘導を利用した高周波発振型の近接センサであり、ワーク８を非接触で検出できるため、ワーク８やセンサ３Ａを痛めない。これにより、プローブ４Ａとワーク８との干渉を未然に防止することができる。またセンサ３Ａは、応答速度が速く、かつ電気的接点を有さないため長寿命である。
ワーク８がプローブ４Ａに接近すると、制御装置５６は、センサ３Ａにより、その接近を検出することができる。このときプローブ４Ａの走査を停止させることにより、プローブ４Ａとワーク８の損傷を未然に防止することができる。これにより、超音波映像装置１の付加価値を向上させることができる。 << Second Embodiment >>
FIG. 8 is a diagram illustrating the structure of the probe 4A of the second embodiment.
A sensor 3A that can detect the approach to the workpiece 8 is attached to the tip of the probe 4A. The sensor 3A is, for example, a high-frequency oscillation type proximity sensor using electromagnetic induction, and can detect the workpiece 8 in a non-contact manner, so that the workpiece 8 and the sensor 3A are not damaged. Thereby, interference with the probe 4A and the workpiece | work 8 can be prevented beforehand. The sensor 3A has a long life because it has a high response speed and does not have an electrical contact.
When the workpiece 8 approaches the probe 4A, the control device 56 can detect the approach by the sensor 3A. At this time, by stopping the scanning of the probe 4A, it is possible to prevent the probe 4A and the workpiece 8 from being damaged. Thereby, the added value of the ultrasonic imaging apparatus 1 can be improved.

《第３の実施形態》
図９は、第３の実施形態のプローブ４Ｂの構造を示す図である。図９の左右方向は、走査方向の往路と復路の方向である。
ホルダ２４Ｂの主走査方向の両側には、センサ３Ｌ，３Ｒが設けられている。このセンサ３Ｌ，３Ｒは、レーザ距離計であり、ワーク８を非接触で検出できるため、ワーク８やセンサ３Ａを痛めることがない。例えば、主走査方向の往路においては、センサ３Ｌによってワーク８との距離を測定し、主走査方向の復路においては、センサ３Ｒによってワーク８との距離を測定することができる。これにより、プローブ４Ａとワーク８との干渉を未然に防止することができる。これらセンサ３Ｌは光ガイド部３１Ｌを備え、センサ３Ｒは光ガイド部３１Ｒを備える。作業者は、光ガイド部３１Ｌ，３１Ｒを水に漬けることにより、水面でのレーザ光の乱反射を防ぎ、ワーク８までの距離を測定可能となる。 << Third Embodiment >>
FIG. 9 is a diagram illustrating the structure of the probe 4B of the third embodiment. The left and right directions in FIG. 9 are the forward and backward directions in the scanning direction.
Sensors 3L and 3R are provided on both sides of the holder 24B in the main scanning direction. These sensors 3L and 3R are laser distance meters and can detect the workpiece 8 in a non-contact manner, so that the workpiece 8 and the sensor 3A are not damaged. For example, the distance to the work 8 can be measured by the sensor 3L in the forward path in the main scanning direction, and the distance from the work 8 can be measured by the sensor 3R in the return path in the main scanning direction. Thereby, interference with the probe 4A and the workpiece | work 8 can be prevented beforehand. These sensors 3L include a light guide portion 31L, and the sensor 3R includes a light guide portion 31R. The operator can measure the distance to the work 8 by preventing the irregular reflection of the laser light on the water surface by soaking the light guide portions 31L and 31R in water.

ワーク８がプローブ４Ｂに接近すると、制御装置５６は、センサ３Ｌ，３Ｒにより、その接近を検出することができる。このときプローブ４Ｂの走査を停止させることにより、プローブ４Ｂとワーク８の損傷を未然に防止することができる。これにより、超音波映像装置１の付加価値を向上させることができる。   When the workpiece 8 approaches the probe 4B, the control device 56 can detect the approach by the sensors 3L and 3R. At this time, by stopping the scanning of the probe 4B, it is possible to prevent the probe 4B and the workpiece 8 from being damaged. Thereby, the added value of the ultrasonic imaging apparatus 1 can be improved.

（変形例）
本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 (Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
本発明の変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
（ａ） 第１の実施形態では、スイッチによりプローブ４とワーク８との干渉を検出している。しかし、これに限られず、任意のセンサ、例えば押圧検知センサなどで、プローブ４の鍔部４２がホルダ２４に着座しているか否かを判断してもよい。
（ｂ） 第１の実施形態では、プローブ４とワーク８との干渉を検出すると、プローブ４の走査を停止している。しかし、これに限られず、プローブ４の高さを変更して、ワーク８を再び走査してもよく、限定されない。
（ｃ） 第２の実施形態では、電磁誘導を利用した高周波発振型の近接センサによりプローブ４とワーク８との干渉を検出している。しかし、これに限られず、静電容量型の近接センサや磁気型の近接センサを使用してもよい。磁気型の近接センサを使用する場合には、例えば台９４などを磁性体とするとよい。 In each embodiment, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
Examples of modifications of the present invention include the following (a) to (c).
(A) In the first embodiment, the interference between the probe 4 and the workpiece 8 is detected by a switch. However, the present invention is not limited to this, and it may be determined whether or not the collar portion 42 of the probe 4 is seated on the holder 24 with an arbitrary sensor, for example, a pressure detection sensor.
(B) In the first embodiment, when the interference between the probe 4 and the workpiece 8 is detected, the scanning of the probe 4 is stopped. However, the present invention is not limited to this, and the height of the probe 4 may be changed and the workpiece 8 may be scanned again.
(C) In the second embodiment, interference between the probe 4 and the work 8 is detected by a high-frequency oscillation type proximity sensor using electromagnetic induction. However, the present invention is not limited to this, and a capacitive proximity sensor or a magnetic proximity sensor may be used. In the case of using a magnetic proximity sensor, for example, the base 94 may be a magnetic body.

１ 超音波映像装置
２ ３軸スキャナ （走査手段）
２１ Ｘ軸アクチュエータ （走査手段）
２２ Ｙ軸アクチュエータ （走査手段）
２３ Ｚ軸アクチュエータ
２４ ホルダ
２４１ ノブ
２４３ 穴部
２４４ スリット
２５ 基部
３，３Ａ，３Ｌ，３Ｒ センサ （干渉検出手段）
４，４Ａ，４Ｂ プローブ
４１ 先端部
４２ 鍔部
５６ 制御装置
７ センサ機構
７５ リミットスイッチ
８ ワーク
８１ 測定面 1 Ultrasonic imaging device 2 3-axis scanner (scanning means)
21 X-axis actuator (scanning means)
22 Y-axis actuator (scanning means)
23 Z-axis actuator 24 Holder 241 Knob 243 Hole 244 Slit 25 Base 3, 3A, 3L, 3R sensor (interference detection means)
4, 4A, 4B Probe 41 Tip portion 42 Hook portion 56 Control device 7 Sensor mechanism 75 Limit switch 8 Workpiece 81 Measurement surface

Claims (8)

面状のワークを、液体を介して超音波で映像化するためのプローブと、
前記ワークの面に対して前記プローブを走査する走査手段と、
前記プローブの上部において前記プローブと一体化構造で設置されている鍔部と、
前記プローブを保持するためのホルダと、
前記ホルダ内に、一部が前記ホルダの上面から突出するように埋め込まれて配置される干渉検出手段と、を備え、
前記干渉検出手段は、
前記プローブと前記ワークとの間で干渉しないときは前記突出部が前記鍔部により前記ホルダ内に埋め込まれるように押圧され、
前記プローブと前記ワークとの間で干渉したときには前記プローブが上方向に移動することにより前記鍔部も上方向に移動することで前記ホルダ内に埋め込まれている前記突出部が復元して、前記ワークと前記プローブとの間の干渉を検出すること、
を特徴とする超音波映像装置。 A probe for imaging a planar workpiece with ultrasound through a liquid;
Scanning means for scanning the probe with respect to the surface of the workpiece;
An eaves portion that is installed in an integrated structure with the probe at the top of the probe;
A holder for holding the probe;
In the holder, provided with interference detection means embedded and arranged so that a part protrudes from the upper surface of the holder ,
The interference detection means includes
When there is no interference between the probe and the workpiece, the protrusion is pressed so as to be embedded in the holder by the flange,
When the probe and the workpiece interfere with each other, the probe moves upward so that the flange also moves upward so that the protrusion embedded in the holder is restored, Detecting interference between the workpiece and the probe;
Ultrasonic imaging device characterized by 前記プローブの先端は、テーパー状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波映像装置。 The tip of the probe is tapered.
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1. 前記走査手段は、前記干渉検出手段により干渉が検出されると、前記プローブの走査を停止する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波映像装置。 The scanning unit stops scanning the probe when interference is detected by the interference detection unit.
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記走査手段は、前記干渉検出手段により干渉が検出されると、前記プローブの高さを変更して再走査する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波映像装置。 When the interference is detected by the interference detection unit, the scanning unit changes the height of the probe and performs rescanning.
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記ホルダは、前記プローブを所定の締結力で保持する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の超音波映像装置。 The holder, that holds the probe in a predetermined fastening force,
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1, wherein: 前記ホルダには、前記プローブを挟み込んで保持する穴とスリットとが形成されており、当該スリットで分断された両部分に加える力を調整するノブと弾性部とを備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波映像装置。 The holder is formed with a hole and a slit for sandwiching and holding the probe, and includes a knob and an elastic part for adjusting a force applied to both parts divided by the slit.
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 5. 前記ホルダは、前記ノブの可動範囲を規制する規制部材を備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波映像装置。 The holder includes a regulating member that regulates a movable range of the knob.
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 6. 前記干渉検出手段は、前記プローブの着座状態を検出するセンサである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波映像装置。 The interference detection means is a sensor that detects a seating state of the probe.
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein
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