JP6195234B2

JP6195234B2 - Method and apparatus for sound inspection of brazed articles

Info

Publication number: JP6195234B2
Application number: JP2013082303A
Authority: JP
Inventors: 圭一糸平; 圭一朗山本; 康彦脇部; 幹夫岩本; 吉永　憲市; 憲市吉永
Original assignee: Kabushiki Kaisha Showa Tecs; Fukuoka Prefectural Government; Shin Nippon Nondestructive Inspection Co Ltd
Current assignee: Kabushiki Kaisha Showa Tecs; Fukuoka Prefectural Government; Shin Nippon Nondestructive Inspection Co Ltd
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: JP2014206383A

Description

本発明は、ろう付けされた物品を打撃した際に発生する打音を検知して、物品が剥離状態にあるか否かを検査するろう付け物品の打音検査方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a brazing article for detecting whether or not an article is in a peeled state by detecting a hitting sound generated when the brazed article is hit.

鉄道レール（以下、単にレールという）では、レール上を走行している列車の位置を検知して信号の切替えを行うため、列車の進行に合わせて踏切に設置された遮断機を動作させるため、及び電車線から取り入れた列車走行のための駆動用電流をレールを経由して帰電線に戻すために隣り合うレールの継目を電気的に接続する必要がある。このため、継目を挟んだ両レールの端部同士を、導電線で接続している。なお、導電線の両端にはそれぞれレールボンド（端子）が取り付けられており、レールボンドをレールにろう付けすることにより導電線をレールに接続している。 In railroad rails (hereinafter simply referred to as rails), the position of a train traveling on the rails is detected and signals are switched, so that the circuit breaker installed at the railroad crossing is operated as the train progresses. In order to return the driving current for running the train taken from the train line to the return line via the rail, it is necessary to electrically connect the joints of the adjacent rails. For this reason, the ends of both rails sandwiching the joint are connected by a conductive wire. Note that rail bonds (terminals) are respectively attached to both ends of the conductive wires, and the conductive wires are connected to the rails by brazing the rail bonds to the rails.

レールでは、列車がレールの継目を通過する度にレールが振動するので、ろう材で接合されたレールボンドの接合部には、剥離が発生し易い。そして、発生した剥離は徐々に進行するため、剥離が進行してレールボンドがレールから脱落すると、重大な事故につながるという問題がある。そこで、レールボンドの脱落対策として、隣り合うレールの端部同士を２組の導電線で接続し（レールボンドを二重化し）定期的にレールボンドの取替えを実施したり、レールボンドとレールとの接続状況（剥離状況）を定期的に検査して、剥離が発生しているレールボンドを交換することにより、レールボンドの脱落の発生を防止している。 In the rail, since the rail vibrates every time the train passes through the joint of the rail, peeling is likely to occur at the joint portion of the rail bond joined by the brazing material. And since the peeling which generate | occur | produced progresses gradually, if peeling progresses and a rail bond falls from a rail, there exists a problem of leading to a serious accident. Therefore, as a measure against rail bond dropout, the ends of adjacent rails are connected with two sets of conductive wires (double the rail bond) and the rail bond is replaced periodically, or the rail bond and the rail are By periodically inspecting the connection status (peeling status) and exchanging the rail bond where peeling occurs, the rail bond is prevented from falling off.

ここで、レールボンドとレールとの接続状況の検査方法として、例えば、レールに取り付けられているレールボンドをハンマーで打撃し、そのとき発生する打音の音色の違いからレールボンドとレールとの接続状況を判定する打音検査が採用されている。しかしながら、打音検査では、検査員がハンマーでレールボンドを打撃した際の打音を耳で聞き分けて、剥離有無を判定するので、検査員の経験と技術に応じて、判定結果がばらついて判定の信頼性が劣るという問題がある。
そこで、検査員の経験と技術に関わらずに打音検査によって、検査対象物の状態（積層材の剥離や金属部品のひび割れの有無等）を正確に判定することが可能な打音検査システムとして、ショックレスハンマーと、ショックレスハンマーに取り付けられ、ショックレスハンマーによって検査対象物を打撃し、検査対象物内に伝播され反射してくる応答音を測定するマイクを備えるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。 Here, as a method for inspecting the connection status between the rail bond and the rail, for example, the rail bond attached to the rail is hit with a hammer, and the connection between the rail bond and the rail is determined from the difference in the tone of the hitting sound generated at that time. A hammering test is used to determine the situation. However, in the hammering inspection, since the inspector hears the hammering sound when hitting the rail bond with a hammer and judges the presence or absence of peeling, the judgment results vary depending on the experience and technology of the inspector. There is a problem that the reliability of is inferior.
Therefore, as a beating sound inspection system that can accurately determine the state of an inspection object (lamination of laminated materials, cracks in metal parts, etc.) by sound sound inspection regardless of the inspector's experience and technology A shockless hammer and a microphone that is attached to the shockless hammer and strikes an inspection object with the shockless hammer and measures a response sound that is propagated and reflected in the inspection object are disclosed ( For example, see Patent Document 1).

特開２０１１−２５７３０７号公報JP 2011-257307 A

特許文献１の打音検査システムでは、検査対象物内に剥離が存在すると、剥離箇所が新たな音の反射面となるため、マイクによって受音される応答音の信号が異なり、この信号の違いによって検査対象物の状態を判定している。しかしながら、この打音検査システムを、例えば、レールにろう付けされたレールボンドの剥離の有無判定に適用した場合、レールボンドの接合面は当初から音の反射面として作用するため、接合面に部分的に剥離が発生しても、剥離部分による音の反射を明確に分離して認識することは困難であり、ろう付けされたレールボンドに剥離が発生しているか否かを精度よく判定することはできないという問題がある。更に、特許文献１の図４に示すように、この打音検査システムでは、マイクによって応答音の信号の時間経過を連続して検出するので、この打音検査システムをレールボンドの剥離の判定に適用した場合、レールボンドにはレールからの振動が伝播してくるため、打撃による応答音（打音）にレールからの振動が重なり合って、ノイズが増加するという問題も生じる。 In the sound-inspecting system of Patent Document 1, if there is peeling in the inspection object, the peeling portion becomes a new sound reflecting surface, so that the response sound signal received by the microphone is different. Is used to determine the state of the inspection object. However, when this hammering inspection system is applied to, for example, determining whether or not the rail bond brazed to the rail is peeled off, the rail bond joint surface acts as a sound reflection surface from the beginning. Even if peeling occurs, it is difficult to clearly separate and recognize the reflection of sound by the peeling part, and accurately determine whether or not peeling occurs in the brazed rail bond. There is a problem that can not be. Furthermore, as shown in FIG. 4 of Patent Document 1, in this hammering inspection system, since the time lapse of the response sound signal is continuously detected by the microphone, this hammering inspection system is used for the determination of rail bond peeling. When applied, the vibration from the rail propagates to the rail bond, so that the vibration from the rail overlaps with the response sound (sounding sound) caused by the impact, resulting in a problem that noise increases.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、検査員の経験と技術に依存せずに、ろう付けされた物品を打撃した際の打音から、物品の剥離の有無を、短時間かつ高精度で検査することが可能なろう付け物品の打音検査方法及びその装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and without depending on the experience and technique of the inspector, the presence or absence of peeling of the article can be determined in a short time and from the sound of hitting the brazed article. It is an object of the present invention to provide a hammering sound inspection method and apparatus for a brazed article that can be inspected with accuracy.

前記目的に沿う第１の発明に係るろう付け物品の打音検査方法は、レールにろう材を介して接合されたレールボンドを打撃することにより発生する打音の周波数解析を行って、前記レールボンドと前記レールとの間の剥離の有無を判定するろう付け物品の打音検査方法であって、
前記レールボンドを打撃した際の打音を、マイクロフォンを用いて打撃の直後に設定される集音期間に亘って集音して、打音波形データを作成する工程と、
前記打音波形データの可聴周波数帯域における周波数解析を行って、周波数と振幅の関係を示す周波数解析データを求める工程と、
前記周波数解析データの最大振幅Ａａ及び５ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ以下の周波数範囲に設定する閾周波数以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅Ａｂをそれぞれ求め最大振幅比Ａｂ／Ａａを算出して判別値とする工程と、
前記判別値と予め設定した判別閾値との大小を比較し、該判別値が該判別閾値未満では非剥離、該判別値が該判別閾値以上では剥離と判定する工程とを有し、
前記集音期間の起点は、前記打音の音信号が予め設定した閾値に到達した時刻であって、前記集音期間の終点は、前記起点から２ミリ秒以下の範囲に設定され、
前記判別閾値は、複数の前記レールボンドに対して剥離率毎に求めた周波数解析データＤから前記閾周波数を段階的に変えて作成した、剥離率を横軸とし、前記閾周波数以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅を該周波数解析データＤの最大振幅で正規化した正規化振幅を縦軸とする散布図毎に、剥離率４０％以上の剥離品のレールボンドデータ群を該散布図の上側に、剥離率４０％未満の正常品のレールボンドデータ群を該散布図の下側に弁別誤り率を最小として二分する弁別正規化振幅を求め、次いで、得られた該弁別正規化振幅の中から求めた弁別誤り率を最小とする弁別正規化振幅である。 According to a first aspect of the present invention, the rail hitting inspection method for a brazed article performs a frequency analysis of the hitting sound generated by hitting a rail bond joined to a rail through a brazing material, and the rail. A method for inspecting the sound of a brazed article for determining the presence or absence of separation between a bond and the rail ,
Collecting sound for hitting the rail bond over a sound collection period set immediately after hitting using a microphone to create sound waveform data; and
Performing frequency analysis in the audible frequency band of the sound waveform data to obtain frequency analysis data indicating the relationship between frequency and amplitude;
The maximum amplitude Aa of the frequency analysis data and the maximum amplitude Ab existing in the audible frequency region above the threshold frequency set in the frequency range of 5 kHz or more and 15 kHz or less are respectively calculated, and the maximum amplitude ratio Ab / Aa is calculated and used as a discriminant value. When,
The magnitude of the discriminant values and the preset determination threshold value are compared, and non-delamination is less than該判specific value該判based threshold,該判specific value possess and determining the peel in the above該判based threshold,
The starting point of the sound collection period is the time when the sound signal of the hitting sound reaches a preset threshold value, and the end point of the sound collection period is set in a range of 2 milliseconds or less from the start point,
The discrimination threshold is created by changing the threshold frequency stepwise from the frequency analysis data D obtained for each of the plurality of rail bonds for each peeling rate, with the peeling rate as the horizontal axis and an audible frequency equal to or higher than the threshold frequency. For each scatter plot with the vertical axis representing the normalized amplitude obtained by normalizing the maximum amplitude existing in the region with the maximum amplitude of the frequency analysis data D, a rail bond data group of stripped products with a stripping rate of 40% or more is shown in the scatter plot. On the upper side, a discrimination normalization amplitude that bisects the rail bond data group of normal products having a peeling rate of less than 40% is obtained at the lower side of the scatter diagram with the discrimination error rate being minimized, and then the obtained discrimination normalization amplitude This is the discrimination normalization amplitude that minimizes the discrimination error rate obtained from the inside .

前記目的に沿う第２の発明に係るろう付け物品の打音検査装置は、レールにろう材を介して接合されたレールボンドを打撃することにより発生した打音の周波数解析を行って、前記レールと前記レールボンドとの間の剥離の有無を判定するろう付け物品の打音検査装置であって、
前記レールボンドを打撃した際の打音を、打撃の直後に設定され、起点を前記打音の音信号が予め設定した閾値に到達した時刻に、終点を前記起点から２ミリ秒以下の範囲に設定した集音期間に亘って集音して、打音波形データを作成するマイクロフォンを備えた集音手段と、
前記打音波形データの可聴周波数帯域における周波数解析を行って、周波数と振幅の関係を示す周波数解析データを求める周波数解析手段と、
前記周波数解析データの最大振幅Ａａ及び閾周波数以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅Ａｂをそれぞれ求め最大振幅比Ａｂ／Ａａを算出して判別値を求める演算手段と、
前記判別値と予め設定した判別閾値との大小を比較し、該判別値が該判別閾値未満では非剥離、該判別値が該判別閾値以上では剥離と判定する判定手段と、
前記集音手段、前記周波数解析手段、前記演算手段、及び前記判定手段を連携動作させる検査管理手段とを有し、
前記検査管理手段は、前記閾周波数を、５ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ以下の周波数範囲に設定する機能を有し、前記判別閾値は、複数の前記レールボンドに対して剥離率毎に求めた周波数解析データＤから前記閾周波数を段階的に変えて作成した、剥離率を横軸とし、前記閾周波数以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅を該周波数解析データＤの最大振幅で正規化した正規化振幅を縦軸とする散布図毎に、剥離率４０％以上の剥離品のレールボンドデータ群を該散布図の上側に、剥離率４０％未満の正常品のレールボンドデータ群を該散布図の下側に弁別誤り率を最小として二分する弁別正規化振幅を求め、次いで、得られた該弁別正規化振幅の中から求めた弁別誤り率を最小とする弁別正規化振幅である。 The tapping sound inspection system of the brazing product in accordance with the second invention along the object performs a frequency analysis of the hammering sound caused by hitting the rail bond joined via a brazing material to the rail, said rail A hammering sound inspection device for brazing articles to determine the presence or absence of peeling between the rail bond and the rail bond ,
Slapping sound when struck the rail bond, is set immediately after the hitting, the time origin has reached the threshold sound signal is preset the punching sound, in the range of up to 2 ms from the starting point to the end point Sound collection means including a microphone that collects sound over a set sound collection period and creates sound waveform data;
Frequency analysis means for performing frequency analysis in the audible frequency band of the sound waveform data and obtaining frequency analysis data indicating a relationship between frequency and amplitude;
Computing means for obtaining a maximum amplitude Aa of the frequency analysis data and a maximum amplitude Ab existing in an audible frequency region equal to or higher than a threshold frequency, and calculating a maximum amplitude ratio Ab / Aa to obtain a discrimination value;
A determination unit that compares the determination value with a predetermined determination threshold value, determines that the determination value is less than the determination threshold value, and that the determination value is not higher than the determination threshold value ;
It said sound collecting means, said frequency analysis means, said calculation means, and possess an inspection management unit to coordinate operation of said determining means,
The inspection management means has a function of setting the threshold frequency in a frequency range of 5 kHz or more and 15 kHz or less, and the discrimination threshold is obtained from frequency analysis data D obtained for each of the plurality of rail bonds for each peeling rate. The normalized amplitude obtained by changing the threshold frequency stepwise, with the peel rate as the horizontal axis, and normalizing the maximum amplitude present in the audible frequency region above the threshold frequency with the maximum amplitude of the frequency analysis data D For each scatter diagram as an axis, a rail bond data group of peeled products with a peel rate of 40% or more is on the upper side of the scatter diagram, and a rail bond data group of normal products with a peel rate of less than 40% is on the lower side of the scatter diagram. The discrimination normalization amplitude that obtains the discrimination normalization amplitude that bisects the discrimination error rate to the minimum and then minimizes the discrimination error rate obtained from the obtained discrimination normalization amplitude .

第１の発明に係るろう付け物品の打音検査方法及び第２の発明に係るろう付け物品の打音検査装置においては、物品（レールボンド、以下同じ）を打撃して発生する打音をマイクロフォンを用いて集音期間に亘って集音して得られる打音波形データの可聴周波数帯域における周波数解析を行い、周波数解析データの最大振幅Ａａと設定した閾周波数以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅Ａｂをそれぞれ求めて最大振幅比Ａｂ／Ａａからなる判別値を算出し、予め設定した判別閾値と比較して、判別値が判別閾値未満では非剥離、判別値が判別閾値以上では剥離と判定するので、検査員の経験と技術に依存せずに、物品の剥離の有無を、短時間かつ高精度で検査することが可能になる。 In the brazing article hammering inspection method according to the first invention and the brazing article hammering inspection apparatus according to the second invention, the microphone generates a hammering sound generated by hitting an article (rail bond, the same applies hereinafter). Is used to perform frequency analysis in the audible frequency band of the sound waveform data obtained by collecting sound over the sound collection period, and the maximum amplitude Aa of the frequency analysis data and the maximum existing in the audible frequency region above the set threshold frequency. Each amplitude Ab is obtained and a discriminant value consisting of the maximum amplitude ratio Ab / Aa is calculated and compared with a preset discriminant threshold value. Therefore, it is possible to inspect the presence / absence of the article in a short time with high accuracy without depending on the experience and technique of the inspector.

第１の発明に係るろう付け物品の打音検査方法は、集音期間の起点が、打音の音信号が予め設定した閾値に到達した時刻であって、集音期間の終点が、起点から２ミリ秒以下の範囲に設定されるので、基体（レール、以下同じ）に存在し打音とは異なる要因による振動が基体から物品に伝播し、物品を経由して検知されることを防止でき、物品と基体との間の剥離の有無に影響を受けた打音の打音波形データを収集することができる。このため、物品と基体との間の剥離の有無にそれぞれ対応する特徴的な周波数解析データを得ることができ、物品と基体との間の剥離の有無を正確に判定することができる。 The sound inspection method for a brazed article according to the first aspect of the present invention is the time when the sound collection period starts when the sound signal of the sound reaches a preset threshold, and the sound collection period ends from the start. Since it is set to a range of 2 milliseconds or less, vibrations caused by factors different from the hitting sound existing in the base (rail, the same shall apply hereinafter) can be prevented from propagating from the base to the article and being detected via the article. The sound waveform data of the hitting sound affected by the presence or absence of separation between the article and the substrate can be collected. For this reason, characteristic frequency analysis data corresponding to the presence or absence of peeling between the article and the substrate can be obtained, and the presence or absence of peeling between the article and the substrate can be accurately determined.

第１の発明に係るろう付け物品の打音検査方法は、閾周波数を５ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ以下の周波数範囲に設定するので、物品と基体との接合部の一部に発生した剥離程度に応じて、閾周波数と判別閾値の組み合わせを設定することができ、物品の状態が、想定した剥離程度であるか否かを正確に判定することができる。 Striking sound inspection method of brazing articles of the first invention, since setting the threshold frequency 15kHz frequencies below the range of 5 kHz, depending on the degree peeling occurred in a part of the joint between the article and the substrate, A combination of the threshold frequency and the discrimination threshold can be set, and it can be accurately determined whether or not the state of the article is the assumed degree of peeling.

本発明の一実施の形態に係るろう付け物品の打音検査装置の説明図である。It is explanatory drawing of the hammering inspection apparatus of the brazing article which concerns on one embodiment of this invention. 同ろう付け物品の打音検査装置のブロック図である。It is a block diagram of the hammering inspection apparatus of the brazing article. （Ａ）は集音期間に亘って収集した音信号から構成した打音波形データの説明図、（Ｂ）は減衰期間に亘って収集した音信号から構成した打音波形データの説明図である。(A) is explanatory drawing of the sound waveform data comprised from the sound signal collected over the sound collection period, (B) is explanatory drawing of the sound waveform data comprised from the sound signal collected over the attenuation period. . （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図３（Ａ）、（Ｂ）の打音波形データから求めた正規化振幅のグラフである。(A) and (B) are graphs of normalized amplitudes obtained from the sound waveform data of FIGS. 3 (A) and 3 (B), respectively. 閾周波数を８ｋＨｚ、最適正規化振幅を０．１６に設定した場合のレールボンドの剥離判定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the peeling determination result of a rail bond when a threshold frequency is set to 8 kHz and an optimal normalized amplitude is set to 0.16. 閾周波数を１０ｋＨｚ、最適正規化振幅を０．１５に設定した場合のレールボンドの剥離判定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the peeling determination result of a rail bond when a threshold frequency is set to 10 kHz and an optimal normalized amplitude is set to 0.15. 閾周波数を１２ｋＨｚ、最適正規化振幅を０．０８に設定した場合のレールボンドの剥離判定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the peeling determination result of a rail bond when a threshold frequency is set to 12 kHz and an optimal normalized amplitude is set to 0.08. 閾周波数を１４ｋＨｚ、最適正規化振幅を０．０７に設定した場合のレールボンドの剥離判定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the peeling determination result of a rail bond when a threshold frequency is set to 14 kHz and an optimal normalized amplitude is set to 0.07. 実施例１の判定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the determination result of Example 1. FIG. 実施例２の判定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the determination result of Example 2. FIG.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るろう付け物品の打音検査装置１０（以下、単に打音検査装置１０という）は、検査員１１に携帯され、レール１２（基体の一例）にろう材を介して接合されたレールボンド１３（物品の一例）を、検査員１１がハンマー１４を用いて打撃することにより発生した打音の周波数解析を行って、レール１２とレールボンド１３との間の剥離の有無を判定するものである。なお、符号１５は、レール継目（図示せず）を挟んで両側に配置されたレール１１の端部にそれぞれ取り付けられているレールボンド１３を接続する導電線である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIG. 1, a hammering inspection device 10 (hereinafter simply referred to as a hammering inspection device 10) for brazed articles according to an embodiment of the present invention is carried by an inspector 11 and rails 12 (of a substrate). The rail 12 and the rail bond are analyzed by performing a frequency analysis of the hitting sound generated when the inspector 11 hits the rail bond 13 (an example of the article) joined with the brazing material in one example) using the hammer 14. The presence or absence of peeling with 13 is determined. Reference numeral 15 denotes a conductive wire that connects rail bonds 13 respectively attached to ends of the rails 11 arranged on both sides of a rail joint (not shown).

図２に示すように、打音検査装置１０は、レールボンド１３を打撃した際に発生した打音を打撃の直後に設定される集音期間に亘って集音して、打音波形データを作成するマイクロフォン１６を備えた集音手段１７と、打音波形データの可聴周波数帯域における周波数解析を行う周波数解析手段１８と、レールボンド１３と同一形状で、レール１２との間に剥離が存在しないことが確認されている図示しない基準レールボンド（標準物品の一例）を打撃した際の打音の可聴周波数帯域における周波数解析を行って得られる最大振幅に対応する最大振幅周波数より高周波数側の可聴周波数領域に閾周波数ｆ_ｉを設定し、周波数解析データの最大振幅Ａａ及び閾周波数ｆ_ｉ以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅Ａｂをそれぞれ求め、最大振幅比Ａｂ／Ａａを算出して判別値を求める演算手段１９と、
判別値と予め設定した判別閾値Ｋ_ｉとの大小を比較し、判別値が判別閾値Ｋ_ｉ未満では非剥離、判別値が判別閾Ｋ_ｉ値以上では剥離と判定する判定手段２０とを有している。以下、詳細に説明する。 As shown in FIG. 2, the hammering test apparatus 10 collects the hammering sound generated when the rail bond 13 is struck over a sound collection period set immediately after the hammering, and obtains the sound waveform data. The sound collecting means 17 provided with the microphone 16 to be created, the frequency analyzing means 18 for performing frequency analysis in the audible frequency band of the hitting sound waveform data, and the rail bond 13 have the same shape and there is no separation between the rail 12. Audible on the higher frequency side than the maximum amplitude frequency corresponding to the maximum amplitude obtained by performing frequency analysis in the audible frequency band of the hitting sound when hitting a reference rail bond (an example of a standard article) not shown which is confirmed to be determined to set the threshold frequency f _i in the frequency domain, a maximum amplitude Ab existing in maximum amplitude Aa and threshold frequency f _i above the audible frequency region of the frequency analysis data, respectively, the maximum vibration A calculating means 19 for determining the determination value by calculating the ratio Ab / Aa,
Comparing the magnitude of the determination threshold value K _i which is set in advance as the discrimination value, the discriminant value is non-peeling is less than the determination threshold value K _i, in the determination value determined threshold K _i value or more has a determination means 20 and the peeling ing. Details will be described below.

図２に示すように、集音手段１７は、マイクロフォン１６で集音したアナログの打音信号を、デジタルの打音信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器２１と、Ａ／Ｄ変換器２１の出力端子部に接続され、Ａ／Ｄ変換器２１の出力信号を集音期間に亘って通過させるゲート部２２と、ゲート部２２を通過したＡ／Ｄ変換器２１の出力信号を保存（記憶）するメモリ部２３とを有している。 As shown in FIG. 2, the sound collecting means 17 includes an A / D converter 21 that converts an analog sound signal collected by the microphone 16 into a digital sound signal and outputs the digital sound signal, and an A / D converter. 21 is connected to the output terminal section 21 and passes the output signal of the A / D converter 21 over the sound collection period, and the output signal of the A / D converter 21 that has passed through the gate section 22 is stored ( Memory section 23 for storing).

ここで、ゲート部２２には、集音期間の起点を、打音の音信号に対するＡ／Ｄ変換器２１からの出力値が、予め設定した閾値（例えば、レール１２に存在する可聴周波数帯域の振動振幅の最大値の０．００１から０．１倍の範囲に設定される値）に到達したことを検知した時刻に設定し、集音期間の終点を、起点から２ミリ秒以下の範囲、好ましくは、起点から０．５ミリ秒以上２ミリ秒以下の範囲、例えば、起点から１ミリ秒経過した時刻に設定するゲート設定機能が設けられている。従って、メモリ部２３には、図３（Ａ）に示すように、ハンマー１４でレールボンド１３を打撃した時刻から集音期間の起点の時刻までの範囲と集音期間の終点の時刻より以降の範囲における振幅を０に加工して作成された打音波形データが保存される。ここで、ゲート部２２は、マイクロコンピュータにゲート設定機能発現するプログラムを搭載することにより構成することができ、メモリ部２３は、マイクロコンピュータのメモリを利用することができる。 Here, in the gate unit 22, the starting point of the sound collection period, the output value from the A / D converter 21 for the sound signal of the hitting sound is set to a preset threshold value (for example, an audible frequency band existing in the rail 12). Set to the time when it is detected that the vibration amplitude has reached the maximum value of 0.001 to 0.1 times the maximum value of the vibration amplitude, and the end point of the sound collection period is within a range of 2 milliseconds or less from the start point, Preferably, a gate setting function is provided for setting a time range from 0.5 milliseconds to 2 milliseconds from the starting point, for example, a time when 1 millisecond has elapsed from the starting point. Accordingly, as shown in FIG. 3A, the memory unit 23 has a range from the time when the rail bond 13 is struck with the hammer 14 to the start time of the sound collection period and the time after the end time of the sound collection period. The sound waveform data created by processing the amplitude in the range to 0 is stored. Here, the gate unit 22 can be configured by installing a program that exhibits a gate setting function in a microcomputer, and the memory unit 23 can use the memory of the microcomputer.

周波数解析手段１８は、集音手段１７のメモリ部２３に保存された打音波形データを、例えば、高速フーリエ変換することにより、周波数と振幅の関係を示す周波数解析データを作成する機能を備えている。また、演算手段１９は、作成された周波数解析データに対して、可聴周波数帯域における最大振幅Ａａを検出する機能を備えた第１の算出部２４と、５ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ以下の周波数範囲に設定される閾周波数ｆ_ｉ以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅Ａｂを検出する機能を備えた第２の算出部２５と、最大振幅Ａａ、Ａｂから最大振幅比Ａｂ／Ａａを算出して判別値を求める機能を備えた第３の算出部２６とを有している。ここで、周波数解析手段１８は高速フーリエ変換用のプログラムを、演算手段１９は第１〜第３の算出部２４、２５、２６の機能を発現するプログラムを、それぞれマイクロコンピュータに搭載することにより構成することができる。 The frequency analysis means 18 has a function of creating frequency analysis data indicating the relationship between frequency and amplitude by, for example, fast Fourier transform of the sound waveform data stored in the memory unit 23 of the sound collection means 17. Yes. In addition, the calculation means 19 is set to a frequency range of 5 kHz to 15 kHz with respect to the generated frequency analysis data, the first calculation unit 24 having a function of detecting the maximum amplitude Aa in the audible frequency band. obtaining a second calculation unit 25 having a function of detecting the maximum amplitude Ab present in threshold frequency f _i above the audible frequency range, the maximum amplitude Aa, the determination value by calculating the maximum amplitude ratio Ab / Aa from Ab And a third calculator 26 having a function. Here, the frequency analysis means 18 is configured by mounting a program for fast Fourier transform, and the calculation means 19 is configured by mounting a program that expresses the functions of the first to third calculation units 24, 25, and 26 in a microcomputer. can do.

判定手段２０は、演算手段１９で得られた判別値と予め設定した判別閾値Ｋ_ｉとの大小を比較し、比較結果を出力する機能を備えた比較部２７と、判別値が判別閾値Ｋ_ｉ未満である比較結果の場合はレールボンド１３が非剥離の状態であることを表示し、判別値が判別閾値Ｋ_ｉ以上である比較結果の場合はレールボンド１３が剥離の状態であることを表示する表示部２８とを有している。ここで、判定手段２０の比較部２７は、比較部２７の機能を発現するプログラムをマイクロコンピュータに搭載することにより構成することができ、判定手段２０の表示部２８は、例えば、非剥離及び剥離の各状態に対応して点灯する表示灯と非剥離及び剥離の各状態に対応して異なる音を出力するスピーカシステムで構成することができる。更に、表示部２８には、打音検査の開始が可能であることを表示する表示灯が設けられている。 Determination means 20 compares the magnitudes of the determination threshold value K _i which is set in advance as the determination value obtained by the calculating means 19, compared with the comparison section 27 having a function of outputting the result, judgment value determination threshold value K _i indicating that indicate that a non-peeling state, if the discrimination value discrimination threshold K _i greater than or equal is the comparison result rail bond 13 is in a state of peeling rail bond 13 in the case of a is comparison below And a display unit 28. Here, the comparison unit 27 of the determination unit 20 can be configured by mounting a program that expresses the function of the comparison unit 27 on a microcomputer, and the display unit 28 of the determination unit 20 includes, for example, non-peeling and peeling. The indicator lamp that lights up corresponding to each of the states and a speaker system that outputs different sounds corresponding to the non-peeled and peeled states. Further, the display unit 28 is provided with an indicator lamp for displaying that the hitting test can be started.

また、打音検査装置１０は、集音手段１７、周波数解析手段１８、演算手段１９、及び判定手段２０を連携動作させる制御機能を備えた検査管理手段２９を有している。更に、検査管理手段２９には、閾周波数ｆ_ｉを設定する機能、判別閾値Ｋ_ｉを設定する機能、及び検査回数を設定する機能が設けられている。なお、検査管理手段２９において、検査回数が複数回に設定された場合、各打音検査で得られた判別値は第３の算出部２６に順次保存され、設定された検査回数の打音検査が終了した時点で、保存された各判別値の平均値が算出され、得られた平均値を複数回検査の場合の判別値に設定して、この判別値と判別閾値Ｋ_ｉとの大小関係から剥離の有無が判定されるように、集音手段１７、周波数解析手段１８、演算手段１９、及び判定手段２０がそれぞれ連携動作する。ここで、検査管理手段２９は、集音手段１７、周波数解析手段１８、演算手段１９、及び判定手段２０を連携動作させる制御機能を発現するプログラムをマイクロコンピュータに搭載することにより構成することができる。
なお、最大振幅周波数は、従来の打音検査で使用される打音検査システムを用いて集音した打音信号を周波数解析することにより求めることができるが、本発明の集音手段１７及び周波数解析手段１８を使用して、最大振幅周波数を求めてもよい。 In addition, the sound hitting inspection apparatus 10 includes an inspection management unit 29 having a control function for operating the sound collection unit 17, the frequency analysis unit 18, the calculation unit 19, and the determination unit 20 in cooperation. Further, the inspection management means 29 is provided with a function for setting the threshold frequency f _i , a function for setting the discrimination threshold K _i , and a function for setting the number of inspections. In the inspection management means 29, when the number of inspections is set to a plurality of times, the discriminant values obtained by each sounding test are sequentially stored in the third calculation unit 26, and the sounding test of the set number of times of testing is performed. once There ended, the calculated average value of the discriminant value is saved, the obtained average value is set to determine value when multiple testing, the magnitude relationship of the determination value and the determination threshold value K _i The sound collection means 17, the frequency analysis means 18, the calculation means 19, and the determination means 20 cooperate with each other so that the presence / absence of separation is determined. Here, the inspection management means 29 can be configured by mounting a program that develops a control function for causing the sound collection means 17, the frequency analysis means 18, the calculation means 19, and the determination means 20 to operate in cooperation with each other. .
The maximum amplitude frequency can be obtained by frequency analysis of the sound signal collected using the sound inspection system used in the conventional sound inspection, but the sound collecting means 17 and the frequency of the present invention can be obtained. The analysis means 18 may be used to determine the maximum amplitude frequency.

続いて、本発明の一実施の形態に係る打音検査装置１０を用いたろう付け物品の打音検査方法（以下、単に打音検査方法という）について説明する。
打音検査方法は、レール１２にろう材を介して接合されたレールボンド１３を打撃することにより発生する打音の周波数解析を行って、レールボンド１３とレール１２との間の剥離の有無を判定する方法であって、レールボンド１３を打撃した際の打音を、マイクロフォン１６を用いて打撃の直後に設定される集音期間に亘って集音して、打音波形データを作成する工程と、打音波形データの可聴周波数帯域における周波数解析を行って、周波数と振幅の関係を示す周波数解析データを求める工程と、レールボンド１３と同一形状で、レール１２との間に剥離が存在しないことが確認されている基準レールボンドを打撃した際の打音の可聴周波数帯域における周波数解析を行って得られる最大振幅に対応する最大振幅周波数より高周波数側の可聴周波数領域に閾周波数ｆ_ｉを設定し、周波数解析データの最大振幅Ａａ及び閾周波数ｆ_ｉ以上の可聴周波数領域に存在する最大振幅Ａｂをそれぞれ求め、最大振幅比Ａｂ／Ａａを算出して判別値とする工程と、判別値と予め設定した判別閾値Ｋ_ｉとの大小を比較し、判別値が判別閾値Ｋ_ｉ未満では非剥離、判別値が判別閾値Ｋ_ｉ以上では剥離と判定する工程とを有している。以下、詳細に説明する。 Next, a method for inspecting brazing sound of a brazed article using the sound hitting inspection apparatus 10 according to an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as a sound hitting inspection method) will be described.
The hitting inspection method performs frequency analysis of the hitting sound generated by hitting the rail bond 13 joined to the rail 12 via the brazing material, and determines whether or not the rail bond 13 and the rail 12 are separated. It is a method for determining, and collecting sound for hitting the rail bond 13 over a sound collection period set immediately after the impact using the microphone 16 to create sound waveform data And the step of performing frequency analysis of the sound waveform data in the audible frequency band to obtain frequency analysis data indicating the relationship between frequency and amplitude, and the same shape as the rail bond 13 and no separation between the rail 12 It is confirmed that it is higher than the maximum amplitude frequency corresponding to the maximum amplitude obtained by performing frequency analysis in the audible frequency band of the hit sound when hitting the reference rail bond. Determined to set the threshold frequency f _i in the auditory frequency range, the maximum amplitude Ab present in maximum amplitude Aa and threshold frequency f _i above the audible frequency region of the frequency analysis data, respectively, determined by calculating the maximum amplitude ratio Ab / Aa a step of a value, compares the values of the determination threshold value K _i which is set in advance as the determination value is less than determination value determination threshold value K _i non peeling, and determining the delamination in the determination value determination threshold value K _i or have. Details will be described below.

打音波形データを作成する工程では、マイクロフォン１６で打音の集音を開始する時刻を、打音の音信号の振幅が予め設定した閾値に到達した時刻としている。これにより、ハンマー１４でレールボンド１３を打撃したことにより発生する打音を、発生直後から確実に集音することができる。一方、外部から多様な振動がレール１２に伝播してくるため、レール１２には、打音とは異なる原因による可聴周波数帯域の振動（非打撃音）が存在している。 In the step of creating the sound waveform data, the time at which the microphone 16 starts collecting the sound is set as the time when the amplitude of the sound signal of the sound reaches a preset threshold value. Thereby, it is possible to reliably collect the hitting sound generated by hitting the rail bond 13 with the hammer 14 immediately after the hitting. On the other hand, since various vibrations propagate to the rail 12 from the outside, the rail 12 has vibrations in the audible frequency band (non-battering sound) due to causes different from the hitting sound.

このため、図３（Ｂ）に示すように、打音の減衰が顕著となるまでの期間（例えば、打撃直後から０．３〜０．４秒間）に亘って打音の音信号を収集すると、打音に、レール１２の端面で反射して戻ってきた反射音等が重なり合った状態の音信号が得られる。そこで、図３（Ａ）に示すように、打音の減衰が顕著とならない、例えば、打音の音信号が、閾値に達した時刻（起点）から０．５ミリ秒以上２ミリ秒以下の時間（例えば、１ミリ秒）経過した時刻までの集音期間においてのみ音信号を収集すると、打音の音信号の強度（振幅）に反射音の強度が入りこまない（重なり合わない）ため、レールボンド１３とレール１２との間の剥離の有無にそれぞれ影響を受けた打音の音信号を効率的に収集することができる。 For this reason, as shown in FIG. 3B, when the sound signal of the hitting sound is collected over a period (for example, 0.3 to 0.4 seconds immediately after the hitting) until the attenuation of the hitting sound becomes significant. Thus, a sound signal in a state where the reflected sound and the reflected sound reflected by the end face of the rail 12 overlap with the hitting sound is obtained. Therefore, as shown in FIG. 3A, the attenuation of the hitting sound does not become significant, for example, from 0.5 msec to 2 msec from the time (starting point) when the sound signal of the hitting sound reaches the threshold value. If the sound signal is collected only during the sound collection period up to the time when time (for example, 1 millisecond) elapses, the intensity of the reflected sound does not enter (overlap) the intensity (amplitude) of the sound signal of the hitting sound. It is possible to efficiently collect sound signals of hitting sounds affected by the presence or absence of separation between the rail bond 13 and the rail 12.

一般に、レールボンド１３とレール１２との間に剥離が存在しないと、レールボンド１３をハンマー１４で打撃した際に発生する打音の音色は低く（振幅値の周波数分布において、高周波側成分が少なく）、レールボンド１３とレール１２との間に剥離が存在すると、打音の音色は高く（振幅値の周波数分布において、高周波側成分が多く）なることが経験的に判明している。このため、図３（Ａ）、（Ｂ）の各打音波形データから、可聴周波数帯域における周波数解析を行い、スペクトルと周波数の関係を求めた。その結果を図４（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、図４では、スペクトルは正規化して（スペクトルの最大強度が１になるように変換して）示している。 Generally, when there is no separation between the rail bond 13 and the rail 12, the tone of the hitting sound generated when the rail bond 13 is hit with the hammer 14 is low (the high frequency side component is small in the frequency distribution of the amplitude value). It has been empirically found that if there is a separation between the rail bond 13 and the rail 12, the tone color of the hitting sound is high (the high frequency side component is large in the frequency distribution of the amplitude value). For this reason, frequency analysis in an audible frequency band was performed from each sound waveform data of FIGS. 3A and 3B, and the relationship between spectrum and frequency was obtained. The results are shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), respectively. In FIG. 4, the spectrum is normalized (converted so that the maximum intensity of the spectrum is 1).

図４（Ａ）に示すように、打音の音信号が閾値に達した時刻から一定時間経過するまでの集音期間に収集した音信号で構成された打音波形データ（図３（Ａ））からスペクトルと周波数の関係を求めると、レールボンド１３とレール１２との間に剥離が存在しない場合（正常品）とレールボンド１３とレール１２との間に剥離が存在する場合（剥離品）とでは、周波数が５ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ以下の範囲でスペクトル強度の差が顕著となることが判る。一方、図４（Ｂ）に示すように、打音の減衰が顕著となるまでの長期間に亘って収集した音信号で構成された打音波形データ（図３（Ｂ））からスペクトルと周波数の関係を求めた場合、正常品と剥離品とでは、周波数が５ｋＨｚ以上の高周波数側でスペクトルの差が明確に認められない。 As shown in FIG. 4A, sound waveform data composed of sound signals collected during a sound collection period from when the sound signal of the hit sound reaches a threshold value until a predetermined time has elapsed (FIG. 3A). ) To obtain the relationship between the spectrum and the frequency, when there is no separation between the rail bond 13 and the rail 12 (normal product) and when there is separation between the rail bond 13 and the rail 12 (peeled product). Thus, it can be seen that the difference in spectral intensity becomes significant when the frequency is in the range of 5 kHz to 15 kHz. On the other hand, as shown in FIG. 4 (B), the spectrum and frequency are obtained from the sound waveform data (FIG. 3 (B)) composed of sound signals collected over a long period of time until the sound attenuation becomes significant. When the relationship is obtained, a difference in spectrum is not clearly recognized between the normal product and the peeled product on the high frequency side where the frequency is 5 kHz or more.

従って、集音期間に収集した打音の音信号で構成された打音波形データの周波数解析から得られるスペクトルと周波数の関係は、レールボンド１３とレール１２との間に剥離が存在するか否かに対応して経験上得られる音色の変化に対応している。このため、レールボンド１３とレール１２との間の剥離有無の判定を、集音期間に収集した打音の音信号で構成された打音波形データを用いて行うことの有効性が確認できる。 Therefore, the relationship between the spectrum and the frequency obtained from the frequency analysis of the sound waveform data composed of the sound signals of the sound collected during the sound collection period is based on whether or not there is separation between the rail bond 13 and the rail 12. Corresponding to the timbre change obtained through experience. For this reason, it is possible to confirm the effectiveness of performing the determination of the presence or absence of separation between the rail bond 13 and the rail 12 using the sound waveform data constituted by the sound signals of the sound collected during the sound collection period.

レールボンド１３とレール１２との間の剥離率（剥離程度を定量的に示す尺度の一例であって、レールボンド１３の全接合面積に対する剥離領域面積の割合）が増加すると、打音の音色はより高くなるという経験則から、剥離率が増加すると、周波数が５ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ以下の範囲のスペクトル強度も増加することが予測される。そこで、周波数が５ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ以下の範囲のスペクトル強度の増加程度を定量的に示す尺度として、周波数が５〜１５ｋＨｚの高周波数側の可聴周波数領域に閾周波数ｆ_ｉを設定し、０〜２０ｋＨｚの周波数範囲における周波数解析データの最大振幅（スペクトルの最大値）Ａａと、閾周波数ｆ_ｉ以上２０ｋＨｚまでの高周波数領域（可聴周波数領域）に存在する最大振幅（スペクトルの最大値）Ａｂをそれぞれ求め、最大振幅比Ａｂ／Ａａを算出して、剥離率を示す判別値とした。以下、具体的に説明する。 When the peeling rate between the rail bond 13 and the rail 12 (an example of a scale for quantitatively indicating the degree of peeling and the ratio of the peeled area to the total bonding area of the rail bond 13) increases, the tone of the hitting sound becomes From an empirical rule that the frequency becomes higher, it is predicted that as the peeling rate increases, the spectral intensity in the frequency range of 5 kHz to 15 kHz also increases. Therefore, the degree of increase in the spectral intensity of the frequency range is less than 15kHz or more 5kHz as a yardstick quantitatively, the frequency sets the threshold frequency _{f i} in the audible frequency region of the high-frequency side of the 5～15KHz, the 0~20kHz determined and the maximum amplitude (maximum value of the spectrum) Aa frequency analysis data in the frequency range, the maximum amplitude (maximum value of the spectrum) present in the high frequency range of up to 20kHz or more threshold frequency f _i (audible frequency range) Ab, respectively, The maximum amplitude ratio Ab / Aa was calculated and used as a discriminant value indicating the peel rate. This will be specifically described below.

複数のレールボンド１３を打撃して周波数解析データを求める。次いで、複数のレールボンド１３に衝撃を加えてレール１２から取り外して接合面の状態から剥離領域面積を求め、得られた剥離領域面積を全接合面積で除して剥離率を算出する。そして、レールボンド１３毎に、従って剥離率毎に、周波数解析データＤを求め、閾周波数ｆ_１として８ｋＨｚを設定し、８〜２０ｋＨｚの高周波数領域に存在する最大振幅Ａｂを最大振幅Ａａで正規化した正規化振幅を算出する。そして、図５に示すように、横軸を剥離率、縦軸を正規化振幅とした散布図を作成する。 A plurality of rail bonds 13 are hit to obtain frequency analysis data. Next, an impact is applied to the plurality of rail bonds 13 to remove them from the rails 12 to obtain the peeled area area from the state of the joint surface, and the peeled area is calculated by dividing the obtained peeled area area by the total joined area. Then, frequency analysis data D is obtained for each rail bond 13 and thus for each peeling rate, 8 kHz is set as the threshold frequency f ₁ , and the maximum amplitude Ab existing in the high frequency region of 8 to 20 kHz is normalized with the maximum amplitude Aa. The normalized normalized amplitude is calculated. Then, as shown in FIG. 5, a scatter diagram is created with the horizontal axis representing the peeling rate and the vertical axis representing the normalized amplitude.

ここで、レールボンドの剥離は、列車通過時の振動により発生して徐々に進行する。このため、剥離が存在しない良品のレールボンドの打音の音色（周波数解析データ）と比較して、レールボンド１３に剥離が発生した初期段階における打音の音色は、ほとんど変化はないが、剥離がある程度進行すると、打音の音色に変化が生じると共に、剥離の進行速度は加速度的に速くなっていく。従って、剥離発生後のできるだけ初期の段階で剥離を検出することが望ましく、レールボンドに剥離が存在するか否かの検出限界として、例えば、剥離率４０％を目安とした。 Here, the peeling of the rail bond is caused by the vibration when the train passes and gradually proceeds. For this reason, the tone of the hitting sound at the initial stage when the rail bond 13 is peeled is almost the same as the tone of the hitting sound (frequency analysis data) of a good rail bond having no peeling, but the peeling tone is almost unchanged. As the sound travels to some extent, the timbre of the hitting sound changes, and the speed of separation progresses at an accelerated rate. Therefore, it is desirable to detect peeling at the earliest possible stage after the occurrence of peeling. As a limit for detecting whether or not there is peeling in the rail bond, for example, a peeling rate of 40% is used as a guide.

続いて、散布図に記載されたレールボンドデータ群を、二つの群、即ち剥離が存在しない正常品（剥離率４０％未満）のレールボンドデータ群と剥離が存在する剥離品（剥離率４０％以上）のレールボンドデータ群に弁別する、即ち、散布図に記載されたボンドデータ群を、散布図の上側に分散する剥離品のレールボンドデータ群と散布図の下側に分散する正常品のレールボンドデータ群に、弁別誤り率が最も小さくなるように二分するときの正規化振幅を求めて弁別正規化振幅とする。ここで、弁別誤り率が最も小さくなるように二分する正規化振幅とは、任意に設定した正規化振幅の中で、設定した正規化振幅以上の領域に存在する正常品の個数と、設定した正規化振幅未満の領域に存在する剥離品の個数との総和が最小となるときの正規化振幅をさす。図５では、弁別正規化振幅（K_１）は０．１６となる。弁別正規化振幅を０．１６に設定すると、正常品と剥離品に判別ミスなく弁別でき、判別確率は１００％となる。 Subsequently, the rail bond data group described in the scatter diagram is divided into two groups, that is, a normal product (exfoliation rate less than 40%) with no exfoliation and a exfoliated product with exfoliation (exfoliation rate of 40%). Distinguishing into the rail bond data group in the above), that is, the bond data group described in the scatter diagram is divided into the rail bond data group of the separated product distributed on the upper side of the scatter diagram and the normal product distributed on the lower side of the scatter diagram. In the rail bond data group, the normalized amplitude when bisecting so that the discrimination error rate is minimized is obtained as the discrimination normalized amplitude. Here, the normalized amplitude that bisects the discrimination error rate to the minimum is the number of normal products that exist in an area that exceeds the set normalized amplitude among the arbitrarily set normalized amplitudes. This refers to the normalized amplitude when the sum total of the number of exfoliated products existing in the region below the normalized amplitude is minimized. In FIG. 5, the discrimination normalized amplitude (K ₁ ) is 0.16. When the discrimination normalization amplitude is set to 0.16, the normal product and the peeled product can be discriminated without any discrimination error, and the discrimination probability is 100%.

閾周波数ｆ_２として１０ｋＨｚを設定し、１０〜２０ｋＨｚの高周波数領域に存在する最大振幅Ａｂを最大振幅Ａａで正規化した正規化振幅を算出する。そして、図６に示すように、横軸を剥離率、縦軸を正規化振幅とした散布図を作成する。次いで、散布図に記載されたレールボンドデータ群を、散布図の上側に分散する剥離品のレールボンドデータ群と散布図の下側に分散する正常品のレールボンドデータ群に、弁別誤り率が最も小さくなるように二分するときの正規化振幅を求めて弁別正規化振幅とする。図６では、弁別正規化振幅（K_２）は０．１５となる。なお、弁別正規化振幅を０．１５に設定した場合、正常品と剥離品に弁別できない判別不可のデータが存在し、判別確率は９７％となる。 10 kHz is set as the threshold frequency f2, and the normalized amplitude obtained by normalizing the maximum amplitude Ab existing in the high frequency region of 10 to ₂₀ kHz with the maximum amplitude Aa is calculated. Then, as shown in FIG. 6, a scatter diagram is created with the horizontal axis representing the peel rate and the vertical axis representing the normalized amplitude. Next, the discrimination error rate is divided into the rail bond data group of separated products distributed on the upper side of the scatter diagram and the rail bond data group of normal products distributed on the lower side of the scatter diagram. The normalized amplitude when bisecting so as to be the smallest is obtained and used as the discrimination normalized amplitude. In FIG. 6, the discrimination normalized amplitude (K ₂ ) is 0.15. When the discrimination normalization amplitude is set to 0.15, there is unidentifiable data that cannot be distinguished from normal products and peeled products, and the discrimination probability is 97%.

閾周波数ｆ_３として１２ｋＨｚを設定し、１２〜２０ｋＨｚの高周波数領域に存在する最大振幅Ａｂを最大振幅Ａａで正規化した正規化振幅を算出する。そして、図７に示すように、横軸を剥離率、縦軸を正規化振幅とした散布図を作成する。次いで、散布図に記載されたレールボンドデータ群を、散布図の上側に分散する剥離品のレールボンドデータ群と散布図の下側に分散する正常品のレールボンドデータ群に、弁別誤り率が最も小さくなるように二分するときの正規化振幅を求めて弁別正規化振幅とする。図７では、弁別正規化振幅（K_３）は０．０８となる。なお、弁別正規化振幅を０．０８に設定すると、正常品と剥離品に弁別できない判別不可のデータが存在し、判別確率は９５％となる。 Set 12kHz as threshold frequency _{f 3,} and calculates a normalized amplitude normalized by the maximum amplitude Aa maximum amplitude Ab existing in the high frequency region of 12～20KHz. Then, as shown in FIG. 7, a scatter diagram is created with the horizontal axis representing the peel rate and the vertical axis representing the normalized amplitude. Next, the discrimination error rate is divided into the rail bond data group of separated products distributed on the upper side of the scatter diagram and the rail bond data group of normal products distributed on the lower side of the scatter diagram. The normalized amplitude when bisecting so as to be the smallest is obtained and used as the discrimination normalized amplitude. In FIG. 7, the discrimination normalization amplitude (K ₃ ) is 0.08. If the discrimination normalization amplitude is set to 0.08, there is data that cannot be discriminated from the normal product and the peeled product, and the discrimination probability is 95%.

閾周波数ｆ_４として１４ｋＨｚを設定し、１４〜２０ｋＨｚの高周波数領域に存在する最大振幅Ａｂを最大振幅Ａａで正規化した正規化振幅を算出する。そして、図８に示すように、横軸を剥離率、縦軸を正規化振幅とした散布図を作成する。次いで、散布図に記載されたレールボンドデータ群を、散布図の上側に分散する剥離品のレールボンドデータ群と散布図の下側に分散する正常品のレールボンドデータ群に、弁別誤り率が最も小さくなるように二分するときの正規化振幅を求めて弁別正規化振幅とする。図８では、弁別正規化振幅（K_４）は０．０７となる。なお、弁別正規化振幅を０．０７に設定すると、正常品と剥離品に弁別できない判別不可のデータが存在し、判別確率は９０％となる。 Set 14kHz as threshold frequency _{f 4,} to calculate a normalized amplitude normalized by the maximum amplitude Aa maximum amplitude Ab existing in the high frequency region of 14～20KHz. Then, as shown in FIG. 8, a scatter diagram is created with the horizontal axis representing the peel rate and the vertical axis representing the normalized amplitude. Next, the discrimination error rate is divided into the rail bond data group of separated products distributed on the upper side of the scatter diagram and the rail bond data group of normal products distributed on the lower side of the scatter diagram. The normalized amplitude when bisecting so as to be the smallest is obtained and used as the discrimination normalized amplitude. In FIG. 8, the discrimination normalized amplitude (K ₄ ) is 0.07. When the discrimination normalization amplitude is set to 0.07, there is data that cannot be discriminated from normal products and peeled products, and the discrimination probability is 90%.

以上のように、周波数解析データＤに対して閾周波数ｆ_ｉを段階的に変えて、散布図をそれぞれ作成し、得られた散布図毎に、正常品と剥離品に弁別誤り率が最も小さくなるように二分する弁別正規化振幅を求める。次いで、得られた弁別正規化振幅の中から、弁別誤り率を最も小さくする弁別正規化振幅を判別閾値に、その判別閾値を設置できる閾周波数ｆ_ｉを閾周波数にそれぞれ選定する。そして、レールボンド１３と同一型式のレールボンドの打音検査を行う場合は、選定した判別閾値及び閾周波数を使用する。 As described above, the threshold frequency f _i is changed stepwise with respect to the frequency analysis data D, and scatter diagrams are respectively created. For each of the obtained scatter diagrams, the discrimination error rate is the smallest for the normal product and the peeled product. The discrimination normalization amplitude to be divided into two is obtained. Then, from among the obtained discrimination normalized amplitude discrimination normalized amplitude minimize the discrimination error rate determination threshold value, selects respectively the threshold frequency f _i that can be installed the determination threshold value to the threshold frequency. And when performing the hammering test of the same type of rail bond as the rail bond 13, the selected discrimination threshold and threshold frequency are used.

実施例１
レールボンドの剥離率が４０％未満では非剥離、剥離率が４０％以上では剥離とする判定基準を設け、閾周波数を８ｋＨｚ、判別閾値（K）を０．１６、１つのレールボンドの剥離有無を判定する打音検査の回数を３回にそれぞれ設定して、レールに取り付けた４８箇所のレールボンドの打音検査を行い、得られた判別値から剥離有無の判定を行った。また、打音検査による判定を行った後、レールボンドをレールから取り外して剥離率を実測し、実測した剥離率に基づいて剥離有無の判定を行った。そして、レールボンド毎に求めた判定値及び剥離率の関係から、横軸を剥離率、縦軸を判別値とした散布図を作成した。作成した散布図を図９に示す。なお、図９には、剥離率４０％を示す縦線、判別閾値０．１６を示す横線をそれぞれ記載している。 Example 1
Establishing criteria for non-peeling when the rail bond peel rate is less than 40%, and peeling when the peel rate is 40% or more, providing a threshold frequency of 8 kHz, a discrimination threshold (K) of 0.16, and whether or not one rail bond is peeled The number of hammering inspections for determining whether or not was performed was set to three, and the hammering inspection of 48 rail bonds attached to the rails was performed, and the presence or absence of peeling was determined from the obtained discrimination values. Moreover, after performing the determination by the hammering test, the rail bond was removed from the rail, the peeling rate was measured, and the presence / absence of peeling was determined based on the measured peeling rate. And from the relationship between the judgment value and the peeling rate obtained for each rail bond, a scatter diagram was created with the horizontal axis representing the peeling rate and the vertical axis representing the discriminating value. The created scatter diagram is shown in FIG. In FIG. 9, a vertical line indicating a peeling rate of 40% and a horizontal line indicating a discrimination threshold of 0.16 are shown.

図９から、判別閾値を０．１６に設定することにより、散布図に示されたレールボンドデータ群を、剥離が存在しない良品のレールボンドデータ群と剥離が存在する不良品のレールボンドデータ群に弁別できることが確認できた。なお、剥離率の実測から判定した剥離状態のレールボンドの個数は１７個、打音検査から判定した剥離状態のレールボンドの個数は１６個であり、判別確率は９８％であった。 From FIG. 9, by setting the discrimination threshold to 0.16, the rail bond data group shown in the scatter diagram is divided into a good rail bond data group with no separation and a defective rail bond data group with separation. It was confirmed that it could be discriminated. The number of rail bonds in the peeled state determined from the actual measurement of the peel rate was 17, the number of rail bonds in the peeled state determined from the hammering test was 16, and the discrimination probability was 98%.

実施例２
レールボンドの剥離率が４０％未満では非剥離、剥離率が４０％以上では剥離とする判定基準を設け、閾周波数を８ｋＨｚ、判別閾値（K）を０．１６、１つのレールボンドの剥離有無を判定する打音検査の回数を１回にそれぞれ設定して、レールに取り付けた２８箇所のレールボンドの打音検査を行い、得られた判別値から剥離有無の判定を行った。また、打音検査による判定を行った後、レールボンドをレールから取り外して剥離率を実測し、実測した剥離率に基づいて剥離有無の判定を行った。そして、レールボンド毎に求めた判定値及び剥離率の関係から、横軸を剥離率、縦軸を判別値とした散布図を作成した。作成した散布図を図１０に示す。なお、図１０には、剥離率４０％を示す縦線、判別閾値０．１６を示す横線をそれぞれ記載している。 Example 2
Establishing criteria for non-peeling when the rail bond peel rate is less than 40%, and peeling when the peel rate is 40% or more, providing a threshold frequency of 8 kHz, a discrimination threshold (K) of 0.16, and whether or not one rail bond is peeled The number of hammering inspections for determining whether or not was performed was set to one, and the hammering inspection of the 28 rail bonds attached to the rails was performed, and the presence / absence of peeling was determined from the obtained discrimination values. Moreover, after performing the determination by the hammering test, the rail bond was removed from the rail, the peeling rate was measured, and the presence / absence of peeling was determined based on the measured peeling rate. And from the relationship between the judgment value and the peeling rate obtained for each rail bond, a scatter diagram was created with the horizontal axis representing the peeling rate and the vertical axis representing the discriminating value. The created scatter diagram is shown in FIG. In FIG. 10, a vertical line indicating a peeling rate of 40% and a horizontal line indicating a discrimination threshold of 0.16 are shown.

図１０から、判別閾値を０．１６に設定することにより、散布図に示されたレールボンドデータ群を、剥離が存在しない良品のレールボンドデータ群と剥離が存在する不良品のレールボンドデータ群に弁別できることが確認できた。なお、剥離率の実測から判定した剥離状態のレールボンドの個数は７個、打音検査から判定した剥離状態のレールボンドの個数は６個であり、判別確率は９６％であった。 From FIG. 10, by setting the discrimination threshold to 0.16, the rail bond data group shown in the scatter diagram is divided into a non-defective rail bond data group having no peeling and a defective rail bond data group having peeling. It was confirmed that it could be discriminated. The number of rail bonds in the peeled state determined from the actual measurement of the peel rate was 7, the number of rail bonds in the peeled state determined from the hammering test was 6, and the discrimination probability was 96%.

以上のことから、レールボンドの型式に応じて、レールボンドが剥離していると判定するレールボンドの最小剥離率を設定すると共に、実験から閾周波数及び判別閾値をそれぞれ設定することにより、打音検査により、レールボンドの剥離有無を９５％以上の判別確率で判定できることが確認できた。また、１つのレールボンドに対して複数回の打音検査を実施して得られる判別値の平均値を、そのレールボンドを代表する判別値とすると、レールボンドの剥離有無の判別確率を更に向上できることがわかった。 From the above, according to the type of rail bond, setting the minimum peel rate of the rail bond that determines that the rail bond is peeled, and setting the threshold frequency and the discrimination threshold from the experiment, respectively, By inspection, it was confirmed that the presence or absence of rail bond peeling can be determined with a determination probability of 95% or more. In addition, if the average value of the discriminant values obtained by performing multiple hitting tests on one rail bond is the discriminant value that represents the rail bond, the discriminating probability of whether or not the rail bond is peeled is further improved. I knew it was possible.

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。 As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included.
Further, the present invention also includes a combination of components included in the present embodiment and other embodiments and modifications.

１０：ろう付け物品の打音検査装置、１１：検査員、１２：レール、１３：レールボンド、１４：ハンマー、１５：導電線、１６：マイクロフォン、１７：集音手段、１８：周波数解析手段、１９：演算手段、２０：判定手段、２１：Ａ／Ｄ変換器、２２：ゲート部、２３：メモリ部、２４：第１の算出部、２５：第２の算出部、２６：第３の算出部、２７：比較部、２８：表示部、２９：検査管理手段 10: Sound inspection device for brazed article, 11: Inspector, 12: Rail, 13: Rail bond, 14: Hammer, 15: Conductive wire, 16: Microphone, 17: Sound collecting means, 18: Frequency analyzing means, 19: calculation means, 20: determination means, 21: A / D converter, 22: gate section, 23: memory section, 24: first calculation section, 25: second calculation section, 26: third calculation Part 27: comparison part 28: display part 29: inspection management means

Claims

The hammering sound of the brazed article is subjected to frequency analysis of the hitting sound generated by hitting the rail bond joined to the rail through the brazing material to determine the presence or absence of separation between the rail bond and the rail. An inspection method,
Collecting sound for hitting the rail bond over a sound collection period set immediately after hitting using a microphone to create sound waveform data; and
Performing frequency analysis in the audible frequency band of the sound waveform data to obtain frequency analysis data indicating the relationship between frequency and amplitude;
The maximum amplitude Aa of the frequency analysis data and the maximum amplitude Ab existing in the audible frequency region above the threshold frequency set in the frequency range of 5 kHz or more and 15 kHz or less are respectively calculated, and the maximum amplitude ratio Ab / Aa is calculated and used as a discriminant value. When,
The magnitude of the discriminant values and the preset determination threshold value are compared, and non-delamination is less than該判specific value該判based threshold,該判specific value possess and determining the peel in the above該判based threshold,
The starting point of the sound collection period is the time when the sound signal of the hitting sound reaches a preset threshold value, and the end point of the sound collection period is set in a range of 2 milliseconds or less from the start point,
The discrimination threshold is created by changing the threshold frequency stepwise from the frequency analysis data D obtained for each of the plurality of rail bonds for each peeling rate, with the peeling rate as the horizontal axis and an audible frequency equal to or higher than the threshold frequency. For each scatter plot with the vertical axis representing the normalized amplitude obtained by normalizing the maximum amplitude existing in the region with the maximum amplitude of the frequency analysis data D, a rail bond data group of stripped products with a stripping rate of 40% or more is shown in the scatter plot. On the upper side, a discrimination normalization amplitude that bisects the rail bond data group of a normal product having a peeling rate of less than 40% is obtained on the lower side of the scatter diagram with the discrimination error rate being minimized, and then the obtained discrimination normalization amplitude is obtained. A method for inspecting brazing sound of a brazed article, characterized in that it has a discrimination normalization amplitude that minimizes the discrimination error rate obtained from the inside .

Performing frequency analysis of the hammering sound caused by hitting the rail bond joined via a brazing material to the rail, striking sound brazed article determines the presence or absence of peeling between the rail bond between the rail An inspection device,
Slapping sound when struck the rail bond, is set immediately after the hitting, the time origin has reached the threshold sound signal is preset the punching sound, in the range of up to 2 ms from the starting point to the end point Sound collection means including a microphone that collects sound over a set sound collection period and creates sound waveform data;
Frequency analysis means for performing frequency analysis in the audible frequency band of the sound waveform data and obtaining frequency analysis data indicating a relationship between frequency and amplitude;
Computing means for obtaining a maximum amplitude Aa of the frequency analysis data and a maximum amplitude Ab existing in an audible frequency region equal to or higher than a threshold frequency, and calculating a maximum amplitude ratio Ab / Aa to obtain a discrimination value;
A determination unit that compares the determination value with a predetermined determination threshold value, determines that the determination value is less than the determination threshold value, and that the determination value is not higher than the determination threshold value ;
It said sound collecting means, said frequency analysis means, said calculation means, and possess an inspection management unit to coordinate operation of said determining means,
The inspection management means has a function of setting the threshold frequency in a frequency range of 5 kHz or more and 15 kHz or less, and the discrimination threshold is obtained from frequency analysis data D obtained for each of the plurality of rail bonds for each peeling rate. The normalized amplitude obtained by changing the threshold frequency stepwise, with the peel rate as the horizontal axis, and normalizing the maximum amplitude present in the audible frequency region above the threshold frequency with the maximum amplitude of the frequency analysis data D For each scatter diagram as an axis, a rail bond data group of peeled products with a peel rate of 40% or more is on the upper side of the scatter diagram, and a rail bond data group of normal products with a peel rate of less than 40% is on the lower side of the scatter diagram. A discrimination normalization amplitude that obtains a discrimination normalization amplitude that bisects the discrimination error rate as a minimum, and then a discrimination normalization amplitude that minimizes the discrimination error rate obtained from the obtained discrimination normalization amplitude Hitting goods Inspection equipment.