JP6576715B2

JP6576715B2 - 板材溶接部検査方法および検査装置

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Publication number: JP6576715B2
Application number: JP2015135745A
Authority: JP
Inventors: 聡北澤; 菊池　修; 修菊池; 研一浅見; 田山　賢治; 賢治田山; 晴行塙
Original assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2035-07-07
Also published as: JP2017015668A

Description

本発明は、非破壊検査技法の一種である超音波探傷法に係り、金属板の溶接部の溶着状態を超音波の一種であるガイド波を利用して検査する方法および装置に関する。

自動車や家電製品の多くは金属板材を多数のスポット溶接で接合して用いている。例えば、自動車製造工場では、スポット溶接部の検査を現場で短時間で精度良く行う必要がある。特に、溶融凝固部（ナゲット）が生成されている部分（以下、溶着部）と、金属板の界面が局部的に溶着しているだけでナゲットが生成されていない部分（以下、溶着不良部）とを簡便に判定できるスポット溶接検査方法が必要とされている。自動車の車体は、数千点にも及ぶスポット溶接によって組立てられており、溶接の良否が車体の強度や耐久性に影響するため、スポット溶接が適切に行なわれているか否かを検査することが極めて重要である。

自動車工場では、スポット溶接の品質はナゲットの径（以下、ナゲット径）の大きさが基準以上あるかどうかで判断している。そのため、実際に破壊してナゲット径を測定する必要があるが、実際の製品を破壊してナゲット径を測定することはできないため、事前に品質確認用の製品を準備し、スポット溶接部の破壊試験を行って良好な品質が確認されたときの溶接条件を製品に適用している。この溶接条件を維持管理することによってスポット溶接の品質を保証している。さらに、定期的に実際の製品を抜き取り、たがね試験を実施している。たがね試験は、溶接部近傍にたがねを打ち込んでナゲットの接合状態をチェックする方法であるが、たがね試験を実施するためには試験作業のために生産ラインを停止する必要があり、生産コストの観点から課題となっていた。

そこで、近年は、超音波を用いてスポット溶接部の健全性を非破壊で検査する、さまざまな装置および方法が提案されている。

例えば特許文献１および２には、２枚の板を重ねて溶接され製作されるスポット溶接部の溶着状態を検査するために、板面に垂直に超音波探触子を当接させ、超音波を入射させて反射波を検出する方法や装置が開示されている。
特許文献１および２では、スポット溶接部に垂直に入射させた縦波超音波が、溶接部表裏面間で多重反射して超音波探触子へ戻る底面多重反射エコーを観察する。この方法は、底面多重反射エコーのエコー高さが伝搬に伴い減衰していく現象が、溶着部と溶着不良部との間で相違することを利用している。ナゲットの金属組織は一方向へ延びた粗い結晶の集まりであるため鋼板に比べ超音波の減衰が大きいのに対し、溶着不良部の金属組織は結晶粒が微細であるため超音波の減衰が小さいことが知られている。従って、溶着部では底面エコーの振幅が、底面での反射回数の増大に伴って急激に減衰する。この違いを利用して溶着部と溶着不良部との識別を行う。

しかし、特許文献１および２では、平板上の被検体に対して垂直方向に超音波を送受信するため、溶接部表裏面間で多重反射して超音波探触子に戻る底面多反射エコーの振幅は、スポット溶接部に形成されるくぼみ周囲の傾斜面や、スポット溶接部表面の微細な凹凸の影響を受け、溶着部と溶着不良部の識別を正確に行うことが難しい。

これを解決するために、特許文献３から５には、スポット溶接部の外側に送信用の超音波探触子と受信用の超音波探触子をスポット溶接を挟むように複数設置し、複数の経路を伝播するラム波の信号を用いる手法が開示されている。これにより、スポット溶接部表面の凹凸や溶接部周辺の傾斜面の影響を受けずに、スポット溶接の健全性を評価できる。弾性体表面を伝搬する波動は総じてガイド波と呼ばれ、伝播方向に対して垂直変位を持つものは特にラム波や板波と呼ばれるが、ここでは特に区別せずにガイド波と呼ぶこととする。

特許文献４では、特許文献３の発明を改良し、スポット溶接部を含まない経路を伝播してきたガイド波信号と、スポット溶接を含む経路を伝播してきたガイド波信号の相互相関演算を行ったり、フーリエ変換して周波数解析を行い、短時間でスポット溶接の良否を判断できるように改良している。

さらに、特許文献５では、ガイド波が溶着部を通過する際に、ナゲットの金属組織の影響を受けて波形の周波数成分が変化し、溶着部と溶着不良部の識別に悪影響を与える影響を回避する方法が開示されている。特許文献５では、受信された信号の中に基本信号の成分がどの程度含まれているかをウェーブレット変換を用いて判定し、それを溶着部と未溶着部の識別に用いている。

特開平２−８７０６０号公報特開平４−２６５８５４号公報特開２００６−７１４２２号公報特開２００８−１０９２３０号公報特開２０１１−１９６８６２号公報

しかしながら、特許文献３から５の技術では、ガイド波に含まれる複数の振動モードを区別しておらず、振動モードが混在した状態のガイド波信号を評価に用いているため、ナゲットを通過する際に受ける減衰の影響を精度良く評価できていない可能性がある。超音波は、一般的に振動モードによって金属組織での散乱のされ方が異なるため、信号の減衰の仕方も異なる。ガイド波は複数の振動モードから構成されており、音速が周波数の関数になる分散性という特徴を持っている。これらのモードはそれぞれ独立に伝播していくため、例えば、単一のパルス波形を入力超音波として金属板に入射した場合でも、伝播とともに、各振動モードに対応した速度の異なる複数のパルス波形に分離していく。これらの複数のパルス波形は重複した周波数成分を含むため、特許文献４に開示された方法のように、受信波形信号をフーリエ変換しただけでは振動モードを分離することはできない。

そこで、本発明は、受信したガイド波信号に含まれる振動モードを、連続ウェーブレット変換による時間周波数解析によって分離し、単一もしくは複数の選択された振動モードの情報を選択的に用いることで、スポット溶接の良否を精度良く評価できるようにしたものである。また、複数の経路を伝播するガイド波信号について時間周波数解析を行い、単一もしくは複数の選択された振動モードの波形を抽出し、それらの波形から合成した画像を評価に用いることで、視覚的に分かり易く、効率良くスポット溶接の良否を判断できるようにしたものである。

なお、特許文献５に開示された方法でもウェーブレット変換を用いているが、これは特許文献５に明確に記載されているように、超音波信号の時間毎の周波数成分を算出する、すなわち時間周波数解析を行うためではなく、受信超音波信号の中に基本信号の成分がどれだけ含まれているかを算出するために用いたものであり、本発明とはその使用方法が大きく異なる。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の板材を重ね合せて溶接することによって
形成された溶接部の接合状態を検査する検査方法であって、前記板材上の第一位置におい
て前記溶接部の外側の複数の送信位置から前記板材を伝播するガイド波を送信する送信ス
テップと、前記板材上の第二位置において前記溶接部の外側の複数の受信位置において前
記板材を伝播するガイド波を受信する受信ステップと、前記受信ステップによって受信さ
れたガイド波信号をウェーブレット変換して得られる時間周波数解析の結果に基づいて前
記溶接部の接合の良否を判定する判定ステップを含み、前記判定ステップが、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含むガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量と、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含まないガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量とに基づいて画像を生成し、前記画像に基づいて溶接部の接合の良否を判定し、さらに、前記判定ステップは、前記生成した複数の画像内で、溶接による影響の差か大きい解析図上の点を選択し、収録した複数の波形データをウェーブレット変換し、前記ウェーブレット変換した各波形データについて前記選択した点でのパワースペクトル値を抽出し、伝播経路にそって前記パワースペクトル値を割り当てて、溶着状態の分布を示す画像データを作成することを特徴とする。

本発明によれば、複数の金属板を重ねて溶接するスポット溶接部の溶着状態を正確に検査することができる。

実施例１における検査装置の概要を説明する図。アレイ型超音波センサの上面図。実施例１におけるアレイ型超音波センサの側面図。他のアレイ型超音波センサの上面図。アレイ型超音波センサの圧電振動素子の拡大図。振動モードの分散性を示すグラフ。連続ウェーブレット変換により、時間周波数解析した時間周波数解析図の一例を示す図。振動モードを識別してナゲットの大きさを評価する処理のフロー図。溶着状態の分布を示す画像データの作成を説明する図。溶着状態の分布を示す画像データの一例を示す図。閾値以下の領域に含まれる溶着状態の分布を示す図。実施例２における検査装置の概要を説明する図。第二のアレイ型超音波センサの上面図。実施例２における型超音波センサの側面図。溶着状態の分布を示す画像データの一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施例について、図面を用いて詳細に説明する。尚、下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明の内容は下記態様に限定されるものでないことは言うまでもない。

図１は、実施例１で、スポット溶接部１００にガイド波を送信または受信するためのアレイ型超音波センサ１０１と、アレイ型超音波センサ１０１で受信したガイド波の電圧信号を増幅しデジタル信号に変換する送・受信部１０２、受信信号及び検査結果を画像として表示する表示部１０３で構成されている。送・受信部１０２はコンピュータ等による演算機能も備えており、デジタル信号に変換されたガイド波信号の時間周波数解析をする機能も持っている。もちろん送・受信部１０２と別のコンピュータを演算に用いても構わない。スポット溶接部は複数の金属板が接合されたものである。金属板の枚数は特に限定されるものではないが、本実施例では一例として二枚の金属板を接合した場合で説明する。

図２と図３は、それぞれ図１のアレイ型超音波センサ１０１付近の上面図と側面図である。図２に示すように、アレイ型超音波センサ１０１の内部には環状に複数の圧電振動素子２０１が内蔵されており、超音波が透過する材質で作製されたくさび２０２を介して上部金属板１０４に超音波が入射される。圧電振動素子２０１は必ずしも環状に配置されている必要はなく、スポット溶接部１００を取り囲むように配置されていれば構わない。多角形状に配置されていても構わない。ただし、圧電振動素子２０１で囲まれている面積はスポット溶接部１００よりも大きい必要がある。圧電振動素子２０１の数は通常は８個から６４個が用いられるが、この範囲以外の数でももちろん構わない。しかし、圧電振動素子２０１の数が多いほうがスポット溶接部１００を様々方向から測定できるため、精度の良い結果が得られる。圧電振動素子の数と配置は、必要とされる検査精度に応じて、適宜選択すればよい。また、くさびも一体型の環状に限定されるものではなく、図４に示すように、複数に分割されていても構わない。さらに、必ずしも中央部が中空になっている必要もない。たとえば、スポット溶接部１００の上部だけ空洞が設けられており、全体としては円柱形状等になっている構造でも構わない。

図５は圧電振動素子２０１付近の拡大図であるが、圧電振動素子２０１からは縦波超音波５０１が発生する。発生した縦波超音波５０１は、超音波を透過させる樹脂製くさび２０２の中を通過して上部金属板１０４表面に到達する。圧電振動素子２０１で発生させる縦波超音波５０１の周波数は、通常は数ＭＨｚから数十ＭＨｚの範囲が使用される。上部金属板１０４の厚さは、通常は０．５ｍｍ程度から数ｍｍ程度である。上部金属板１０４に入射された超音波の波長が上部金属板１０４の板厚と同程度か、それよりも長い場合には、くさびを伝播してきた縦波超音波５０１はガイド波５０２となって上部金属板１０４を伝播していく。

図示しないが、圧電振動素子２０１に含まれる圧電振動素子を２０１−１、２０１−２、２０１−３、・・・２０１−ｎ（ｎは圧電振動素子の総数）と呼ぶことにすると、圧電振動素子２０１−１から送信されたガイド波を圧電振動素子２０１−１を含む全ての圧電振動素子で受信する。ガイド波５０２は上部金属板１０４に沿って広がりをもって伝播していき、スポット溶接部１００で散乱されたり反射されるため、圧電振動素子２０１−１から送信されたガイド波１０４は、自身を含むすべての圧電振動素子（すなわち圧電振動素子２０１−１から２０１−ｎ）で受信できる。一度に受信して送・受信部１０２で収録するのが検査時間を短縮する観点から望ましいが、もちろん個別に受信を行っても構わない。すなわち、圧電振動素子２０１−１で送信し圧電振動素子２０１−１で受信、圧電振動素子２０１−１で送信し圧電振動素子２０１−２で受信、圧電振動素子２０１−１で送信し圧電振動素子２０１−３で受信・・・、という具合に複数回に分けて波形を収録しても構わない。

同様に、圧電振動素子２０１−２から送信されたガイド波を圧電振動素子２０１−２を含む全ての圧電振動素子で受信する。このようにして、圧電振動素子２０１の全ての組み合わせに対応する波形データを収録する。

圧電振動素子２０１はスポット溶接部１００を取り囲むように設置されるため、収録した波形データには、伝播経路２０３および伝播経路２０４のように、必ず伝播経路にスポット溶接部１００を含むものと含まないものが存在する。ここで、必ずしもすべての組合せに対応する波形データを収録する必要はなく、必要に応じて、一部の組合せの波形データだけを収録しても構わない。送・受信部１０２の処理能力等を勘案して適宜決めれば良い。ただし、組合せの中には、伝播経路にスポット溶接を含むものと、含まないものとか含まれていることが望ましい。

スポット溶接部１００に生成されるナゲット３０１は溶融凝固組織となっている。この溶融凝固組織は、ほぼ板厚方向へ延びた粗い柱状の組織の集まりであるため、スポット溶接部がない金属板の組織に比べ、超音波の伝達が悪く、減衰も大きい。よって、ナゲット３０１を通過するガイド波５０２は、伝播経路に沿ってナゲット３０１を通過する距離に応じて減衰の影響を受ける。これに対し、伝播経路にナゲット３０１を含まないガイド波５０２は、ほとんど減衰せずに圧電振動素子２０１で受信される。よってガイド波５０２の減衰量を分析することにより、ナゲット３０１の大きさを推定することが可能である。

ガイド波は振動の幾何形状からＳ（対称)モードとＡ（非対称）モードの２種類の振動モードを持つ。ＳモードとＡモードも、それぞれ更に細かく分類されており、次数の低いほうから順にそれぞれＳ０、Ｓ１、Ｓ２・・・、Ａ０、Ａ１、Ａ２・・・と名前がついている。これらの振動モードは、それぞれ独立に伝播していくが、伝播速度が周波数の関数になる分散性という特徴を持っている。図６はこれらの振動モードの分散性を示すグラフである。横軸が周波数、縦軸は音速（群速度）である。音速には位相速度と群速度があるが、本発明はパルス状のガイド波を使用するため、群速度で説明する。図示のように、同じ周波数でも複数の振動モードが存在するため、通常の周波数解析のように波形データをフーリエ変換しただけでは、ガイド波の振動モードを区別することはできない。

これらの振動モードは、ナゲット３０１の溶融凝固組織からの影響の受け方も同一ではない。例えば図７は、本発明による方法で波形データを収録し、伝播経路にナゲット３０１を含まない波形と含む波形を連続ウェーブレット変換により、それぞれ時間周波数解析した時間周波数解析図の一例である。時間周波数解析は波形データに含まれる周波数成分の時間変化を解析するものである。連続ウェーブレット変換の結果は複素数となり実部と虚部を持つため、パワースペクトルを用いるのが良い。また、時間周波数解析図は通常、周波数と時間の二軸で表されるが、伝播経路があらかじめ分かっている場合には、伝播経路を時間で除すことにより、周波数と音速の二軸で表すこともできる。ここでは図６に示した分散関係と比較しやすいように周波数と音速で表す。

図７は、黒い部分が小さく、白い部分が値の大きいところである。図から明らかなように、全ての周波数成分が同じように減衰するわけではない。ナゲット３０１の影響が大きいものもあれば、小さいものもある。もし振動モードが混在した波形データで減衰量を評価すると、ナゲット３０１の影響を受けにくい振動モードが支配的な領域（例えば図７の領域７０１）の影響を受け、精度良くナゲット３０１の大きさを評価することができない。よってナゲット３０１の溶融凝固組織の影響を受けやすい振動モードが支配的な領域（例えば図７の領域７０２）を選択することが重要となる。

本発明は、振動モードを識別してナゲット３０１の大きさを精度良く評価するための方法を開示したものであり、以下に、振動モードの識別方法を具体的に述べる。

図８は本発明で振動モードを識別してナゲット３０１の大きさを評価する処理のフロー図である。

ステップ１：上部金属板１０４上のスポット溶接部１００が存在しない位置にアレイ型超音波センサ１０１を設置する。上部金属板１０４と材質や厚さ等の材料特性が同じであれば、上部金属板１０４とは別の金属板上でも構わない。

ステップ２：圧電振動素子２０１の全て、または必要に応じて一部の組合せに対応する波形データを収録する。

ステップ３：収録した波形データを連続ウェーブレット変換して時間周波数解析図を作成する。この時、ステップ１で収録した全波形データに対して時間周波数解析を行う必要はなく、代表的な一つの波形データを選択すれば良い。好ましくは、圧電振動素子２０１で囲まれた領域の中央付近を通過する伝播経路（例えば伝播経路２０３）に対応する波形データを選択する。

ステップ４：上部金属板１０４上のスポット溶接部１００が存在する位置にアレイ型超音波センサ１０１を設置する。

ステップ５：圧電振動素子２０１の全て、または必要に応じて一部の組合せに対応する波形を収録する。

ステップ６：ステップ３で選択した伝播経路と同じ伝播経路に対応する波形データを選択し、連続ウェーブレット変換して時間周波数解析図を作成する。

ステップ７：ステップ３およびステップ６で得られた時間周波数解析図を比較し、溶着状態の評価に用いる時間周波数解析図上の点を選択する（例えば図７の点７０３）。すなわち周波数ｆ_０と音速Ｖ_０が選択される。今、この点を点Ｑと呼ぶことにすると、点Ｑは、振動モードの理論曲線上にあり、かつナゲット３０１を通過した場合と、しない場合との差が大きい点を選ぶのが好ましい。しかし、点Ｑは必ずしも理論曲線上にある必要はない。

ステップ８：ステップ５で収録した波形データを全て連続ウェーブレット変換する。

ステップ９：ステップ８にて連続ウェーブレット変換した各波形データについて、ステップ７で選択した点Ｑ（周波数ｆ_０、音速Ｖ_０）のパワースペクトル値Ｐを時間周波数解析結果から抽出する。

ステップ１０：溶着状態の分布を示す画像データを生成するため、図９に示すように、検査領域（圧電振動素子２０１で囲まれた領域を含む領域）に対応した画像格子９０１において、波形データの伝播経路９０２に沿った画素（例えば図９の画素９０３）にＰを加算する。これを全ての伝播経路について行う。画像格子点と伝播経路が正確に一致しない場合は、隣り合う伝播経路に対して適当な内挿処理を用い、各画素に加算する値を算出するとよい。

ステップ１１：伝播経路が多く通過する画素とそうでない画素が存在し、画素によってＰを加算した回数が異なるため、それぞれの画素について、Ｐを加算した回数で除して平均化する。図１０にステップ１１までの処理で得られるスポット溶接部１００の溶着状態を表す画像例を示す。ここでは白黒の濃淡で溶着状態の分布を表しているが、画素値を好みの色調テーブルで割り振ることで、使用者が最も見易いように調整すればよい。適当な色調テーブルの選択によってカラー表示も可能である。例えば、図１０では領域１００１が概ねナゲット３０１に相当し、黒色が濃い部分が溶着状態が良い部分である。

ステップ１２：ステップ１１で得られた画像において、一定の閾値以下の部分は溶着領域と判断し、閾値以下の領域の面積を算出し、溶着面積を算出する。例えば、図１０の画像で閾値以上の領域は図１１に示した領域１１０１となるため、この領域に含まれる画素の数を数えれば面積に比例した数値が簡単に得られる。閾値は、ナゲット３０１が存在しない位置の画素値の５０％程度にすると経験的に良い結果が得られているが、必ずしもこの値に設定する必要はない。基準となる試験片等を用いて、適宜設定しても構わない。

ステップ１からステップ４、およびステップ６からステップ７については、検査するスポット溶接部を変える毎に実施する必要はなく、最初に一度だけ実施して点Ｑを決定しておき、ステップ５、およびステップ８からステップ１２を繰り返すだけでよい。点Ｑを指定すれば、ステップ５、およびステップ８からステップ１２は全て自動的に処理することが可能である。

また、一般的に点Ｑの候補は複数存在するため、複数の点Ｑについてステップ９からステップ１２を繰り返し、複数の画像から溶着状態を判断、もしくは、それらの画素を合算した画像から溶着状態を判断しても構わない。

上記の手段により、スポット溶接の良否を精度良く、視覚的に分かり易く、効率良く判断することが可能となる。

以上の説明においては、本発明が金属板のスポット溶接検査に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。アルミ板の溶接検査や他の無機および有機材質の板の溶接検査にも適用可能である。溶接部もスポット溶接によるものだけでなく、一般的な溶接方法によって形成された溶接部に適用できる。又、溶接枚数も２枚に限定されず、スポット溶接部の健全性の評価も、ナゲット部の識別のみに限定されない。

実施例１では、アレイ型超音波センサ１０１を上部金属板１０４上に一つだけ設置していたが、図１２に示すように、第一のアレイ型超音波センサ１０１を上部金属板１０４上に設置し、第二のアレイ型超音波センサ１２０１を下部金属板１０５上に第一のアレイ型超音波センサ１０１と金属板を挟んで対称な位置に設置する構成でも良い。溶接する金属板の枚数が三枚以上の場合は、最下部の金属板に第二のアレイ型超音波センサ１２０１を設置すればよい。図１３に示すように、第二のアレイ型超音波センサ１２０１の内部には、第一のアレイ型超音波センサ１０１と同様に、環状に複数の圧電振動素子１３０１が内蔵されており、超音波が透過する材質で作製されたくさび１３０２を介して下部金属板１０５に超音波が入射される。第二のアレイ型超音波センサ１２０１の圧電振動子１３０１の配置は第一のアレイ型超音波センサ１０１の圧電振動素子２０１と必ずしも同じである必要はないが、好ましくは圧電振動素子１３０１の配置も圧電振動素子２０１と金属板を挟んで対象な位置となっていることが望ましい。

ここで、第二のアレイ型超音波センサ１２０１に内蔵された圧電振動素子１３０１に含まれる各々の圧電振動素子を１３０１−１、１３０１−２、１３０１−３、・・・１３０１−ｎ（ｎは第一のアレイ型超音波センサ１０１の圧電振動素子２０１の総数、または第二のアレイ型超音波センサ１２０１の圧電振動素子１３０１の総数）と呼ぶことにする。また、第一のアレイ型超音波センサ１０１に内蔵された圧電振動素子２０１−ｍと、金属板を挟んで対称な位置にある圧電振動素子を圧電振動素子１３０１−ｍとする。

第一のアレイ型超音波センサ１０１の圧電振動素子２０１−１から送信されたガイド波を圧電振動素子１３０１−１から１３０１−ｎで受信する。圧電振動素子２０１−１から発信されたガイド波は、上部金属板１０４上を伝播していき、減衰しながらスポット溶接部１００を透過し、上部金属板１０４と下部金属板１０５に伝播する。このとき、下部金属板に伝播した成分は、圧電振動素子１３０１で受信することが可能である。下部金属板１０５に伝播するのは、溶着している部分だけである。

圧電振動素子２０１を圧電振動素子１３０１と読み替えて、実施例１の図８の処理フローを実施すれば、図１５に示すような、溶着している部分だけが着色された画像が得られる。これを用いて実施例１と同様の方法で溶着部の面積を算出することも可能である。
その他の処理については実施例１と同様であるため説明は省略する。

以上の説明においては、金属板のスポット溶接検査に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。アルミ板の溶接検査や他の無機および有機材質の板の溶接検査にも適用可能である。溶接部もスポット溶接によるものだけでなく、一般的な溶接方法によって形成された溶接部に適用できる。又、溶接枚数も２枚に限定されず、スポット溶接部の健全性の評価も、ナゲット部の識別のみに限定されない。

なお、本発明は上記した実施例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、上記した実施例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。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００…スポット溶接部
１０１…アレイ型超音波センサ
１０２…送・受信部
１０３…表示部
１０４…上部金属板
１０５…下部金属板
２０１…圧電振動素子
２０２…くさび
２０３…伝播経路
２０４…伝播経路
３０１…ナゲット
５０１…縦波超音波
５０２…ガイド波
７０１…領域
７０２…領域
７０３…点
９０１…画像格子
９０２…伝播経路
９０３…画素
１２０１…第二のアレイ型超音波センサ
１３０１…圧電振動素子
１３０２…くさび

Claims

複数の板材を重ね合せて溶接することによって形成された溶接部の接合状態を検査する検査方法であって、
前記板材上の第一位置において前記溶接部の外側の複数の送信位置から前記板材を伝播するガイド波を送信する送信ステップと、
前記板材上の第二位置において前記溶接部の外側の複数の受信位置において前記板材を伝播するガイド波を受信する受信ステップと、
前記受信ステップによって受信されたガイド波信号をウェーブレット変換して得られる時間周波数解析の結果に基づいて前記溶接部の接合の良否を判定する判定ステップを含み、
前記判定ステップが、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含むガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量と、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含まないガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量とに基づいて画像を生成し、前記画像に基づいて溶接部の接合の良否を判定し、
さらに、前記判定ステップは、前記生成した複数の画像内で、溶接による影響の差か大きい解析図上の点を選択し、収録した複数の波形データをウェーブレット変換し、前記ウェーブレット変換した各波形データについて前記選択した点でのパワースペクトル値を抽出し、伝播経路にそって前記パワースペクトル値を割り当てて、溶着状態の分布を示す画像データを作成することを特徴とする板材溶接部検査方法。
請求項１に記載の板材溶接部検査方法において、
前記第二位置は前記板材と接合されている第二の板材上であり、
前記受信ステップは前記板材と接合されている第二の板材を伝播するガイド波を受信することを特徴とする板材溶接部検査方法。
複数の板材を重ね合せて溶接することによって形成された溶接部の接合状態を検査する検査装置であって、
前記板材上の第一位置において前記溶接部の外側の複数の送信位置から前記板材を伝播するガイド波を送信する送信部と、
前記板材上の第二位置において前記溶接部の外側の複数の受信位置において前記板材を伝播するガイド波を受信する受信部と、
前記受信手段によって受信されたガイド波信号をウェーブレット変換して得られる時間周波数解析の結果に基づいて前記溶接部の接合の良否を判定する判定部を備え、
前記判定部が、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含むガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量と、前記ガイド波の伝播経路に前記溶接部を含まないガイド波信号をウェーブレット変換して得られるスペクトルパワーの時間変化量とに基づいて画像を生成し、前記画像に基づいて溶接部の接合の良否を判定し、
さらに、前記判定部は、前記生成した複数の画像内で、溶接による影響の差か大きい解析図上の点を選択し、収録した複数の波形データをウェーブレット変換し、前記ウェーブレット変換した各波形データについて前記選択した点でのパワースペクトル値を抽出し、伝播経路そって前記パワースペクトル値を割り当てて、溶着状態の分布を示す画像データを作成す
ることを特徴とする板材溶接部検査装置。
請求項３に記載の板材溶接部検査装置において、
前記第二位置は前記板材と接合されている第二の板材上であり、
前記受信部は前記板材と接合されている第二の板材を伝播するガイド波を受信することを特徴とする板材溶接部検査装置。