JP6777301B2 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関する。

近年、振動を用いて対象物の欠陥の有無を検査することがある。例えば特許文献１では、振動を用いて水道配管の漏水を検出する方法の一例が記載されている。この例では、水道配管の延伸方向に沿って２つの振動検出部を配置する。各振動検出部は、振動センサ及びマイクを有する。振動センサは水道配管の振動を検出し、マイクは水道配管の内部の水中の音を検出する。そして特許文献１には、各振動検出部において、振動センサが検出した振動とマイクが検出した振動（音）の共通周波数成分を有する共通周波数成分信号を生成すると記載されている。さらに特許文献１には、各振動検出部の共通周波数成分信号を相互相関処理すると記載されている。特許文献１には、相互相関処理の結果に基づいて、水道配管の漏水を検出することができると記載されている。

特開２００８−５１７７６号公報

例えば特許文献１に記載されているように、振動を用いて対象物の欠陥の有無を検査することがある。本発明者らは、振動を用いて対象物の欠陥の有無を検査するための新規な方法を検討した。

本発明の目的は、振動を用いて対象物の欠陥の有無を検査するための新規な方法を提供することにある。

本発明によれば、
欠陥の有無の判断対象とされ、第１面及び前記第１面とは逆側の第２面を有する対象物を前記対象物の厚さ方向に前記対象物の共振周波数で振動させる加振手段と、
前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第１面側から検出する第１振動検出手段と、
前記第１振動検出手段に対向し、前記第１振動検出手段とで前記対象物を挟み、前記対象物に振動が印加される位置からの距離が前記第１振動検出手段と同じ距離となるように配置され、前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第２面側から検出する第２振動検出手段と、
前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動とを合成する振動合成手段と、
前記振動合成手段が合成した振動の周波数スペクトルに特徴的なピークが現れるか否かに基づいて前記欠陥の有無を判断する判断手段であって、前記特徴的なピークが現れる場合には前記欠陥があると判断し、前記特徴的なピークが現れない場合は前記欠陥がないと判断する判断手段と、
を備える検査装置が提供される。

本発明によれば、
欠陥の有無の判断対象とされ、第１面及び前記第１面とは逆側の第２面を有する対象物を前記対象物の厚さ方向に前記対象物の共振周波数で加振手段によって振動させ、
前記対象物の前記第１面側に第１振動検出手段を配置し、前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第１面側から前記第１振動検出手段により検出させ、
前記対象物の前記第２面側に第２振動検出手段を前記対象物に振動が印加される位置からの距離が前記第１振動検出手段と同じ距離となるように配置し、前記対象物を挟んで前記第２振動検出手段を前記第１振動検出手段に対向させ、前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第２面側から前記第２振動検出手段により検出させ、
前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動を振動合成手段により合成し、
前記振動合成手段が合成した振動の周波数スペクトルに特徴的なピークが現れるか否かに基づいて、前記特徴的なピークが現れる場合には前記対象物に欠陥があるとし、前記特徴的なピークが現れない場合は前記対象物に欠陥がないとすることで前記対象物の欠陥の有無を判断する、検査方法が提供される。

本発明によれば、振動を用いて対象物の欠陥の有無を検査するための新規な方法を提供することができる。

実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。 図１を対象物の振動が伝搬する方向から見た場合の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

なお、以下に示す説明において、振動合成部３００、判断部４００、及び制御部６００は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。振動合成部３００、判断部４００、及び制御部６００は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

図１は、実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。この検査装置は、第１振動検出部１００、第２振動検出部２００、振動合成部３００、及び判断部４００を備える。第１振動検出部１００は、対象物１０の第１面側に配置されている。第２振動検出部２００は、対象物１０の第２面（第１面とは逆側の面）側に配置されている。第２振動検出部２００は、対象物１０を挟んで第１振動検出部１００に対向している。振動合成部３００は、第１振動検出部１００が検出した振動と第２振動検出部２００が検出した振動を合成する。判断部４００は、振動合成部３００が合成した振動に基づいて、対象物１０の欠陥の有無を判断する。以下、詳細に説明する。

対象物１０は、例えば、基材であり、より具体的には、例えば、金属基材、樹脂基材、又はセラミックス基材である。本図に示す例において、対象物１０は、加振部５００によって対象物１０の厚さ方向（図中Ｘ方向）に振動する。加振部５００は、制御部６００によって制御されている。

本図に示す例において、第１振動検出部１００は、対象物１０の第１面に取り付けられている。詳細には、第１振動検出部１００は、振動センサ１１０及び接合部材１２０を有している。振動センサ１１０は、対象物１０の厚さ方向（図中Ｘ方向）の振動を電気信号に変換する。本図に示す例において、振動センサ１１０は、圧電型振動センサである。振動センサ１１０は、接合部材１２０を介して対象物１０に固定されている。接合部材１２０は、例えば、接着剤、治具、又は磁石である。なお、振動センサ１１０は、静電容量型振動センサであってもよい。この場合、第１振動検出部１００は、接合部材１２０を有さない。そしてこの場合、振動センサ１１０は、対象物１０から離間して配置される。

第２振動検出部２００は、対象物１０の第２面に取り付けられている。第２振動検出部２００は、振動センサ２１０及び接合部材２２０を有している。第２振動検出部２００は、第１振動検出部１００と同様の構成であり、振動センサ２１０及び接合部材２２０は、振動センサ１１０及び振動センサ１１０とそれぞれ同様の構成である。振動センサ２１０は、振動センサ１１０と同様にして、対象物１０の厚さ方向（図中Ｘ方向）の振動を電気信号に変換する。

第１振動検出部１００及び第２振動検出部２００は、対象物１０を挟んで互いに対向している。第１振動検出部１００は、対象物１０の第１面の振動を検出しており、第２振動検出部２００は、対象物１０の第２面の振動を検出している。対象物１０に欠陥（例えば、空隙）が存在しない限り、対象物１０が対象物１０の厚さ方向（図中Ｘ方向）に振動した場合、対象物１０の上記した第１面及び対象物１０の上記した第２面は、ほぼ一体となって湾曲する。このため、対象物１０に欠陥が存在しない限り、第１振動検出部１００が検出する振動と第２振動検出部２００が検出する振動は、ほぼ逆位相になる。

制御部６００は、第１振動検出部１００が検出した振動を示す信号及び第２振動検出部２００が検出した振動を示す信号を受信する。制御部６００は、これらの信号に基づいて加振部５００を制御する。これにより、加振部５００は、対象物１０の共振周波数（言い換えると、対象物１０が振動しやすい周波数）で対象物１０を振動させることができる。本図に示す例において、加振部５００の振動は、対象物１０の厚さ方向に垂直な方向（図中Ｚ方向）に伝搬する。なお、制御部６００は、第１振動検出部１００が検出した振動及び第２振動検出部２００が検出した振動の一方のみに基づいて、加振部５００を制御してもよい。

図２は、図１を対象物１０の振動が伝搬する方向から見た場合の一例を示す図である。本図に示す例において、加振部５００は、上記した方向（図中Ｚ方向）から見た場合、第１振動検出部１００及び第２振動検出部２００からの距離が等しい位置で対象物１０に振動を印加している。具体的には、加振部５００が振動を印加する位置と第１振動検出部１００の中心の間の距離ｄ１と加振部５００が振動を印加する位置と第２振動検出部２００の中心の間の距離ｄ２が等しいものとなっている（ｄ１＝ｄ２）。これにより、加振部５００から第１振動検出部１００に伝搬する振動の振幅と加振部５００から第１振動検出部１００に伝搬する振動の振幅がほぼ等しいものになる。

図１に戻る。振動合成部３００は、第１振動検出部１００が検出した振動を示す信号及び第２振動検出部２００が検出した振動を示す信号を受信する。そして、振動合成部３００は、これらの振動を合成する。上記したように、対象物１０に欠陥が存在しない限り、第１振動検出部１００が検出する振動と第２振動検出部２００が検出する振動は、ほぼ逆位相になる。この場合、上記した２つの振動を合成しても、合成した振動の周波数スペクトルには、特徴的なピークが現れることはほぼない。これに対して、対象物１０に欠陥が存在する場合、上記した２つの振動が逆位相にならないことがある。この場合、上記した２つの振動を合成すると、合成した振動の周波数スペクトルに、特徴的なピークが現れる。判断部４００は、このピークに基づいて、対象物１０の欠陥の有無を判断することができる。

以上、本実施形態によれば、第１振動検出部１００及び第２振動検出部２００は、対象物１０を挟んで互いに対向している。振動合成部３００は、第１振動検出部１００が検出した振動と第２振動検出部２００が検出した振動を合成する。対象物１０に欠陥が存在する場合、合成した振動の周波数スペクトルに特徴的なピークが現れることがある。これにより、判断部４００は、対象物１０の欠陥の有無を判断することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 対象物
１００ 第１振動検出部
１１０ 振動センサ
１２０ 接合部材
２００ 第２振動検出部
２１０ 振動センサ
２２０ 接合部材
３００ 振動合成部
４００ 判断部
５００ 加振部
６００ 制御部

Claims (3)

1. 欠陥の有無の判断対象とされ、第１面及び前記第１面とは逆側の第２面を有する対象物を前記対象物の厚さ方向に前記対象物の共振周波数で振動させる加振手段と、
   前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第１面側から検出する第１振動検出手段と、
   前記第１振動検出手段に対向し、前記第１振動検出手段とで前記対象物を挟み、前記対象物に振動が印加される位置からの距離が前記第１振動検出手段と同じ距離となるように配置され、前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第２面側から検出する第２振動検出手段と、
   前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動とを合成する振動合成手段と、
   前記振動合成手段が合成した振動の周波数スペクトルに特徴的なピークが現れるか否かに基づいて前記欠陥の有無を判断する判断手段であって、前記特徴的なピークが現れる場合には前記欠陥があると判断し、前記特徴的なピークが現れない場合は前記欠陥がないと判断する判断手段と、
   を備える検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記第１振動検出手段が検出した振動及び前記第２振動検出手段が検出した振動の少なくとも一方に基づいて、前記加振手段を制御する制御手段を備える検査装置。
3. 欠陥の有無の判断対象とされ、第１面及び前記第１面とは逆側の第２面を有する対象物を前記対象物の厚さ方向に前記対象物の共振周波数で加振手段によって振動させ、
   前記対象物の前記第１面側に第１振動検出手段を配置し、前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第１面側から前記第１振動検出手段により検出させ、
   前記対象物の前記第２面側に第２振動検出手段を前記対象物に振動が印加される位置からの距離が前記第１振動検出手段と同じ距離となるように配置し、前記対象物を挟んで前記第２振動検出手段を前記第１振動検出手段に対向させ、前記加振手段によって振動される前記対象物の振動を前記対象物の前記第２面側から前記第２振動検出手段により検出させ、
   前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動を振動合成手段により合成し、
   前記振動合成手段が合成した振動の周波数スペクトルに特徴的なピークが現れるか否かに基づいて、前記特徴的なピークが現れる場合には前記対象物に欠陥があるとし、前記特徴的なピークが現れない場合は前記対象物に欠陥がないとすることで前記対象物の欠陥の有無を判断する、検査方法。

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