JPH0259660A - 割れ検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焼結部品である被検査品の非破壊検査方法に
係わり、特に、被検査品を打撃することにより発生する
音又は振動を分析することよって前記被検査品の良否を
判定する打撃振動解析法による割れ検出方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、金属部材の良否を判定する非破壊検査方法の一つ
に、金属部材に打撃を加え、その振動音を検出すること
により被検査部材の割れを検出するいわゆる打撃振動解
析法がある。

この打撃振動解析法の従来例としては、例えば特開昭４
８−３０９８３号公報に開示されているように、打撃に
よる固有振動の固有振動数により割れの判別を行う手法
がある。

また、例えば「打撃振動解析法による金属材料の機械的
性質と亀裂の評価」；日本非破壊検査協会第３分科会資
料Ｎｏ３８４４に開示されているように、打撃振動の固
有振動数と減衰係数から亀裂発生を予測する手法もある
。

この打撃振動解析法は、打撃によって発生する振動を検
出するセンサからの検出信号を波形処理してオート・パ
ワースペクトルと波形の包路線を求め、固有振動数およ
び振幅の減衰係数を計算し、この固有振動数および振幅
の減衰係数の大小により割れの発生を判別するものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記日本非破壊検査協会第３分科会資料Ｎｏ３８４４に
も開示されているように、一般に、減衰係数は割れが発
生すると大きくなり、又固有振動数は割れが発生すると
小さくなる。

ところが、割れの発生した不良品のなかには、割れがな
い良品の減衰係数よりも小さい減衰係数を有するものも
存在するし、また、割れがない良品のと等しい固有振動
数をもつものも存在するので、固有振動数あるいは減衰
係数の大小のみでは、判別精度が十分でないという問題
があった。

したがって、本発明は、固有振動数とその固有振動数の
波形の出力レベルの双方を複合して判別することにより
、割れ発生の判別精度の向上を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は、予め固有振動数とその共振振動数の
波形の出力レベルをパラメータとする二次元平面上での
良品の閉鎖域を設定しておき、被検査品の固有振動数と
その固有振動の波形の出力レベルが前記閉鎖域内に位置
するか否かで割れ検出を行うようにしたことを特徴とす
る。

具体的には、被検査品を打撃することによって発生する
音または振動を検出し、 予め定めた打撃した時点から所定のサンプリング時間に
前記検出信号をサンプリングし、このサンプリングされ
た検出信号から固有振動の固有振動数およびその固有振
動の出力レベルを求め、 振動数および出力レベルをパラメータとする２次元平面
上における前記固有振動数およびその固有振動の出力レ
ベルで表わされる点が前記２次元平面上の所定の閉鎖域
内にあるか否かを判別することにより被検査品の良否を
判別するようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、固を振動数とその固有振動数の
出力レベルで表される点が、振動数と出力レベルの双方
をパラメータとする二次元平面上の所定の閉鎖域内に有
るか否かにより、良品か否かを判別するようにしている
ので、固有振動数又はその固有振動数成分の出力レベル
の大小だけでは誤判別を生じるような被検査品であって
も正確に良否を判別できる。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例に係わる割れ検出方法を第１図
ないし第４図に基づき詳細に説明する。

第１図ないし第４図は、本発明の実施例に係わる割れ検
出方法を説明するための図であり、第１図は割れ検出方
法に用いる検査装置のブロック図、第２図は割れ検出方
法における良品不良品の分布状態を示す分布図、第３図
は被検査品の打撃振動の振動波形を示す波形図、第４図
は振動波形の周波数スペクトル図である。

第１図において、符号１は被検査品、符号２は検査治具
で、被検査品ｌはこの検査治具２によって支持されてい
る。符号３はこの被検査品１を打撃するための鋼球であ
り、所定の高さのところから所定の長さのピアノ線で吊
るされている。符号４はマイク、符号５は振動を被検査
品１との距離の変動で検出する電磁ピック、符号６は振
動部に固定し振動を直接検出する加速度ピックで、鋼球
３による打撃時の音はマイク４で検出し、打撃振動は電
磁ピック５または加速度ピック６で検出する。マイク４
、電磁ピック５、または加速度ピック６は打撃振動を検
出する方式が異なるだけで、後の判別方法は同一である
から、いずれにより検出しても同一の結果が得られる。

同図では便宜上マイク４、電磁ビック５および加速度ピ
ンク６を並列に設けたようになっているが、実際には、
いずれか一方が用いられる。

以降は、電磁ピック５を用いた場合について説明する。

符号７は電磁ピック５からの出力信号を増幅する増幅器
である。

符号８は前記増幅器７からの振動波形に基づき、打撃時
点からの振動波形を取り込むタイミングを指示するタイ
ミング信号を出力するデイレイ装置である。

ここで、タイミング信号について、第３図を参照して説
明する。第３図は前記増幅器７からの振動波形を示すも
ので、波形Ａは打撃時の打撃ノイズを表す、同打撃ノイ
ズＡはホワイトノイズ的な広範囲の周波数成分を含み、
振幅も大幅に変動している。波形Ｂは前記打撃ノイズＡ
が減衰した後の被検査品１の振動波形で、固有振動数に
よる共振現象を示すので、点線で示す波形Ｃのようなカ
ーブになる。

前記打撃ノイズＡは被検査品１の固有振動とは無関係な
振動であるのでこの波形を取り込んで周波数分析を行う
と誤判別を生じることになる。そこで、この打撃ノイズ
Ａの影響を除くため、打撃の瞬間から１．たけ遅延させ
てｔ５時間の間サンプリングを指示するタイミング信号
を発生し、打撃の瞬間からｔｔ経過後、再度に、ｔ３時
間の間２回目のサンプリングを指示するタイミング信号
を発生する。

なお、共振の影響を除（ために、前記サンプリング時間
ｔ３は、波形Ｃのうねりの周期よりも大、且つ（ｔ！−
ｔ、）／２よりも小さくする。

このようにサンプリングタイミング１．．１゜およびサ
ンプリング時間ｔ、を設定することにより、安定的かつ
高精度に判別できる。

符号９は前記電磁ピック５により検出した振動波形の周
波数成分およびその出力レベルを分析し出力する周波数
分析器である。

この周波数分析器９は、第４図の振動波形の周波数成分
およびその出力レベルを示す周波数スペクトル図に示す
ように、各周波数の出力レベルを検出できるようになっ
ている。本実施例においては、同４図に示す１〜３次固
有振動の固有振動数およびその出力レベルを表すピーク
値Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３を検出できるようにしている。４次
以上の高次の固有振動はピーク値が小さくまた検出感度
が低下するため、本実施例では用いない。

符号１０は前記周波数分析器９から出力される前記振動
波形の１〜３次の固有振動の固有振動数およびその出力
レベルＰＩ、Ｐ２．Ｐ３が、振動数および出力レベルを
パラメータとする二次元平面上の所定の閉鎖域内に存在
するか否かを１〜３次の各固有振動毎に判別し、１〜３
次の固有振動数およびその出力レベルが全て前記閉鎖域
内にある時のみ良品′と判別する判別器である。

符号１１は前記所定の閉鎖域を１〜３次の各固有振動毎
に設定する設定器である。

この設定器１１で設定される良品であることを示す所定
の閉鎖域は、第３図に示すように、予め良品と不良品と
を複数個選択し、１〜３次の固有振動数と出力レベルを
検出する。そして、この固有振動数と出力レベルを、振
動数と出力レベルをパラメータとする２次元平面、すな
わち、振動数をＸ軸、出力レベルをｙ軸とする２次元平
面上にプロットし、その分布から、重心位置を求め、そ
の重心位置を通る分布の１次回帰式から楕円の長軸（Ｘ
軸）および短軸（ｙ軸）方向を決め、それぞれの方向の
標準偏差（＝シグマ）を求め、それぞれ３シグマを楕円
の長径（α）および短径（β）として、この楕円で囲ま
れた閉鎖域を良品と判断する閉鎖域とし、これを１〜３
次の固有振動それぞれに設定する。

同図において、○は良品における固有振動数とその出力
レベルを、また、×は不良品における固有振動数とその
出力レベルを示しており、この図は２次の固有振動の分
布を表したもので、■、３次の固有振動についても同様
に設定しておく。

次に、本実施例に作用について説明する。

まず、被検査品１を検査治具２にセットし、鋼球３を所
定の高さから自然に落下させて被検査品１の垂直面に直
角に衝突させて、打撃を与える。

この打撃による振動を電磁ピック５により検出し、この
電磁ピック５からの振動波形を増幅器７で増幅して周波
数分析器９およびデイレイ装置８へ出力する。このデイ
レイ装置８にて前記振動波形より打撃時点を検出すると
共に、この打撃時点より所定のタイミングで周波数分析
を指示するタイミングパルスを前記周波数分析器９に出
力する。このデイレイ装置８からのタイミングパルスに
基づいて、前記周波数分析器９により前記増幅器７から
の振動波形を周波数分析し、振動波形の１〜３次の固有
振動数およびその固有振動数での出力レベルを求めて、
前記固有振動数およびその出力レベルを示す信号を、判
別器１０へ出力する。この判別器１０においては、前記
周波数分析器９からの固有振動数およびその出力レベル
を示す信号が、設定器１１に予め設定されている振動数
及び出力レベルをパラメータとする２次元平面上の良品
であることを示す閉鎖域内に有るか否かを、比較し、前
記１〜３次の固有振動の固有振動数及び出力レベルが全
て前記閉鎖域内にあれば良品であることを示す合格信号
を、また、１〜３次のうちの一つでも前記閉鎖域外にあ
れば不良品であることを示す不合格信号を出力する。

本実施例によれば、振動波形の固有振動の１〜３次の三
成分により、合否を判別しているので、より正確に割れ
を検出できる。

また、打撃振動の伝播時間を考慮して打撃開始から所定
時間経過後に周波数分析を行うようにしているので、打
撃時の打撃ノイズによる誤判別を防止でき、正確に割れ
を検出できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、固有振動数とその
固有振動数の出力レベルで表される点が、振動数と出力
レベルの双方をパラメータとする二次元平面上の所定の
閉鎖域内に有るか否かにより、良品か否かを判別するよ
うにしているので、固有振動数又はその固有振動数成分
の出力レベルの大小だけでは誤判別を生じるような被検
査品であっても正確にその良否を判別できるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本発明の実施例に係わる割れ検
出方法を説明するための図であり、第１図は割れ検出方
法に用いる検査装置のブロック図、第２図は割れ検出方
法における良品不良品の分布状態を示す分布図、第３図
は被検査品の打撃振動の振動波形を示す波形図、第４図
は振動波形の周波数スペクトル図である。 １　・・・・被検査品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査品を打撃することによって発生する音また
   は振動を検出し、 打撃した時点から所定のサンプリングタイミングにて所
   定のサンプリング時間で前記検出信号をサンプリングし
   、 このサンプリングされた検出信号から固有振動の固有振
   動数およびその固有振動の出力レベルを求め、 振動数および出力レベルをパラメータとする２次元平面
   上における前記固有振動数およびその固有振動の出力レ
   ベルで表わされる点が前記２次元平面上の所定の閉鎖域
   内にあるか否かを判別することにより被検査品の良否を
   判別するようにしたことを特徴とする割れ検出方法。