JPH06109579A - 欠陥及び異硬度部分の検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペクトル分析によらずに、時系列波形から
被測定物の欠陥等の有無及び大きさ、形状を検出する。 【構成】 被測定物３１を加振手段３５で加振して発生
する被測定物３１の振動を、ピックアップ手段３６でピ
ックアップし、電気信号に変換する。このピックアップ
手段３６からの信号中の被測定物３１の定常振動成分を
抽出手段４３で抽出する。抽出手段４３からの時系列デ
ータのエンベロープ波形を、エンベロープ検出手段４５
で検出する。検出されたエンベロープ波形から被測定物
３１の欠陥及び異硬度部分の存在の有無を検出する手段
５１と、エンベロープ波形の周波数を検出する手段５２
を設ける。エンベロープ波形の周波数から、欠陥等の大
きさや形状を判定する手段５３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被測定物の定常振動
を用いた非破壊検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械や製品の部品に亀裂、空洞、凹みな
どの欠陥があると、この部品の破壊により重大な危険を
招くおそれがある。そこで、これら亀裂、空洞、凹み等
の欠陥を有する部品は、機械や製品の組み立て前に、部
品の製造ラインにおいて検出して取り除くことができる
ことが好ましい。

【０００３】また、欠陥等が生じていない部品であって
も、例えば鋳鉄の含有黒鉛が局所的に球状化していて、
その部分が他の部分よりも高い硬度になっていると、こ
の部品を使用中にその硬い部分から亀裂や欠けを生じる
恐れがある。そこで、このように、局部的に硬度の異な
る部分が存在する部品も製造ラインにおいて検出できる
ことが望ましい。

【０００４】ところで、欠陥の検出及び位置評定のため
の非破壊検査方法としては、従来、超音波の反射による
方法、ＡＥ（アコースティックエミション）による亀裂
発生時の音による検出方法、ＣＣＤカメラによる観測
法、Ｘ線写真法、カラーチェック法など知られている。

【０００５】一方、被測定物中に硬度の異なる部分が存
在するか否かを被測定物の原形をとどめたまま検出する
方法は、従来、存在しない。

【０００６】しかしながら、上記の従来の非破壊検査に
よる欠陥検出方法は、それぞれ、以下のような取扱上の
問題があった。

【０００７】すなわち、例えば超音波探傷法は、被測定
物に接触させて欠陥を検出する方法であり、超音波の直
進性からセンサを当てた部分しか測定できず、センサ接
続面における不整合による反射や、僅かな角度差で見え
る波形が異なり、判別が容易でない。

【０００８】また、ＡＥ法の場合は、超音波探傷法と同
じように接触法であると共に、進行性の亀裂でないと測
定できない。逆に進行性のあるものでは亀裂を拡大しな
がら測定することになる。

【０００９】また、ＣＣＤカメラによる観測法では、亀
裂や凹みなどの欠陥以外のしみや模様があっても、判定
を乱す欠点があり、また、鋳造物等において「す」と呼
ばれる空洞は検出できない。

【００１０】また、Ｘ線写真法は、直接、目視できるの
で有効だが、肉厚の薄い被測定物や厚い被測定物などで
は、Ｘ線量の調整が厄介で観測できなかったりする。ま
た、被測定物の全数検査に向かず、製造ライン上での検
査に向かない。

【００１１】さらに、前述したように、被測定物に硬度
が局所的に異なる部分、すなわち異硬度部分があった
り、硬度の違う異物が混入しても、これを検出する方法
は従来存在せず、製造ラインにおいて、このような部品
を取り除くことは従来はできなかった。

【００１２】そこで、本願の発明者は、以上のような欠
点のない欠陥及び異硬度部分の検出方法及び装置を、先
に出願した（特願平１−２５９１８３号、特願平１−２
５１８４号、特願平２−８６０３５号など参照）。

【００１３】この先に提案した方法は、被測定物を加振
して発生した、この被測定物の振動を非接触でピックア
ップして、電気信号に変換し、その電気信号をスペクト
ル分析することにより、欠陥及び異硬度部分の有無及び
大きさの検出を行う方法である。

【００１４】この発明の発明者による研究の結果、加振
された被測定物の振動をピックアップしてスペクトル分
析すると、被測定物の形状に応じて定まる固有周波数位
置に、スペクトルのピークが現れ、そして、欠陥及び／
または異硬度部分（異物を含む）がある場合には、その
各対応するスペクトルのピークが２つに別れることが観
測できることが判明した。

【００１５】これは、次のように考察することができ
る。すなわち、加振により被測定物には、それに固有の
定常波振動（縦振動＝縦波）を生じ、その振動のため固
有周波数位置に立つスペクトルを観測できる。そして、
欠陥や異硬度部分がないときにはそのスペクトルは、図
１２Ａに示すように、固有周波数位置のそれぞれにおい
て１つのピーク１１，１２，１３が現れるものとして観
測できる。

【００１６】しかし、欠陥があると、この欠陥部を振動
が伝達できないため、迂回する伝播路が生じ、振動のエ
ネルギーは前記固有の振動のエネルギーと、その迂回路
を通る振動のエネルギーとに別れ、迂回路を通る振動は
前記固有の振動よりも伝播路が長くなることからスペク
トルの立つ周波数が固有の振動によるスペクトルより低
くなる。そのために、図１２Ｂに示すように、固有周波
数位置のスペクトルのピーク１１，１２，１３よりも周
波数が低い側に別のスペクトルのピーク１４，１５，１
６が現れ、それぞれのスペクトルのピークが２つに別れ
る。

【００１７】また、振動の伝播速度は物質の硬さに応じ
て異なり、硬度が高いほど伝播速度が速くなる性質を有
している。このため、局部的に硬度の異なる部分が存在
すると、その部分では振動の伝播速度が固有振動の伝播
速度と異なり、その振動のエネルギーは、固有振動のエ
ネルギーと前記硬度の異なる部分を通る振動のエネルギ
ーとに振動のエネルギーが別れる。この場合、被測定物
中に他の部分よりも硬い部分が偏在すると、基本固有振
動スペクトルと、それよりも高い周波数側のスペクトル
とに別れて現れ、また、同様にして被測定物中に他の部
分よりも柔らかい部分が偏在すると、基本固有振動のス
ペクトルと、それよりも低い周波数側のスペクトルとに
別れて観測される。

【００１８】このようにして、固有振動が持つスペクト
ルが２つに別れて観測できるか否かにより、被測定物中
の欠陥及び異硬度部分が存在するか否かを検出すること
ができる。

【００１９】そして、上記の２つに分かれたスペクトル
の周波数差は、その定常波振動の伝播方向の欠陥または
異硬度部分の長さに対応していることを、発明者は、確
認している。したがって、欠陥ないし異硬度部分がある
場合には、２つに別れたスペクトルのピークの周波数差
を求めれば、欠陥及び異硬度部分の前記定常波振動の伝
播方向の長さを知ることができ、各伝播方向の欠陥等の
長さから、欠陥等の大きさ（容積）や形状を検出するこ
とができる。

【００２０】ところで、欠陥等の振動波の伝播方向の長
さが微小な場合には、その振動波のスペクトラムのピー
クは、２つに分かれず、スペクトラムのＱ値が小さくな
る。これは、固有振動波のスペクトラムと、クラックの
存在による振動波のスペクトラムとが、演算装置の十分
でない周波数分解能のために、分離せずに結合したもの
として観察されるためであると考えられる。したがっ
て、このＱ値を検出することにより、欠陥及び異硬度部
分の有無及び大きさの判定をすることができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は、スペクトル分析する必要があり、検出方法を実
施する装置の構成が複雑になる。また、欠陥及び異硬度
部分が微小であるとき、Ｑ値の変化を検出する必要があ
るが、この場合、Ｑ値が小さくなるとは言っても、固有
振動波の周波数を中心として左右対象に広がるのではな
く、周波数の低い側のみ（あるいは周波数の高い側の
み）が広がるようなものとなり、正確なＱ値の変化を測
定することが困難である。

【００２２】この発明は、以上の点にかんがみ、スペク
トル分析せずに、欠陥や異硬度部分の存在の有無の検出
及びその大きさの検出を行なうことができる検出方法及
び装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】被測定物を加振して生じ
た振動をピックアップして得られた信号の時系列波形
は、欠陥等による振動波による変調を受けていると考え
られる。本願の発明者は、このことに着目して、時系列
波形信号から、固有周波数付近の振動を抽出し、その抽
出した各振動波についての時系列波形を観測した。その
結果、欠陥等が存在しないときには、そのエンベロープ
が単調減衰であるのに対し、欠陥等が存在するときに
は、そのエンベロープが正弦波であることを確認した。
しかも、その正弦波の周波数は、基本固有周波数と、欠
陥等による振動波の周波数との差であることも確認し
た。

【００２４】この発明による欠陥及び異硬度部分の検出
方法は、以上の事実に基づいてなされたもので、この発
明においては、上記課題を解決するため、被測定物を加
振し、この被測定物に生じる振動をピックアップして得
られた信号から、上記被測定物に固有の定常波振動を抽
出し、この定常波振動の時系列波形のエンベロープを検
査して上記被測定物の欠陥及び異硬度部分の有無及び大
きさを検出するようにする。

【００２５】

【作用】この発明においては、時系列波形のエンベロー
プが正弦波になっているか否かにより、欠陥あるいは異
硬度部分の有無の判別が行なわれる。そして、時系列波
形のエンベロープの周波数は、振動波の伝播方向の欠陥
等の長さに対応しているので、このエンベロープ波形の
正弦波の周波数を求めることにより、欠陥等の大きさ及
び形状が判定される。

【００２６】

【実施例】以下、この発明による一実施例を図を参照し
ながら説明する。図１は、この発明による欠陥及び異硬
度部分の検出装置の一実施例のブロック図である。

【００２７】被測定物３１は、例えばマイクロコンピュ
ータを有する制御装置３２によって制御される搬送装置
３３によって、測定用ステージ３４上に搬入されて載置
される。

【００２８】測定用ステージ３４は、例えば発泡ポリウ
レタンや硬質ゴム等により構成される。そして、この測
定用ステージ３４に被測定物３１が載置されたことが、
例えば測定用ステージ３４に設けられたセンサによって
検出されると、制御装置３２は、加振装置３５を駆動
し、被測定物３１を加振する。この例では、加振装置３
５は、例えば振り子状におもり等の衝撃物により被測定
物３１を、例えばインパルス衝撃する。おもりの駆動機
構は、衝撃後、おもりが被測定物から即座に離れるよう
にカム機構等により構成される。なお、加振は、１回で
はなく、複数回行なってもよく、しかも、異なる複数の
部位を加振するようにしてもよい。

【００２９】以上のようにして、加振された被測定物３
１の振動は、無接触で出力振動受信装置３６のセンサ３
７で検出され、電気信号に変換され、シグナルコンディ
ショナー３８にて所定の信号処理がなされる。センサ３
７は、振動を検出できるものであれば、どのようなもの
でも使用でき、変位計等を用いることもできる。もっと
も、周囲からの雑音振動をできるだけ拾わないようにす
るために、被測定物３１の方向に鋭い指向性を有するも
のが好ましい。

【００３０】シグナルコンディショナー３８では、電気
信号が増幅され、また、不要高低域成分の除去（トレン
ドの除去）などが行われる。

【００３１】ところで、被測定物には、その相対向する
面により伝播方向の異なる複数個の縦振動波（縦波）が
発生する。したがって、シグナルコンディショナー３８
の出力中には、この被測定物に固有の複数個の縦振動波
が含まれている。この複数個の縦振動波の周波数は、被
測定物の材質、形状により定まり、一般に異なってい
る。

【００３２】例えば、被測定物が、図２に示すような中
実円筒１の場合、これを加振すると、中心線に平行な方
向を伝播方向とする縦振動波Ｖｎと、中心線を中心と
する回転方向を伝播方向とする縦振動波Ｖｃと、中心
線を通る方向を伝播方向とする縦振動波Ｖｒとが、固
有振動波（定常振動波）として発生する。

【００３３】これら３つの振動波について、先に提案し
た発明のようにスペクトル分析すると、亀裂、いわゆる
「す」と呼ばれる空洞、凹みなどの欠陥や、異硬度部分
がない場合には、この円筒３の高さをｈ、上下面の半径
をｒとしたとき、図３に示すように、寸法ｈ，２πｒ，
ｒに応じた周波数位置に、それぞれ１つのピーク２１，
２２，２３が立つスペクトルが得られる。この場合、ｈ
＞２πｒとすれば、周波数の低い方から順に、ピーク２
１は、振動波Ｖｎのスペクトル、ピーク２２は、振動波
Ｖｃのスペクトル、ピーク２３は、振動波Ｖｒのスペク
トルとなる。

【００３４】円筒１に、例えば、図４に示すような主と
して中心線方向に沿った方向のクラック２がある場合に
は、そのスペクトル分析結果は、図５に示すようなもの
となった。すなわち、前述した理由から各振動波Ｖｎ，
Ｖｃ，Ｖｒのそれぞれについて、固有周波数のものと、
クラック２の存在のために発生する周波数のものとが生
じるので、それぞれの１次のスペクトルは、固有周波数
位置のピーク２１，２２，２３と、それより周波数の低
い方のピーク２４，２５，２６との２つに分かれる。

【００３５】この場合、各スペクトラムのそれぞれを拡
大した図６に示すように、２つに分かれたスペクトルの
ピーク２１，２４の周波数差Δｆｎは、円筒３の上面ま
たは下面の面積Ｓｎと、クラック４をこの円筒３の上面
または下面に投影した面積Ｔｎとの比Ｔｎ／Ｓｎに比例
したものとなる。また、２つに分かれたスペクトルのピ
ーク２２，２５の周波数差Δｆｃは、円筒３の縦断面の
平均面積Ｓｃと、クラック４をこの平均断面に投影した
面積Ｔｃとの比Ｔｃ／Ｓｃに比例したものとなる。さら
に、スペクトルのピーク２３，２６の周波数差Δｆｒ
は、クラック４の円筒３の中心線方向に向かう長さ（深
さ）Ｄｅに比例したものとなる。

【００３６】したがって、上記スペクトルのピークの周
波数差Δｆｎ，Δｆｃ，Δｆｒを測定することにより、
上記面積比Ｓｎ／Ｔｎ，Ｓｃ／Ｔｃ及び深さＤｅを求め
ることができる。そして、これより投影面積Ｔｎ，Ｔｃ
を求めることができるので、これら３つの値Ｔｎ，Ｔ
ｃ，Ｄｅから被測定物である円筒３に生じたクラック４
の大きさ（容積）及び形状を判別することができる。

【００３７】図５、図６の場合には、Δｆｃに比べてか
なりΔｆｎが小さいので、クラック２は中心線方向に沿
ったものであることが分かり、そして、Δｆｃからクラ
ック２の中心線方向の長さが分かり、Δｆｒから側周面
から中心線方向に向かう深さが分かる。なお、この円筒
の例の場合、投影面積Ｔｎ及びＴｃから円筒に換算した
クラックの容積を求めることができる。そして、深さＤ
ｅの情報を用いることにより、クラック２が円筒１にお
いて、どのような形状で発生しているかを特定すること
ができる。

【００３８】ところで、図５からも明らかなように、２
つに分かれるスペクトルの周波数差は、振動波の伝播方
向の長さが微小な場合には、検出することが容易でな
い。しかも、さらに微小になると、スペクトルが２つに
分かれず、Ｑ値の変化として検出する必要があり、それ
も容易でない。

【００３９】しかし、本願の発明者の研究の結果、前述
したように、クラックあるいは「す」などの欠陥や、偏
析による異硬度部分の存在があると、その時系列波形
は、これら欠陥等による波形の変調により正弦波となる
ことが判明したので、このことを利用して、欠陥等の有
無及び欠陥等の大きさの判定を行うようにする。

【００４０】このため、シグナルコンディショナー３８
の出力信号は、波形処理手段４０に供給される。この波
形処理手段４０及びこの手段４０以降は、デジタル信号
処理の構成とすることができるものである。この波形処
理手段４０においては、加振による強制振動の成分を除
去する処理と、前記各伝播方向の定常波振動成分を抽出
する処理を行う。

【００４１】すなわち、被測定物を強制的に振動させた
場合、その強制振動などが固有振動（定常波としての縦
振動）と混在することになる。しかし、ここで問題にす
る振動は、被測定物の形状が持つ固有振動である。そこ
で、これら固有振動以外をできるだけ除去して、欠陥の
検出を容易にする。このため、この例では次のようにし
て強制振動成分を除去するようにしている。先ず、被測
定物３１には、粗密波である縦振動波のほかに、密度変
化を伴わない横波が生じる。この横波は、被測定物３１
の重心付近を加振することにより、発生させない、ある
いは微小に押さえることができる。

【００４２】次に、強制振動に対しては、センサ３７か
らの信号の測定開始点を、加振時から所定時間経過した
時点とすることで、影響を除去するようにする。すなわ
ち、被測定物３１を加振する場合、正弦波法とインパル
ス衝撃法とがあるが、正弦波法の場合には、一定条件で
被測定物３１を加振しておき、ある瞬間で、これを停止
する。そして、その停止時から少し時間経過した時点か
ら振動の測定を開始する。インパルス衝撃法の場合に
は、衝撃を与える等して加振した直後から少し時間を経
過した時点から測定を開始する。

【００４３】この場合の加振停止時、あるいは衝撃時か
ら測定を開始するまでの時間は、次のようにして定める
ことができる。すなわち、被測定物３１中を伝わる音波
の速度ｃは、そのヤング率Ｅ（弾性係数）とその物体の
密度ρによって異なり、 ｃ² ＝Ｅ／ρ の関係がある。そして、例えば、この例のインパルス衝
撃法による場合、衝撃直後からピックアップした振動の
時系列波形は図７Ａのようになる。

【００４４】この図７Ａの波形からもわかるように、加
振後の振動は地震波の場合と同じであるので、上記のよ
うに速度の速い縦波や遅い波が混在しており、また、振
動に強制振動が残り、被測定物３１の形状に特有の固有
振動波形になっていない。この形状に特有の固有振動波
は、例えばコマの「さいさ運動」のように、停止する少
し前に、観測されるものであると考えられる。このた
め、図７Ｂのような矩形波の時間ウインドーＷ(t) を設
定し、このウインドーＷ(t) によって、この例では強制
振動波を除去する。

【００４５】すなわち、シグナルコンディショナー３８
の出力信号は波形処理手段４０の強制振動除去手段４１
に供給されて、ウインドーＷ(t) 形成手段４２からの前
記のウインドー信号Ｗ(t) と掛け算される。これによ
り、加振すなわち衝撃後の被測定物３１の振動から、強
制振動波が除去され、被測定物３１の形状の固有振動成
分のみが抽出される。

【００４６】ウインドーＷ(t) 形成手段４２では、制御
装置３２からの加振開始の情報を受け、衝撃直後からウ
インドーＷ(t) の立ち上げ時点までの時間と、ウインド
ーＷ(t) の幅を設定する。図７の例では、衝撃直後から
２０msec経過した時点からウインドーＷ(t) を立ち上
げ、２００msecのウインドー幅を設定する。以上のよう
にして、ウインドーＷ(t) により被測定物３１の形状の
固有振動成分が抽出される。

【００４７】次に、強制振動除去手段４１の出力信号
は、定常波抽出手段４３に供給される。また、周波数ウ
インドー形成手段４４において、図８の特性曲線２７
ａ，２７ｂ，２７ｃに示すように、スペクトルのピーク
２１，２２，２３の近傍の周波数範囲ａ部、ｂ部、ｃ部
の成分をそれぞれ抽出する周波数ウインドーＷ1(f)a ，
Ｗ1(f)b ，Ｗ1(f)c が形成される。そして、これら周波
数ウインドーＷ1(f)a ，Ｗ1(f)b ，Ｗ1(f)c が、定常波
抽出手段４３において、強制振動除去手段４１の出力信
号と掛け算され、各伝播方向Ｖｎ，Ｖｃ，Ｖｒの各定常
振動波の成分Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃが得られる。

【００４８】なお、周波数ウインドーＷ1(f)a ，Ｗ1(f)
b ，Ｗ1(f)c の特性曲線は、周波数方向の両肩の部分が
ガウス分布曲線とされると共に、その間がフラットなも
のとされ、掛け算による不要な振動成分が発生しないよ
うにされている。

【００４９】この定常波抽出手段４３からの出力成分Ｋ
ａ，Ｋｂ，Ｋｃは、エンベロープ検出手段４５に供給さ
れる。そして、図９に示すような、低域通過特性の周波
数ウインドーＷ2(f)が周波数ウインドー形成手段４６で
形成され、この周波数ウインドーＷ2(f)がエンベロープ
検出手段４５に供給され、各成分のエンベロープ検出出
力ＥＶａ，ＥＶｂ，ＥＶｃがこれより得られる。

【００５０】以上の波形処理手段４０での波形処理をＦ
ＦＴ（ファーストフーリエトランスフォーム）により行
うと、次式の数１のようになる。

【００５１】

【数１】 この数１に示した式（１）及び式（２）は、意味的には
同じ式である。

【００５２】この場合、被測定物３１に全く欠陥がなけ
れば、定常波抽出手段４３からの出力成分Ｋａ，Ｋｂ，
Ｋｃの時系列波形のエンベロープ波形は、単調減衰の波
形を示すものとなる。例えば成分Ｋａを例示すると、時
系列波形は、図１０Ａに示すようになり、そのエンベロ
ープ波形は、図１０Ｂに示すようなものになる。

【００５３】しかし、被測定物３１が欠陥を有する場合
には、これら成分Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃの時系列波形のエン
ベロープ検出出力は、欠陥の振動の伝播方向の大きさに
比例した周波数の正弦波状になる。例えば成分Ｋａにつ
いて例示すると、欠陥の大きさの大きい順に、時系列波
形は、図１１Ａ，Ｂ，Ｃのようなものなり、そのエンベ
ロープ検出出力は、それぞれ図１１Ｄ，Ｅ，Ｆに示すよ
うなものとなる。

【００５４】波形処理手段４０の出力、すなわち、エン
ベロープ検出手段４５からのエンベロープ出力ＥＶａ，
ＥＶｂ，ＥＶｃは、正弦波検出手段５１に供給され、こ
れらエンベロープ検出出力が正弦波であるか否か判定さ
れる。この正弦波検出手段５１は、エンベロープ検出出
力ＥＶａ，ＥＶｂ，ＥＶｃの１つでも、正弦波であると
検出したとき、その検出出力ＤＥＴを発生する。正弦波
であるか否かは、３点以上をサンプリングして検出する
ことができる。

【００５５】正弦波検出手段５１で、エンベロープ出力
ＥＶａ，ＥＶｂ，ＥＶｃのいずれかが正弦波であると検
出されたとときは、エンベロープ出力ＥＶａ，ＥＶｂ，
ＥＶｃが正弦波の周波数検出手段５２に供給されると共
に検出出力ＤＥＴが供給される。

【００５６】この周波数検出手段５２は、検出出力ＤＥ
Ｔを受けると、エンベロープ出力ＥＶａ，ＥＶｂ，ＥＶ
ｃの周波数をそれぞれ求める。すなわち、この周波数検
出手段５２では、各エンベロープ出力ＥＶａ，ＥＶｂ，
ＥＶｃから時間データｔｉ（ｉ＝１，２，…）及び振幅
データＢｉ（ｉ＝１，２，…）を２点以上読み取る。例
えば、時間ｔ１（msec）の振幅データＢ１（mV）と、時
間ｔ２（msec）の振幅データＢ２（mV）を読み取り、次
の式（３）から、それぞれのエンベロープの周波数ｆを
検出する。

【００５７】 ｓｉｎ（２πｆ・ｔ１）／ｓｉｎ（２πｆ・ｔ２）＝Ｂ１／Ｂ２ …（３） 前述したように、エンベロープ波形の周波数は、各伝播
波Ｖｎ，Ｖｃ，Ｖｒの固有振動周波数と、欠陥等の存在
による振動周波数との差Δｆｎ，Δｆｃ，Δｆｒそのも
のである。この周波数検出手段５２で検出された周波数
差Δｆｎ，Δｆｃ，Δｆｒに等しい出力信号は、欠陥判
定手段５３に供給される。この欠陥判定手段５３では、
これらの出力信号から、欠陥の有無及び欠陥がある場合
には、その大きさ、形状が判定される。

【００５８】欠陥判定手段５３は、求めた欠陥の種別、
大きさ、良品・不良品の判定結果の情報を制御装置３２
に送る。制御装置３２は、欠陥の種別、大きさを、累積
的に記憶し、その記憶内容を出力手段５４に送る。出力
手段５４は、これらの情報をディスプレイに表示した
り、記録紙にプリントアウトする。制御装置３２は、ま
た、良品・不良品の判定結果に基づいて、被測定物が不
良品の場合には、搬送装置３３に被測定物３１を搬入せ
ずに、排除するような制御を行う。

【００５９】なお、クラックではなく、「す」や異硬度
部分が被測定物に存在しても、上述と全く同様にして、
その「す」や異硬度部分の存在の有無と、大きさや形状
を判定することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被測定物を加振して、その振動波をピックアップ
し、その時系列波形から被測定物の固有振動の周波数成
分を抽出し、抽出した成分の時系列波形のエンベロープ
波形が正弦波か否かにより、被測定物中に欠陥及び異硬
度部分の有無を検出することができる。そして、前記時
系列波形のエンベロープの周波数を検出することによ
り、欠陥及び異硬度部分の大きさや形状を検出すること
ができる。

【００６１】この発明によれば、スペクトル分析するこ
となく、時系列信号から欠陥及び異硬度部分の存在の有
無及び欠陥等の大きさを検出することができるので、ス
ペクトル分析の分解能に関係なく、常に正しく欠陥等の
有無及び大きさを検出することができる。特に、欠陥等
が微小で、スペクトル分析してもスペクトルが分かれ
ず、Ｑ値の変化でしか検出できない場合でも、この発明
によれば、正確、かつ、確実に、欠陥等の検出・判定を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を適用した欠陥検出装置の一実
施例のブロック図である。

【図２】この発明による検出方法が適用される被測定物
の例としての円筒を示す図である。

【図３】欠陥がない場合の円筒の定常振動波のスペクト
ルを示す図である。

【図４】円筒に生じたクラックの例を示す図である。

【図５】図４のクラックがある場合の円筒の定常振動波
のスペクトルを示す図である。

【図６】図５の一部をそれぞれ拡大した図である。

【図７】図５の一部の動作説明のための図である。

【図８】図５の一部の動作説明のための図である。

【図９】図５の一部の動作説明のための図である。

【図１０】図５の一部の動作説明のための図である。

【図１１】欠陥等がある場合の時系列波形の例を示す図
である。

【図１２】先に提案した欠陥検出方法を説明するための
スペクトルを示す図である。

【符号の説明】

３１ 被測定物 ３５ 加振装置 ３７ センサ ４０ 波形処理手段 ４３ 定常波抽出手段 ４５ エンベロープ検出手段 ５１ 正弦波検出手段 ５２ 正弦波周波数検出手段 ５３ 欠陥判定手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物を加振し、 この被測定物に生じる振動をピックアップして得られた
   信号から、上記被測定物に固有の定常波振動を抽出し、 この定常波振動の時系列波形のエンベロープを検査して
   上記被測定物の欠陥及び異硬度部分の有無及び大きさを
   検出するようにした欠陥及び異硬度部分の検出方法。
2. 【請求項２】 被測定物を加振する加振手段と、 上記被測定物の振動をピックアップし、電気信号に変換
   するピックアップ手段と、 このピックアップ手段からの信号中の上記被測定物の定
   常振動成分を抽出する抽出手段と、 上記抽出手段からの時系列データのエンベロープ波形を
   検出する手段と、 上記検出されたエンベロープ波形から被測定物の欠陥及
   び異硬度部分の存在の有無を検出する手段とを備える欠
   陥及び異硬度部分の検出装置。
3. 【請求項３】 被測定物を加振する加振手段と、 上記被測定物の振動をピックアップし、電気信号に変換
   するピックアップ手段と、 このピックアップ手段からの信号中の上記被測定物の定
   常振動成分を抽出する抽出手段と、 上記抽出手段からの時系列データのエンベロープ波形を
   検出する手段と、 上記時系列データのエンベロープ波形の周波数を検出す
   る手段とを備え、 上記エンベロープ波形の周波数から欠陥及び異硬度部分
   の大きさを検出するようにした欠陥及び異硬度部分の検
   出装置。