JPH0684920B2

JPH0684920B2 - 欠陥及び異硬度部分の検出方法及び装置

Info

Publication number: JPH0684920B2
Application number: JP4285491A
Authority: JP
Inventors: 淨坪井
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPH06109578A

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により欠陥及び異硬度部分を検出す
る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）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、欠陥等の存
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。この場合に
は、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】一般に、Ｑ値は、物体内の振動波の減衰と
しての対数減衰率に対応している。例えば被測定物が材
質的な変化を起こした場合、被測定物内の振動波は、図
１０に示すように、その変化に応じた割合で減衰する。
この減衰曲線は、エクスポネンシャル曲線となり、対数
減衰率と称されている。材質的な変化などの一様な変化
の場合のＱ値の変化は、図１１に示すように、周波数の
高い方と、低い方とに対象な変化である。

【００２２】一方、被測定物に欠陥が生じた場合にも、
その欠陥の大きさに応じて定常振動が減衰する。これが
Ｑ値に対応しているから、上記の対数減衰率を求める方
法を用いて、欠陥等の場合のＱ値の大きさを求めること
が考えられる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被測定
物に欠陥や異硬度部分が存在する場合には、前述したよ
うに、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非
対象のものとなるため、従来の対数減衰率の検出方法
は、適用できないことが判明した。その理由は、以下の
通りであることが判明した。

【００２４】すなわち、その定常波のエンベロープは、
図１０のようなエクスポネンシャル曲線ではなく、例え
ば図１２に示すような正弦波状になっていることを、本
願の発明者は研究の結果、発見した。これは、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
ているからであると考えられる。

【００２５】対数減衰率を求めるためには時間ウインド
ーを設定して、その時間ウインドー内の波形の減衰率を
計算するが、上記ような正弦波の時系列波形となると、
ウインドーにより抽出した範囲により、エンベロープ波
形が減衰ではなく、増幅されているような場合もあり、
もはや従来の対数減衰率の検出方法は、適用不能になっ
てしまうのである。

【００２６】この発明は、以上の欠点を解決することが
できる欠陥や異硬度部分の検出方法及び装置を提供する
ことを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明による欠陥及び
異硬度部分の検出方法においては、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
のエンベロープの平均うねりを求め、この平均うねりか
ら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ことを特徴とする。

【００２８】

【作用】この発明においては、定常振動波の時系列波形
のエンベロープの平均うねりが検出される。時系列波形
のエンベロープが正弦波になっていても、全体として
は、波形振幅が減衰することに変わりはなく、エンベロ
ープの平均うねりは、この全体としての波形振幅の減衰
に対応したものとなっている。したがって、、この平均
うねりから、欠陥あるいは異硬度部分の有無の判別が行
なわれ、また、その平均うねりの度合いから、欠陥等の
大きさ及び形状が判定される。

【００２９】

【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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】ところで、スペクトル分析する方法は、構
成が複雑になる。また、振動波の伝播方向の長さが微小
な場合には、Ｑ値の変化として検出する必要があり、こ
れは前述したように容易でない。

【００４２】このため、この発明においては、スペクト
ル分析せずに、以下に説明するようにして欠陥等の判定
を行う。前述したように、本願の発明者の研究の結果、
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、その時系列波形のエンベロープ
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。そして、その正弦波のエンベロー
プ波形の周波数が前記周波数差Δｆｎ，Δｆｃ，Δｆｒ
に等しいことを確認した。

【００４３】この場合、エンベロープ波形の最大振幅の
減衰率は、そのエンベロープの周波数に応じたもので、
周波数が高ければ減衰率も大きくなる。エンベロープ波
形の最大振幅の減衰率は、エンベロープ波形の平均減衰
率、すなわち、平均うねりに応じたものである。したが
って、この平均うねりを求めることにより、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。

【００４４】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
する処理と、抽出した定常波振動成分のエンベロープ波
形を検出し、さらに、そのエンベロープ波形の平均うね
りを検出する処理とを行う。

【００４５】先ず、加振による強制振動の成分を除去す
る処理について説明する。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
波としての縦振動波）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。

【００４６】被測定物３１には、粗密波である前記縦振
動波（縦波）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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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ための周波数ウインドー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４
１の出力信号と掛け算され、各伝播方向Ｖｎ，Ｖｃ，Ｖ
ｒの各定常振動波の成分Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃが得られる。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】各成分のエンベロープ検出出力ＥＶａ，Ｅ
Ｖｂ，ＥＶｃは、平均うねり検出手段４７に供給され、
各エンベロープ波形の平均うねりが求められる。この平
均うねりは、エンベロープ波形の相関関数の値を求める
ことに等しい。

【００５６】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。

【００５７】

【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。

【００５８】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は、減衰率が非常に小
さい単調減衰の波形を示すものとなる。例えば成分Ｋａ
の時系列波形を例示すると、図１０Ａに示すようにな
る。そして、そのエンベロープ波形とその平均うねりの
波形は同様のものとなり、図１０Ｂに示すようなものに
なる。

【００５９】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、時系列波形は、欠陥の大きさの大きい
順に、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におい
て、曲線６１，６２，６３に示すようなものとなり、平
均うねりは曲線７１，７２，７３に示すようなものとな
る。すなわち、平均うねりは、欠陥が大きい程、減衰率
の大きいものとなる。

【００６０】波形処理手段４０の出力、すなわち、平均
うねり検出手段４７からのエンベロープ波形の平均うね
り検出出力ＥＣａ，ＥＣｂ，ＥＣｃは、欠陥判定手段５
１に供給される。欠陥判定手段５１では、上記平均うね
り検出出力ＥＣａ，ＥＣｂ，ＥＣｃの減衰率を求める。
そして、これら平均うねり検出出力の減衰率から欠陥の
有無及び各振動波伝播方向の長さを検出する。そして、
各振動波伝播方向の長さから欠陥の容積（大きさ）を検
出し、所定の欠陥についてのスレッショールド値と比較
して、良品・不良品の判定を行う。また、各振動波伝播
方向の長さから欠陥の形状を検出することができる。

【００６１】欠陥判定手段５１は、求めた欠陥の大き
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、欠陥の大きさ、良品・不良品の判
定結果を、累積的に記憶し、その記憶内容を出力手段５
２に送る。出力手段５２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。

【００６２】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・形状
を判定することができる。

【００６３】

【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
波形の平均うねりを検出することにより、被測定物中に
欠陥及び異硬度部分の有無及びその大きさ・形状を検出
することができる。

【００６４】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
が微小な場合でも、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４７平均うねり検出手段５１欠陥判定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【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の平均うね
りを求め、この平均うねりから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。
【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の平均うねりを演算す
る手段と、上記平均うねりから上記被測定物の欠陥及び異硬度部分
の存在の有無及び大きさ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。