JPH08193988A - 超音波検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のプローブを切り替えて同一の試料を検
査するとき、新しいプローブの焦点位置を切り替え前の
プローブの焦点位置に自動的に合わせることができる超
音波検査装置を提供する。 【構成】 プローブ７ａ，７ｂ，７ｃのいずれかひとつ
を保持し、その超音波探触子を試料上の任意の位置に移
動させるスキャナ４と、超音波探触子に検査信号を送信
するとともに、超音波探触子を介して受信される試料か
らの反射波を受信する送受信器２と、この送受信器２で
受信した反射信号に基づいて検査結果を表示する表示装
置６と、複数の超音波探触子７ａ，７ｂ，７ｃの焦点距
離をそれぞれ記憶する記憶回路２０ａと、交換前後の超
音波探触子のそれぞれの焦点距離を記憶回路２０ａから
読み出して両者の差を算出し、交換前の超音波探触子の
位置とその差に基づいて、交換後の超音波探触子の位置
を移動機構４で設定する制御回路２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異なる超音波探触子で
同一の試料上をそれぞれ検査し、それぞれ超音波画像を
得る超音波検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の超音波検査装置の一例を示
すものである。図３において、コンピュータ１には送受
信器２，コントローラ３，スキャナ４および画像処理装
置５が接続されている。画像処理装置５には表示装置６
が接続されている。

【０００３】コンピュータ１の指示により送受信器２が
所定の周波数を有するバースト信号を超音波探触子７
（以下、プローブと呼ぶ）に印加すると、プローブ７は
その周波数成分を含む超音波信号を試料８に向けて発射
する。この超音波信号は試料８で反射し、プローブ７を
介して送受信器２で受信され、コンピュータ１に送られ
る。コンピュータ１は入力された反射信号を処理して画
像処理装置５に送る。画像処理装置５はこの信号を映像
化処理して表示装置６で表示する。スキャナ４はコンピ
ュータ１の指令の下でコントローラ３によりその動作が
制御され、したがって、スキャナ４に保持具９で着脱可
能に保持されているプローブ７がＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に沿
って移動される。なお、１０は水槽、１１は水であり、
試料８は水中に置かれる。

【０００４】超音波検査装置による試料８内の欠陥の検
査手順は、以下の通りである。予め欠陥が予想される深
度にプローブ７の焦点が合うようにスキャナ４を制御す
る。送受信器２からプローブ７にその共振周波数を有す
る電圧パルスを送出する。これに応じて、プローブ７は
超音波を試料８へ放射する。この動作に同期して、スキ
ャナ４により試料８上を２次元走査し、２次元走査した
検査結果を画像処理装置５を介して表示装置６にＣスコ
ープ表示する。これにより、試料７の内部の状態が観察
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような超音波検査
装置では開口径および焦点距離等の仕様の異なる複数の
プローブを用いて同一の試料を検査することがある。例
えば、焦点距離の長いプローブにあっては、距離分解能
は低いが焦点が合う領域はＺ軸方向に広いのに対して、
焦点距離の短いプローブにあっては、距離分解能は高い
が焦点が合う領域はＺ軸方向に狭いことが知られてい
る。また、開口径の大きいプローブは方位分解能は低い
が、開口径の小さなプローブは方位分解能が高いことが
知られている。

【０００６】そこで、まず焦点距離が長く、開口径が大
きなプローブで欠陥のおよその位置を検出し、その後、
焦点距離が短く開口径が小さなプローブに交換して欠陥
の位置をさらに特定していく。

【０００７】プローブを交換した時、今まで観察してい
たのと同一の箇所を観察する要求がある。すなわち、交
換後のプローブの試料に対するＹＺ各軸の位置（水平面
内の位置）を交換前のプローブ位置に合わせるととも
に、新しいプローブを交換前のプローブの焦点位置（Ｚ
軸軸位置）に焦点合わせることが望ましい。ところが、
焦点距離の異なる二つのプローブを交換するとき、新し
く取り付けたプローブをＺ軸方向の位置において調整し
なければならない。より詳細には、交換前のプローブと
交換後のプローブの焦点距離との差を計算しておくとと
もに、プローブ取り外し時のＺ軸方向位置を覚えてお
き、新しいプローブを交換前のプローブのＺ軸方向位置
にセットし、さらに、焦点距離の差分だけＺ軸方向の位
置を手動で調整する必要があり非常に煩雑である。ま
た、プローブの交換に伴って、送受信器２は新しいプロ
ーブの共振周波数を有する電圧パルスをプローブに向け
て送出する必要があり、その再設定作業も不可欠であ
る。

【０００８】本発明の目的は、超音波探触子を交換して
同一の試料を検査するとき、新しい超音波探触子の焦点
位置を交換前の超音波探触子の焦点位置に自動的に合わ
せることができる超音波検査装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、請求項１の発明は、超音波探触子
７ａ，７ｂ，７ｃのいずれかひとつを保持し、その超音
波探触子を試料上の任意の位置に移動させる移動機構４
と、超音波探触子に検査信号を送信するとともに、超音
波探触子を介して受信される試料からの反射波を受信す
る送受信器２と、この送受信器２で受信した反射信号に
基づいて検査結果を表示する表示装置６とを備えた超音
波検査装置に適用される。上述の目的は、複数の超音波
探触子（７ａ，７ｂ，７ｃ）の焦点距離をそれぞれ記憶
する記憶回路２０ａと、交換前後の超音波探触子のそれ
ぞれの焦点距離を記憶回路２０ａから読み出して両者の
差を算出し、交換前の超音波探触子の位置とその差に基
づいて、交換後の超音波探触子の位置を移動機構４で設
定する制御回路２０とを備えることにより、達成され
る。請求項２の超音波検査装置は、複数の超音波探触子
（７ａ，７ｂ，７ｃ）の共振周波数をそれぞれ記憶回路
２０ａに記憶しておき、制御回路２０により、交換後の
超音波探触子に適した共振周波数を記憶回路２０ａから
読み出し、その周波数の超音波が超音波探触子から出力
されるように送受信器２を制御するものである。

【００１０】

【作用】交換前後の超音波探触子、たとえば超音波探触
子７ａと７ｂのそれぞれの焦点距離を記憶回路２０ａか
ら読み出して両者の差を算出する。制御回路２０は、交
換前の超音波探触子の位置とその焦点距離の差に基づい
て、交換後の超音波探触子の位置を移動機構４で設定す
る。請求項２の発明では、交換後の超音波探触子に適し
た共振周波数を記憶回路２０ａから読み出し、制御回路
２０は、その周波数の超音波が交換後の超音波探触子か
ら出力されるように送受信器２を制御する。

【００１１】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１２】

【実施例】以下、図１および図２を参照して本発明の一
実施例を説明する。本発明の超音波検査装置のハードウ
ェア構成は図１に示す通りである。図３に示す装置と相
違する点を主に説明する。２０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、および周辺回路から構成される制御回路であり、こ
の超音波検査装置を制御する。２１は、複数のプローブ
受け部２１ａ〜２１ｃを備えたホルダであり、プローブ
７ａ，７ｂ，７ｃはプローブ受け部２１ａ〜２１ｃにそ
れぞれ保持される。各プローブ７ａ〜７ｃはケーブルＣ
Ｂを介して切換器２２にそれぞれ接続され、コンピュー
タ１の信号に応じて切換器２２を切り換えることによ
り、プローブ７ａ，７ｂ，７ｃのいずれかひとつが送受
信器２に接続される。プローブ７ａ〜７ｃはそれぞれ焦
点距離と共振周波数が異なり、所望に応じて選択され
る。各プローブの焦点距離と共振周波数は制御回路２０
の記憶回路２０ａにそれぞれ記憶される。

【００１３】２３はロボットであり、保持具９からプロ
ーブを取り外してホルダ２１まで搬送し、対応するプロ
ーブ受け部にプローブを収納するとともに、ホルダ２１
に保持されているプローブを保持し、スキャナ４まで搬
送して保持具９に取り付ける。プローブ７ａ〜７ｃの保
持具９との着脱部には識別スイッチ２４ａ〜２４ｃが設
けられており、識別スイッチ２４ａ〜２４ｃはケーブル
ＣＢを介して切換器２２に接続されている。保持具９に
装着されたプローブの識別スイッチは閉じ、切換器２２
を介して制御回路２０にその識別信号が送られ、制御回
路２０はどのプローブが装着されているかを識別するこ
とができる。

【００１４】２５Ｘ，２５Ｙ，２５Ｚはそれぞれ、スキ
ャナ４のＸ軸駆動機構、Ｙ軸駆動機構、Ｚ軸駆動機構の
位置を検出する位置センサであり、たとえば、各軸駆動
モータの回転位置を検出するロータリエンコーダを使用
できる。これらの位置センサ２５Ｘ〜２５Ｚの検出信号
は制御回路２０に供給される。

【００１５】図２は本実施例の超音波検査装置における
プローブ交換操作手順の一例を示すフローチャートであ
る。いま、プローブ７ａが保持具９によりスキャナ４に
取り付けられ、そのプローブ７ａの焦点は試料８の位置
Ｆに合っているものとし、また、プローブ７ｂを新たに
装着するものとする。図２に示すプログラムは操作者が
不図示のキーボードからプローブ交換を指令すると起動
される。

【００１６】ステップＳ１において、スキャナ４で保持
されているプローブ７ａの識別スイッチ２４ａから送ら
れてくる識別信号に基づいて、装着されているプローブ
７ａを識別する。ステップＳ２では、その識別信号に基
づいて記憶回路２０ａからそのプローブ７ａの焦点距離
を読み込み、制御回路２０のＲＡＭに記憶する。ステッ
プＳ３では、プローブ７ａのＸＹＺの各軸の位置を位置
センサ２５Ｘ〜２５Ｚにより検出して、制御回路２０の
ＲＡＭに記憶する。

【００１７】ステップＳ４では、不図示の操作盤から新
たに装着するプローブ７ｂの種類（番号）が入力される
まで待つ。ステップＳ４でプローブの種類の入力が確認
されるとステップＳ５に進み、記憶回路２０ａからその
新プローブ７ｂの焦点距離と共振周波数を読み出して制
御回路２０のＲＡＭに記憶する。このステップＳ５にお
いて、プローブ１０ｂが送受信器２と接続されるように
切換器２２を切り換える。

【００１８】ステップＳ６において、スキャナ４をホー
ムポジション（図１の２点鎖線ＨＰであり、プローブ交
換位置である）に移動する。ステップＳ７では、スキャ
ナ４に保持されているプローブ７ａをロボット２３によ
り把持して保持具９から取り外し、ホルダ２１のプロー
ブ受け部７ａまで搬送して収納する。ステップＳ８に進
むと、ロボット２３は、ホルダ２１に保持されているプ
ローブ７ｂを把持し、スキャナ４までプローブ７ｂを搬
送して保持具９にプローブ７ｂを装着する。

【００１９】ステップＳ９では、プローブ７ａが位置し
ていたＸＹＺの各軸位置をＲＡＭから読み出し、プロー
ブ７ｂをそのＸＹＺ位置に移動させる。ステップＳ１０
では、交換前後のプローブ７ａと７ｂの焦点距離をＲＡ
Ｍから読み出してその差を算出し、スキャナ４のＺ軸駆
動機構を駆動してその差分だけプローブ７ｂをＺ軸方向
に位置補正する。ステップＳ１１では、新たに装着した
プローブ７ｂに適した周波数の電圧パルスが送受信器２
からプローブ７ｂに印加されるように、送受信器２の共
振周波数を設定する。以上の処理によって、プローブ７
ａが観察していた試料８の箇所Ｆについての検査をプロ
ーブ７ｂを用いて引き続き行なうことができる。

【００２０】なお、本発明は以上の実施例に限定され
ず、以下のような各種の変形が可能である。 ４以上のプローブを使用する検査装置にも対応でき
る。 プローブを識別するために各プローブの装着部に識別
スイッチを設けたが、ホルダ２１のプローブ受け部２１
ａ〜２１ｃにスイッチを設け、プローブが収納されてい
るときにスイッチを閉じるようにしても、同様にプロー
ブの識別が可能である。 操作者の指示によりプローブの交換処理を始めるよう
にしたが、予め定められた一連の自動検査処理の中でプ
ローブが交換された時に、交換前後のプローブの焦点距
離の差と、交換前のプローブの３軸位置とに基づいて、
交換後のプローブの位置制御を行うようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波検
査装置によれば、超音波探触子を交換したとき、交換前
に観察していた箇所が交換後の超音波探触子でも観察で
きるようにその位置合わせと焦点合せが行われるから、
操作者は面倒な位置調整作業を行なうことなく、引き続
き同一位置を観察でき、検査効率が向上する。また、新
しい超音波探触子に適した共振周波数が自動的に設定さ
れるから、これによっても、検査効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波検査装置の概略構成を示す
図。

【図２】図１の超音波検査装置を用いて二つの超音波探
触子を交換する手順を示すフローチャート。

【図３】従来の超音波検査装置の一例を示す図で、
（ａ）はその超音波検査装置の正面図、（ｂ）は（ａ）
の側面図。

【符号の説明】

２ 送受信器 ３ コントローラ ４ スキャナ ５ 画像処理装置 ６ 表示装置 ７ａ，７ｂ，７ｃ プローブ ８ 試料 ９ 保持具 ２０ 制御回路 ２０ａ 記憶回路 ２１ ホルダ ２１ａ〜２１ｃ プローブ受け部 ２２ 切換器 ２３ ロボット ２４ａ〜２４ｃ 識別スイッチ ２５Ｘ〜２５Ｚ 位置センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波探触子を保持し、その超音波探触
   子を試料上の任意の位置に移動させる移動機構と、前記
   超音波探触子に検査信号を送信するとともに、前記超音
   波探触子を介して受信される試料からの反射波を受信す
   る送受信器と、この送受信器で受信した反射信号に基づ
   いて検査結果を表示する表示装置とを備えた超音波検査
   装置において、 複数の超音波探触子の焦点距離をそれぞれ記憶する記憶
   回路と、 交換前後の超音波探触子のそれぞれの焦点距離を前記記
   憶回路から読み出して両者の差を算出し、交換前の超音
   波探触子の位置と前記差に基づいて、交換後の超音波探
   触子の位置を移動機構で設定する制御回路とを備えるこ
   とを特徴とする超音波検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波検査装置におい
   て、 複数の超音波探触子の共振周波数をそれぞれ前記記憶回
   路に記憶するとともに、 前記制御回路は、交換後の超音波探触子に適した共振周
   波数を前記記憶回路から読み出し、その周波数の超音波
   が前記超音波探触子から出力されるように前記送受信器
   を制御することを特徴とする超音波検査装置。