JPH1073576A

JPH1073576A - 板波超音波探傷装置

Info

Publication number: JPH1073576A
Application number: JP8230471A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takenaka; 紘一竹中; Akio Onimaru; 昭夫鬼丸; Haruki Akiyama; 治基秋山; Yoshiaki Kunii; 義明国井; Takamasa Kasai; 貴正笠井
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】探傷結果を様々な角度から検証することが可能
な表示機能を有する板波超音波探傷装置を提供する。【解決手段】長手方向に搬送される被探傷材に向けて所
定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波として
被探傷材の端面へ伝搬させると共に、被探傷材の各部で
反射した反射波を受信して、その結果を信号として出力
する探触子と、前記送信周期毎に得られた前記各信号に
基づいて、被探傷材の幅方向および長手方向を座標軸と
する２次元探傷画像情報を生成する画像情報生成手段
と、生成された２次元探傷画像情報に基づいて探触子の
探傷結果を２次元画像４５５として画面に表示し、外部
操作に応じて２次元画像４５５上を移動するカーソル４
５２、４５３を画面に表示し、前記２次元探傷画像情報
に基づいて、カーソル４５２で指し示された位置の板幅
方向のエコー高さ４５４を画面に表示する表示手段とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長手方向に搬送さ
れる被探傷材に向けて所定の送信周期で超音波を送信
し、該超音波を板波として前記被探傷材の端面へ伝搬さ
せると共に、前記被探傷材の各部で反射した反射波を受
信して、その結果を信号として出力する探触子を少なく
とも備えた板波超音波探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波による薄板の探傷には、“板波”
と呼ばれる特殊な伝搬形態をもつ波動が利用され、例え
ば、タイヤ探触子を用いた板波超音波探傷装置が従来よ
り知られている。板波超音波探傷装置の中には、タイヤ
探触子で受信した超音波をＡ／Ｄ変換してメモリーに取
り込み、取り込んだデータを２次元画像として表示する
ことができるものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
板波超音波探傷装置では、表示機能に関連するデータの
加工性という点において何の考慮もされていなかった。

【０００４】このような問題に鑑み、本発明の目的は、
探傷結果を様々な角度から検証することが可能な表示機
能を有する板波超音波探傷装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の態様によれば、長手方向に搬送される
被探傷材に向けて所定の送信周期で超音波を送信し、該
超音波を板波として前記被探傷材の端面へ伝搬させると
共に、前記被探傷材の各部で反射した反射波を受信し
て、その結果を信号として出力する探触子を少なくとも
備えた板波超音波探傷装置において、前記送信周期毎に
得られた前記各信号に基づいて、前記被探傷材の幅方向
および長手方向を座標軸とする２次元探傷画像情報を生
成する画像情報生成手段と、生成された前記２次元探傷
画像情報に基づいて前記探触子の探傷結果を２次元画像
として画面に表示し、外部操作に応じて前記２次元画像
上を移動するカーソルを画面に表示し、生成された前記
２次元探傷画像情報に基づいて、前記カーソルで指し示
された位置の板幅方向のエコー高さを画面に表示する表
示手段とを備えたことを特徴とする板波超音波探傷装置
が提供される。

【０００６】上記目的を達成するための本発明の第２の
態様によれば、長手方向に搬送される被探傷材に向けて
所定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波とし
て前記被探傷材の端面へ伝搬させると共に、前記被探傷
材の各部で反射した反射波を受信して、その結果を信号
として出力する探触子を少なくとも備えた板波超音波探
傷装置において、前記送信周期毎に得られた前記各信号
を、前記被探傷材の幅方向および長手方向を座標軸とす
る２次元探傷画像情報を生成する画像情報生成手段と、
前記送信周期毎に得られた前記各信号に対するゲートを
設定すると共に、そのゲート範囲を示すゲート信号を出
力するゲート設定手段と、前記２次元探傷画像情報と前
記ゲート信号に基づいて、前記探触子の探傷結果を前記
ゲート範囲と共に２次元画像として画面に表示する表示
手段とを備えたことを特徴とする板波超音波探傷装置が
提供される。

【０００７】上記目的を達成するための本発明の第３の
態様によれば、長手方向に搬送される被探傷材に向けて
所定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波とし
て前記被探傷材の端面へ伝搬させると共に、前記被探傷
材の各部で反射した反射波を受信して、その結果を信号
として出力する探触子を少なくとも備えた板波超音波探
傷装置において、前記探触子と前記被探傷材との音響結
合の異常を検出して、警報信号を出力する警報手段と、
前記送信周期毎に得られた前記各信号を、前記被探傷材
の幅方向および長手方向を座標軸とする２次元探傷画像
情報を生成する画像情報生成手段と、生成された前記２
次元探傷画像情報に基づいて前記探触子の探傷結果を２
次元画像として画面に表示し、前記警報手段から出力さ
れた前記警報信号を受けて、前記音響結合の異常が発生
した位置を前記画面上に表示する表示手段とを備えたこ
とを特徴とする板波超音波探傷装置が提供される。

【０００８】上記目的を達成するための本発明の第４の
態様によれば、長手方向に搬送される被探傷材に向けて
所定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波とし
て前記被探傷材の端面へ伝搬させると共に、前記被探傷
材の各部で反射した反射波を受信して、その結果を信号
として出力する探触子を少なくとも備えた板波超音波探
傷装置において、前記送信周期毎に得られた前記各信号
に、被探傷材内の欠陥を示す情報が含まれているか否か
を検出して、検出信号を出力する欠陥検出手段と、前記
送信周期毎に得られた前記各信号を、前記被探傷材の幅
方向および長手方向を座標軸とする２次元探傷画像情報
を生成する画像情報生成手段と、生成された前記２次元
探傷画像情報に基づいて前記探触子の探傷結果を２次元
画像として画面に表示し、前記欠陥検出手段から出力さ
れた前記検出信号を受けて、被探傷材内の欠陥の位置を
前記画面上に表示する表示手段とを備えたことを特徴と
する板波超音波探傷装置が提供される。

【０００９】上記目的を達成するための本発明の第５の
態様によれば、第１、第２、第３または第４の態様にお
いて、前記画面に表示すべき情報を再表示情報として記
憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする板波超
音波探傷装置が提供される。

【００１０】上記目的を達成するための本発明の第６の
態様によれば、第５の態様において、前記再表示情報の
一部として、前記被探傷材内の欠陥を示す情報が含まれ
ている２次元探傷画像情報を前記記憶手段に記憶させる
手段と、を備えたことを特徴とする板波超音波探傷装置
が提供される。

【００１１】上記目的を達成するための本発明の第７の
態様によれば、第１、第２、第３、第４、第５または第
６の態様において、前記板波の音速を測定する音速測定
手段をさらに備え、前記画像情報生成手段は、前記音速
測定手段で測定した音速を基準にして、前記２次元探傷
画像情報のうちの板幅方向に関する情報を生成すること
を特徴とする板波超音波探傷装置が提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、本実施形態の板波超音波探傷装置
のブロック図である。

【００１４】同図に示した板波超音波探傷装置は、探傷
器１００と、タイヤ探触子１１０と、パルスジェネレー
タ２００と、データ処理装置３００と、画像処理装置４
００と、音速測定装置５００とを備える。

【００１５】まず、タイヤ探触子１１０について説明す
る。

【００１６】タイヤ探触子１１０は、図２に示すよう
に、固定軸１１１に回転可能に設けられたホイル１１２
と、ホイル１１２の外周に取り付けられたゴムタイヤ１
１３とを含んで構成される。ゴムタイヤ１１３の内部に
は、液体（水、油など）１１４が加圧充填されている。
ゴムタイヤ１１３は、内部の加圧液体１１４により常に
膨張状態にあるため、被探傷材１に接触した状態では理
想的な圧着接触が保持される。被探傷材１とゴムタイヤ
１１３との間には、接触媒質（水、油など）２が供給さ
れる。被探傷材１の搬送にともなってゴムタイヤ１１３
が回転した場合、この接触媒質２は、被探傷材１上で延
ばされて均一な音響結合膜を形成する。固定軸１１１に
は、振動子１２０が固定されている。振動子１２０は、
被探傷材１に向けて所定の周期で超音波を送信すると共
に、そのエコーを受信する素子である。探傷器１００の
内部に設けられた、振動子１２０の周辺回路は図３に示
す通りである。

【００１７】同図には、振動子１２０のほか、送信回路
１２１、方向結合回路１２２、受信回路１２３、検波回
路１２４、ＰＲＦ信号発生回路１２５、ゲート信号発生
回路１２６、欠陥ゲート回路１２７、および、ＡＣＭ
（Acoustic Coupling Monitor）ゲート回路１２８が示
されている。ＰＲＦ信号発生回路１２５は、ＰＲＦ信号
（Pulse Repetition Frequency）を発生するための回路
である。ＰＲＦ信号は、送信回路１２１の送信タイミン
グを制御するための信号である。送信回路１２１は、こ
のＰＲＦ信号を基準にして、方向結合回路１２２を介し
て振動子１２０に所定の周期で高電圧を加え、これによ
り、振動子１２０から所定の超音波が発せられる。振動
子１２０から発せられた超音波は、ゴムタイヤ１１３の
内部の液体１１４、ゴムタイヤ１１３、および、音響結
合膜２を介して被探傷材１へ、該被探傷材の幅方向と平
行に所定の入射角で入射され、そこで、超音波の入射
角、被探傷材１の板厚、及び、超音波の周波数に応じた
振動モードの板波超音波に変換されて、被探傷材中を伝
搬する。被探傷材中を伝搬した超音波は、その後、被探
傷材内に存在する欠陥や、被探傷材１の端面（長手方向
に平行な、被探傷材１の側面となる端面）１ａ等で反射
し、振動子１２０で受信される。振動子１２０では、受
信した超音波が電圧に変換され、この電圧信号が方向結
合回路１２２を介して受信回路１２３に出力される。振
動子１２０と送信、受信回路１２１、１２３との間に方
向結合回路１２２を設ければ、送信回路１２１からの高
電圧を受信回路１２３に加えることなく、振動子１２０
のみに高電圧を加えることができるようになる。また、
方向結合回路１２２からの出力信号の電圧は微弱である
が、受信回路１２３で増幅され、さらに、検波回路１２
４で検波されてビデオ増幅され、ビデオ信号として出力
される。

【００１８】つぎに、音速測定装置５００について説明
する。

【００１９】板波には、普通、ａモードとｓモードの２
種類のモードの波が存在し、さらに、ａモード、ｓモー
ドの中にも、ａ₀、ａ₁、ａ₂、…、ｓ₀、ｓ₁、ｓ₂…とい
う高調波がある。これらの波は、それぞれ音速が異な
る。したがって、ある板波で探傷を行う場合、測定を開
始する前に、まず、該板波を送出してからＢエコー（被
探傷材の端面で反射した端面エコー）を受信するまでの
時間を測定して、その結果から音速Ｃを算出する。基本
的には、Ｔ−Ｂ間（送信波（Ｔ）とＢエコーとの間：図
４参照）の時間ｔを測定して、タイヤ探触子１１０から
板端１ａまでの距離Ｌの２倍の値を時間ｔで割れば音速
Ｃは求まることとなる（式１参照）。

【００２０】

【数１】

【００２１】しかしながら、実際には、タイヤ探触子１
１０の構造を考慮にいれる必要があり、本実施形態にお
いては、以下の算出方式を採用する。

【００２２】すなわち、図２に示すように、タイヤ内の
液体１１４を通過する時間をｔ₁、タイヤ自体を通過す
る時間をｔ₂、探傷材を通過する時間ｔ₃とし、それぞれ
の距離と音速を（Ｌ₁、Ｃ₁）、（Ｌ₂、Ｃ₂）、（Ｌ₃、
Ｃ₃）とした場合、これらの間には（式２）、（式３）
の関係が成立する。

【００２３】

【数２】

【００２４】

【数３】

【００２５】したがって、Ｌ₁、Ｃ₁、Ｌ₂、Ｃ₂、Ｌ₃を
予め求めておけば、今回測定した時間ｔにより、目的と
する板波の音速Ｃ₃を算出することができる。音速測定
装置自体は、既によく知られた装置であるが、本実施形
態では、画像表示の際に必要となる距離Ｌ（図４参照）
を、この音速Ｃ₃をもとに、（式４）を用いて算出す
る。ここで、ｌ₁、ｌ₂は、実距離でなく、音速Ｃ₃をも
とに算出した値である。

【００２６】

【数４】

【００２７】図３および図５を用いて、ゲート回路に関
する説明を行う。

【００２８】ＡＣＭゲート回路１２８は、Ｂエコーをモ
ニターするためのＡＣＭゲートを設定すると共に、該ゲ
ート内におけるＢエコーの高さを、警報レベル発生回路
１２９が指定したしきい値と比較する。このしきい値よ
りもＢエコーの高さが低い場合、警報信号を出力する。
ゲートの始点と終点は、ゲート信号としてゲート信号発
生回路１２６から与えられる。

【００２９】タイヤ探触子１１０から発せられる超音波
は、音響結合膜として機能する接触媒質２を通して被探
傷材１に入射するが、接触媒質２の供給が途絶えたり、
あるいは、タイヤ１１３と被探傷材１とが離れたりした
場合には、正常な測定ができなくなる。被探傷材の変動
等により、被探傷材１に対する超音波の入射角が狂った
場合も同様である。また、このような状況下では、超音
波は被探傷材１に正しく入射されないため、Ｂエコーの
パワーは低下する。極端な場合、Ｂエコー自体が消失す
る。

【００３０】したがって、Ｂエコーの高さが、所定のし
きい値よりも小さくなった場合には、探触子１１０と被
探傷材１との音響結合に何らかの異常が発生したとして
警報信号を出力する。以下、この警報信号は、ＡＣＭ警
報信号と呼ぶこととする。

【００３１】欠陥ゲート回路１２７は、Ｆエコー（被探
傷材内に存在する欠陥によるエコー）をモニターするた
めの欠陥ゲートを設定すると共に、該ゲート内における
Ｆエコーの高さを、警報レベル発生回路１２９が指定し
たしきい値と比較する。このしきい値よりもＦエコーの
高さが高い場合、欠陥が存在するとして警報信号の出力
を行う。以下、この警報信号は、欠陥警報信号と呼ぶこ
ととする。ゲートの始点と終点は、前述と同様、ゲート
信号としてゲート信号発生回路１２６から与えられる。
なお、ゲート信号発生回路１２６が各ゲート回路に対し
て指定するゲートの始点と終点や、警報レベル発生回路
１２９が各ゲート回路に対して指定するしきい値は、そ
れぞれ、ユーザが任意に調整することが可能である。

【００３２】なお、探傷器１００からデータ処理装置３
００に向けて出力される信号は、整理すると、ＰＲＦ信
号、ゲート信号、欠陥警報信号、警報レベル信号、ビデ
オ信号、ＡＣＭ警報信号である。ゲート信号には、前述
したように、ゲートの起点、終点等の情報が含まれてい
る。警報レベル信号は、各ゲートのしきい値を示す信号
である。ＰＲＦ信号は、データ処理装置３００にて、Ａ
／Ｄ変換のタイミング信号として使用される。データ処
理装置３００に入力される、探傷波形信号であるビデオ
信号は、ＰＲＦ毎にＡ／Ｄ変換されてデータ処理され
る。

【００３３】つぎに、データ処理装置３００について説
明する。

【００３４】データ処理装置３００は、Ａ／Ｄ変換回路
３１０、板幅方向用データ圧縮回路３２０、長手方方向
用データ圧縮回路３３０、メモリーＡ３４０、メモリー
Ｂ３５０、および、制御回路３６０を含んで構成され
る。制御回路３６０は、例えば、ＣＰＵを含んで構成さ
れる。制御回路３６０は、探傷器１００から送信された
信号を受け取ると、必要に応じて該信号に変換処理を施
し、画像処理装置４００の制御回路４１０に出力する。
制御回路４１０は、例えば、ＣＰＵを含んで構成され
る。

【００３５】Ａ／Ｄ変換回路３１０は、探傷器１００か
ら出力されたビデオ信号をデジタル信号に変換し、板幅
方向用データ圧縮回路３２０に出力する。Ａ／Ｄ変換回
路３１０では、所定の周波数でビデオ信号に対するサン
プリングが行われ、それぞれの値が量子化される。この
Ａ／Ｄ変換は、図６に示すように、超音波の送信タイミ
ングからＢエコーの受信タイミング（厳密には、Ｂエコ
ーを受信してから僅かな時間が経過したタイミング）ま
で行われる。したがって、サンプリング周波数を例え
ば、１０ＭＨｚに設定して、１ｍｓのデータサンプリン
グを行った場合、そのデータ数は、１０（ＭＨｚ）×１
（ｍｓ）で、１０、０００個となる。一方、探傷結果を
画像表示する場合、ＣＲＴの表示機能を考えると、板幅
方向については、一画面で４００ドットから８００ドッ
ト程度でしか表示することができない。したがって、一
つのデータを１ビットに対応させてＣＲＴ表示を行うこ
とは不可能であり、この場合、データの圧縮が必要とな
る。板幅方向用データ圧縮回路３２０では、この圧縮処
理が行われる。

【００３６】また、送信波の送信の繰返し周波数（ＰＲ
Ｆ）は、例えば、５００Ｈｚ程度である。このような高
い周波数のもと、ＰＲＦ毎に１ライン描画（図７参照）
を行えば、表示装置に多大な負担を与えることになる。
また、たとえ、ＰＲＦに描画処理が追いついたとして
も、描画データの保存を考えた場合、５００Ｈｚでは、
１ｓｅｃに５００ラインのデータを保存することにな
り、１コイルの長さ（被探傷材の全長）が２ｋｍで２４
時間運転をした場合等、そのデータ量は莫大なものとな
る。したがって、板幅方向用データ圧縮回路３２０で圧
縮されたデータは、さらに、長手方向用データ圧縮回路
３３０にて圧縮される。図８には、一例として、板幅方
向データ圧縮回路３２０で圧縮された５つのデータ（デ
ータａ₁〜データａ₅）が模式的に表されている。これら
のデータは、長手方向用データ圧縮回路３３０にて、一
つのデータ（データＡ）にまとめられる。同図では、説
明上、各データをアナログ的に示しているが、実際の圧
縮処理では、デジタルデ−タを扱うこととなる。図９
は、板幅方向用データ圧縮回路３２０、長手方向用デー
タ圧縮回路３３０で行われる圧縮処理の概念図である。
すなわち、１０個のデータを１つにする場合、まず、１
番目のデータと２番目のデータとを比較して大きい方を
レジスタに保存する。続いて、この大きい方のデータ
と、３番目のデータを比較して、大きい方をレジスタに
保存する。これらの比較、保存処理をすべてのデータに
ついて行い、最後にメモリーに記憶すれば、１０個のデ
ータの中から最大値データを得ることができる。

【００３７】そして、データ圧縮回路３２０、３３０を
通じて圧縮されたデータは、被探傷材の幅方向および長
手方向を座標軸とする２次元探傷画像情報としてメモリ
ーＡ３４０（又はメモリーＢ３５０）に格納される。

【００３８】このように、Ａ／Ｄ変換されて所定の圧縮
処理を受けた全てのデータは、２次元探傷画像情報とし
て、メモリーＡ３４０（又はメモリーＢ３５０）に格納
されるのである。なお、２つのメモリーを使用すれば、
一方のメモリーへデータの書き込みを行っている間に、
他方のメモリーのデータを読み出すことができ、高速な
メモリアクセスが可能となる。

【００３９】パルスジェネレータ２００は、例えば図１
０に示すように、被探傷材１を搬送するための搬送ロー
ラ２１０の回転軸に取付けられている。搬送ローラ２１
０は、正転／逆転が可能であり、これに応じて被探傷材
１の進行方向が決定される。パルスジェネレータ２００
からは、搬送ローラ２１０の回転軸の回転に応じた信号
が出力される。出力される信号の形態は、パルスジェネ
レータ２００のタイプによって変わってくるが、例え
ば、パルスジェネレータ２００に通常のロータリーエン
コーダを用いた場合には、図１１（ａ）に示すように、
互いに位相のずれたＡ相、Ｂ相の２つのパルス信号が出
力される。これらのパルス信号の位相のずれを検出する
ことで、搬送ローラ２１０の回転方向がわかり、パルス
の周期により、搬送ローラ２１０の回転速度、ひいて
は、被探傷材１の搬送速度を把握することができる。ま
た、図１１（ｂ）に示すように、搬送ローラ２１０の回
転軸の回転に応じたパルス信号と共に、搬送ローラ２１
０の正転／逆転を表す正転／逆転信号を出力するように
してもよい。１パルスは、例えば、被探傷材が１ｍｍ移
動する毎に出力されるようにしてもよい。

【００４０】なお、被探傷材１が１ｍｍ移動する毎に１
パルスが出力されるように予め設計したとしても、長期
間の使用による部品の劣化（たとえば、ローラの磨耗に
よるローラ径の変化）が発生した場合には、正しい出力
を得ることができなくなる。そこで、パルスジェネレー
タ２００からのパルス信号は、一旦、補正ユニット２２
０に受け入れられ、ここで補正処理を受け、それからデ
ータ処理装置３００に向けて出力される。

【００４１】画像処理装置４００は、データ処理装置３
００からの各種信号を受けて動作する制御回路４１０
と、制御回路４１０からの書き込み／読み込み指令に応
じてハードディスク（ＨＤ）４２０を駆動するハードデ
ィスクドライブ（ＨＤＤ）４３０と、画像を表示するＣ
ＲＴ４４０とを含んで構成される。制御回路４１０は、
データ処理装置３００のメモリーＡ、Ｂより、画像デー
タをリアルタイムで読み込み、該制御回路４１０内のメ
モリー（図示省略）に書き込んでいく。このデータは、
該メモリーに書き込まれたのち、直ちにＣＲＴ表示さ
れ、このうち必要な情報は、ＣＲＴ表示と略同時に、ハ
ードディスク（ＨＤ）４２０に保存される。

【００４２】画像処理装置４００の仕様は、図１２に示
す通りである。もちろん、この仕様は、本発明の一例に
過ぎない。

【００４３】表示モードは、４種類ある。表示モード
は、ＣＲＴの解像度によって分類されている。データの
圧縮は、長手方向、板幅方向のそれぞれについて、１〜
２５５まで設定可能である。２５５個のデータを１つに
圧縮したい場合は、“２５５”を設定する。データの圧
縮処理については既に説明した通りである。音速設定
は、自動／手動の何れでも行える。“自動”を選択した
場合、前述した音速測定装置５００が動作して音速測定
が自動的に行われる。“手動”が選択された場合には、
ユーザが任意の音速値を入力することが可能となる。設
定可能な階調は、カラー、白黒ともに、最大１２８であ
る。表示可能なチャンネル数（ＣＨ数）は、２である。
１ＣＨおよび２ＣＨの何れかの表示か、これらの同時表
示かは、ユーザが任意に選択することができる。ここま
での説明では、チャンネル数について特に触れなかった
が、本実施形態では、実際には、探傷測定のためのチャ
ンネルが２チャンネル設けられており、これに対応し
て、タイヤ探触子１１０も２つ設けられている。

【００４４】また、特に図示しなかったが、画像処理装
置４００には、所定の設定操作画面が用意されている。
ユーザは、この画面を見ながら、先程説明したデータ圧
縮量、表示モード等を入力することができる。画像処理
装置４００で設定された内容は、設定情報として、デー
タ処理装置３００側に送られる。データ処理装置３００
内では、画像処理装置４００から送られた設定情報に応
じた処理が行われる。例えば、板幅方向のデータ圧縮量
が１０に設定された場合、板幅方向用データ圧縮回路３
２０では、図９で説明した処理が行われる。

【００４５】図１３には、画面の表示例が示されてい
る。

【００４６】同画面では、チャンネル１、２の各探傷結
果を一画面に同時に表示している。各チャンネルの探傷
結果を示す２つの２次元画像は、それぞれ、被探傷材１
の流れにしたがい、画面左端から右方向にリアルタイム
で描画されていく。画面右端まで描画されると、画面左
端にもどり、新たな画像が上書きされていく。被探傷材
１の流れは、パルスジェネレータ２００で検出されてお
り、検出結果は、補正ユニット２２０、データ処理装置
３００の制御回路３６０を介して、画像処理装置４００
の制御回路４１０に入力される。制御回路４１０は、こ
の情報を基準にして、被探傷材１の長手方向の描画処理
を実行する。また、搬送ローラ２１０は、前述したよう
に正転／逆転が可能であるため、ユーザは、被探傷材１
の搬送方向を任意に切り換えることが可能である。この
場合、描画処理もこれに合わせて実行される。例えば、
図１４に示すように被探傷材１が後退した場合は、その
時点で、画像表示を一旦中止し、被探傷材１が前進し
て、後退を開始した位置を超えたならば、再び描画を開
始する。なお、図１４（ｂ）に示すように、被探傷材１
の搬送方向に合わせて描画を随時行うようにしても構わ
ない。この場合、同図の斜線部分が重ね書きされること
になる。

【００４７】また、画面の上側領域には、図１３に示す
ように、コイル情報、日付、時刻等が表示される。画面
の下側領域には、探傷情報等が表示される。探傷情報と
しては、探傷感度、ゲートの起点、終点、ＰＲＦ、警報
レベル、ＡＣＭレベル、超音波の入射角、探触子の型式
などがある。

【００４８】また、本実施形態では、外部操作に応じ
て、以下に示す様々な情報を画面に表示することができ
る。なお、図面の煩雑化を避けるため、１チャンネルに
着目して説明を進める図１５では、描画の進行に合わせ
てカーソルバー４５０が右方向に延びていく。このよう
なカーソルバー表示を行えば、描画の進行の度合いが一
目瞭然となる。

【００４９】図１６では、欠陥ゲートの範囲を通常の画
像に重ねて表示している。

【００５０】このモードでは、ゲートの外側は、白黒階
調表示され、ゲートの内側は、カラー階調表示される。
Ｔは、Ｔエコー、Ｆは、Ｆエコー、Ｂは、Ｂエコーであ
る。

【００５１】このようにゲート範囲を色分けすれば、ユ
ーザは、ゲートの範囲が正しく設定されているかどう
か、また、ゲートの外側に欠陥が存在するか否か等を目
視により確認することができる。

【００５２】図１７では、ＡＣＭ警報表示バー４５１を
設けている。ＡＣＭ警報が探傷器１００から出力された
場合、その位置は、ＡＣＭ警報表示バー４５１にて色分
け表示される。ここでは、ＡＣＭ警報が発生した位置が
警報色（赤、黄色などが好ましいが、バーの地色と異な
れば特に限定されない）に塗りつぶされる。ＡＣＭ警報
が発生した位置がわかれば、検査の信頼性が向上する。

【００５３】図１８では、板幅方向の区分表示を実施し
ている。

【００５４】区分は、あらかじめ、板幅方向に一または
複数個設けられ、検出した欠陥は、この区分単位にカウ
ントされる。欠陥の計数処理は、データ処理装置３００
の制御回路３６０で実行される。同図では、４区分が設
定されているが、区分数については、画像処理装置４０
０側でユーザが任意に決めることができる。また、同図
では、区画線と共に、画面左端に区分目盛を表示してい
るが、どちらか一方の表示でも構わない。

【００５５】図２４では、欠陥警報表示バー４５６を設
けている。欠陥警報が探傷器１００から出力された場
合、その位置は、欠陥警報表示バー４５６にて色分け表
示される。ここでは、欠陥警報が発生した位置が警報色
（赤、黄色などが好ましいが、バーの地色と異なれば特
に限定されない）に塗りつぶされる。探傷材内の欠陥に
よるエコーがどれであるかは、欠陥警報の発生位置を見
ればすぐにわかる。なお、欠陥警報表示バー４５６と、
先程のＡＣＭ警報表示バー４５１とは、上下に２段にし
て表示するようにしてもよい。

【００５６】以上、探傷結果のリアルタイム表示機能に
ついて説明したが、画面に表示した画像データは所定の
タイミングでＨＤに記憶される。

【００５７】ここで、ＨＤに記憶されるデータ量につい
て考察する。例えば、１コイルの長さが２０００ｍの被
探傷材１の全２次元画像データを記憶する場合、１ＣＨ
当たり２００×５００ドットで２ＣＨ、長手方向データ
圧縮が１０ｍｍの条件下では、１コイルの記録ライン数
は、２０００（ｍ）×１０００（ｍｍ）／１０（ｍｍ）
で計２０００００ラインとなり、このときの容量は、２
０００００（ライン）×２００（ドット）×２（ＣＨ）
で８０Ｍバイトとなる。なお、ここまでの説明では、デ
ータの圧縮量は、データ数で表現してきたが、ここで
は、便宜上、ｍｍ単位で表した。

【００５８】２次元画像データは、大容量のハードディ
スクであれば、以上のように全て記憶するようにしても
よいが、被探傷材の欠陥を捉えた画像のみを記憶するよ
うにすれば、記憶するデータ量を大幅に削減することが
できる。

【００５９】本実施形態では、所定のタイミングで一画
面ずつＨＤに格納し、この際、図１９（ａ）に示すよう
に、３画面分のデータ（２次元画像データＡ、Ｂ、Ｃ）
が常時ＨＤに格納されるよう、古いものから順に上書き
していく。所定のタイミングとは、画面の１／３に対応
する分だけ被探傷材が進行したタイミングである。

【００６０】そして、欠陥警報が探傷器１００から発せ
られた場合には、警報が終了するまで、画像を格納し続
ける。図１９（ｂ）の場合、警報発生から警報終了ま
で、４画面（２次元画像データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が格納
されることになる。なお、２次元画像データと共に、そ
れに対応する付随情報（欠陥ゲートの表示情報、ＡＣＭ
警報表示バーの表示情報、欠陥警報表示バーの表示情
報、２次元画像の座標情報など）も同時にＨＤに格納さ
れる。２次元画像の座標情報のうち、板幅方向の座標情
報は、音速測定装置５００を用いて測定した音速（また
は、ユーザが指定した音速）と、超音波の送受信に要し
た時間から演算される。２次元画像の座標情報のうち、
長手方向の座標情報は、パルスジェネレータ２００の検
出結果に基づいて算出される。

【００６１】また、本実施形態では、ＨＤに格納された
２次元画像データは、画面に再表示することが可能であ
る。このとき、対応する付随情報も同時に再表示され
る。

【００６２】再表示に際しては、以下に示す情報も表示
することができる。

【００６３】図２０では、２次元画像の座標情報を表示
している。ここでは、縦軸４５２と横軸４５３がクロス
した十字型のカーソルを用いており、各軸は、外部操作
により、画面上で、独立に動かすことが可能である。縦
軸、横軸のクロスポイントは、その座標が数値表示され
る。縦軸側の座標値は、（１ドット当たりの距離）×
（被探傷材の先頭から縦軸までのドット数）で計算さ
れ、横軸側の座標値は、（１ドット当たりの距離）×
（被探材の一方の側面から横軸までのドット数）で計算
される。（１ドット当たりの距離）は、データ圧縮値の
設定内容に応じて変化する。また、画面には、現在表示
している被探傷部材が、全体のどの部分であるのかとい
う情報（例えば、“１０００ｍ”〜“７０００ｍｍ”）
や、探傷部材の板幅（例えば、“４００ｍｍ”）も同時
に表示する。また、図２１に示すように、画面上には、
２次元画像４５５のほか、縦軸４５２が指し示す位置の
板幅方向のエコー高さ４５４も表示される。所望の位置
における板幅方向のエコー高さが見たい場合は、その位
置に縦軸４５２を移動させればよい。

【００６４】また、本実施形態では、図２２および図２
３に示すように、各タイヤ探触子が、互いに外向きに、
かつ、自身の送信側不感帯が相手の探傷範囲に含まれる
ように位置決めされている。このようにすれば、一方の
タイヤ探触子の送信側不感帯は、他方のタイヤ探触子の
探傷範囲でカバーすることができる。不感帯とは、欠陥
ゲートと、これを挾む送信波エコーＴおよび端部エコー
Ｂとの間に生じるもので、送信側不感帯と、端部側不感
帯が存在する。欠陥ゲートを送信波エコーＴや端部エコ
ーＢの直近まで設定すると、各エコーが微動するたびに
欠陥警報が出力することになるため、一般にこのような
不感帯を生じる。なお、各タイヤ探触子を図２２（図２
３）のごとく配置したとしても、各タイヤ探触子の端部
側不感帯については、カバーできない。

【００６５】しかしながら、本実施形態では、前述した
ように欠陥ゲート内のみならず、板幅方向全域に渡って
画像表示されるため、欠陥ゲートの外側であっても、ユ
ーザは肉眼でこの領域を監視することができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、探傷結果を様々な角度
から検証できるため、超音波板波探傷をより有意義なも
のにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
を示したブロック図。

【図２】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
のタイヤ探触子を示した構成図。

【図３】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
の探傷器を示したブロック図。

【図４】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
のタイヤ探触子が受信する超音波エコーに関する説明図
（その１）。

【図５】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
のタイヤ探触子が受信する超音波エコーに関する説明図
（その２）。

【図６】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
のタイヤ探触子が受信する超音波エコーに関する説明図
（その３）。

【図７】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
の画像表示に関する説明図。

【図８】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
におけるデータ圧縮に関する説明図（その１）。

【図９】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形態
におけるデータ圧縮に関する説明図（その２）。

【図１０】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の搬送装置を示した概略構成図。

【図１１】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態のパルスジェネレータから出力されるパルス信号を示
す説明図。

【図１２】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画像処理装置の仕様を示した図。

【図１３】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その１）。

【図１４】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面の描画例を示す説明図。

【図１５】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その２）。

【図１６】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その３）。

【図１７】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その４）。

【図１８】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その５）。

【図１９】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面データの保存方法に関する説明図。

【図２０】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その６）。

【図２１】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その７）。

【図２２】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の２つのタイヤ探触子の配置を示す図（その１）。

【図２３】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の２つのタイヤ探触子の配置を示す図（その２）。

【図２４】本発明に係る板波超音波探傷装置の一実施形
態の画面表示例を示す説明図（その８）。

【符号の説明】

１：被探傷材、２：接触媒質、１００：探傷器、
１１０：タイヤ探触子、１１１：固定軸、１１２：
ホイル、１１３：ゴムタイヤ、１１４：加圧液体、
１２０：振動子、１２１：送信回路、１２２：方
向結合回路、１２３：受信回路、１２４：検波回路、
１２５：ＰＲＦ信号発生回路、１２６：ゲート信号
発生回路、１２７：欠陥ゲート回路、１２８：ＡＣ
Ｍゲート回路、１２９：警報レベル発生回路、２０
０：パルスジェネレータ、２１０：搬送ローラ、２
２０：補正ユニット、３００：データ処理装置、３
１０：Ａ／Ｄ変換回路、３２０：板幅方向用データ圧
縮回路、３３０：長手方向用データ圧縮回路、３４
０：メモリーＡ、３５０：メモリーＢ、３６０、４
１０：制御回路、４００：画像処理装置、４２０：
ハードディスク（ＨＤ）、４３０：ハードディスクド
ライブ（ＨＤＤ）、４４０：ＣＲＴ、４５０：カーソ
ルバー、４５１：ＡＣＭ警報表示バー、４５２：縦
軸カーソル、４５３：横軸カーソル、４５４：エコ
ー高さ表示、４５５：２次元画像、４５６：欠陥警
報表示バー、５００：音速測定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者国井義明東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内 (72)発明者笠井貴正東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に搬送される被探傷材に向けて所
定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波として
前記被探傷材の端面へ伝搬させると共に、前記被探傷材
の各部で反射した反射波を受信して、その結果を信号と
して出力する探触子を少なくとも備えた板波超音波探傷
装置において、前記送信周期毎に得られた前記各信号に基づいて、前記
被探傷材の幅方向および長手方向を座標軸とする２次元
探傷画像情報を生成する画像情報生成手段と、生成された前記２次元探傷画像情報に基づいて前記探触
子の探傷結果を２次元画像として画面に表示し、外部操作に応じて前記２次元画像上を移動するカーソル
を画面に表示し、生成された前記２次元探傷画像情報に基づいて、前記カ
ーソルで指し示された位置の板幅方向のエコー高さを画
面に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする板波
超音波探傷装置。
【請求項２】長手方向に搬送される被探傷材に向けて所
定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波として
前記被探傷材の端面へ伝搬させると共に、前記被探傷材
の各部で反射した反射波を受信して、その結果を信号と
して出力する探触子を少なくとも備えた板波超音波探傷
装置において、前記送信周期毎に得られた前記各信号を、前記被探傷材
の幅方向および長手方向を座標軸とする２次元探傷画像
情報を生成する画像情報生成手段と、前記送信周期毎に得られた前記各信号に対するゲートを
設定すると共に、そのゲート範囲を示すゲート信号を出
力するゲート設定手段と、前記２次元探傷画像情報と前記ゲート信号に基づいて、
前記探触子の探傷結果を前記ゲート範囲と共に２次元画
像として画面に表示する表示手段とを備えたことを特徴
とする板波超音波探傷装置。
【請求項３】長手方向に搬送される被探傷材に向けて所
定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波として
前記被探傷材の端面へ伝搬させると共に、前記被探傷材
の各部で反射した反射波を受信して、その結果を信号と
して出力する探触子を少なくとも備えた板波超音波探傷
装置において、前記探触子と前記被探傷材との音響結合の異常を検出し
て、警報信号を出力する警報手段と、前記送信周期毎に得られた前記各信号を、前記被探傷材
の幅方向および長手方向を座標軸とする２次元探傷画像
情報を生成する画像情報生成手段と、生成された前記２次元探傷画像情報に基づいて前記探触
子の探傷結果を２次元画像として画面に表示し、前記警報手段から出力された前記警報信号を受けて、前
記音響結合の異常が発生した位置を前記画面上に表示す
る表示手段とを備えたことを特徴とする板波超音波探傷
装置。
【請求項４】長手方向に搬送される被探傷材に向けて所
定の送信周期で超音波を送信し、該超音波を板波として
前記被探傷材の端面へ伝搬させると共に、前記被探傷材
の各部で反射した反射波を受信して、その結果を信号と
して出力する探触子を少なくとも備えた板波超音波探傷
装置において、前記送信周期毎に得られた前記各信号に、被探傷材内の
欠陥を示す情報が含まれているか否かを検出して、検出
信号を出力する欠陥検出手段と、前記送信周期毎に得られた前記各信号を、前記被探傷材
の幅方向および長手方向を座標軸とする２次元探傷画像
情報を生成する画像情報生成手段と、生成された前記２次元探傷画像情報に基づいて前記探触
子の探傷結果を２次元画像として画面に表示し、前記欠陥検出手段から出力された前記検出信号を受け
て、被探傷材内の欠陥の位置を前記画面上に表示する表
示手段とを備えたことを特徴とする板波超音波探傷装
置。
【請求項５】請求項１、２、３または４において、前記画面に表示すべき情報を再表示情報として記憶する
記憶手段をさらに備えたことを特徴とする板波超音波探
傷装置。
【請求項６】請求項５において、前記再表示情報の一部として、前記被探傷材内の欠陥を
示す情報が含まれている２次元探傷画像情報を前記記憶
手段に記憶させる手段と、を備えたことを特徴とする板波超音波探傷装置。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５または６におい
て、前記板波の音速を測定する音速測定手段をさらに備え、前記画像情報生成手段は、前記音速測定手段で測定した
音速を基準にして、前記２次元探傷画像情報のうちの板
幅方向に関する情報を生成することを特徴とする板波超
音波探傷装置。