JPS6234101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、欠陥の位置、形状を被検査体の形状
に対応する断面像、又は、平面像をリアルタイム
で表示する超音波探傷装置に関するものである。

従来、断面像又は、平面像を表示する超音波探
傷装置において、画像処理部は断面像又は平面像
を形成、蓄積する部分にアナログ画像メモリを使
用し、超音波探傷器からの出力を直後、アナログ
画像メモリに入力していたため、探触子の走査速
度が変化すると、アナログデ画像メモリの同一場
所に書込む超音波エコー信号の回数が異なり、画
面上で輝度が変化する。そのため、画像上で欠陥
のレベルに応じて評価ができないという欠点があ
つた。

本発明の目的は、探触子の走査速度にかかわら
ず、欠陥レベルに応じて輝度が対応する断面像、
又は、平面像をリアルタイムで表示することので
きる超音波探傷方法とその装置を提供するにあ
る。

本発明は、デイジタル画像メモリが書込み回数
によらず一定の輝度レベルを保ち、高速の信号で
もバツフアメモリを使用すれば、デイジタル画像
メモリを応答させることができる点に注目し、１
回の超音波の送信による反射波を一旦、高速で記
憶し、次の超音波の送信時に、ゆつくり超音波の
軌跡に合わせ、デイジタル画像メモリに再書込み
することで、探触子の走査速度によつて輝度が変
化しない像をリアルタイムで表示するようにした
ものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図に、超音波探傷装置構成図を示す。
探触子１は超音波探傷器３の送信パルス１０１ａ
により被検査体５内に超音波を送信する。この超
音波が欠陥で反射された反射波が、探触子１で電
気信号に変換される。この変換された信号１０１
ｂを超音波探傷器３は、増幅し、超音波エコー信
号１０２として画像処理部４へ出力する。この信
号と位置検出器２からの探触子１の２次元位置を
示す２次元位置信号１０４及び、探触子１からの
探触子１の探傷角度を示す探傷角度信号１０５に
より、画像処理部４では選択された断面像又は、
平面像を作成する。第２図に、本発明の一実施例
である画像処理部の構成を、第３図ａ，ｂ，ｃ
に、探傷角度一定の場合の断面像作成動作説明
図、第４図ａ，ｂ，ｃに、探傷角度可変の場合の
断面像作成動作説明図、第５図ａ，ｂ，ｃに、探
傷角度一定の場合の平面像作成動作説明図、第６
図に、探傷角度可変の場合の補正説明図、第７図
に、画像処理の動作タイムチヤート第８図ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅにデイジタル画像メモリ動作説明
図、第９図に、マイクロコンピユータの動作フロ
ー、第１０図に、データ転送制御回路の動作フロ
ーを示す。以下、これらの図に従い、詳細な動作
を説明する。第２図において、マイクロコンピユ
ータ１１より、同期信号１０３を超音波探傷器３
に出力される。この結果、バツフアメモリ７に超
音波エコー信号１０２が入力される。バツフアメ
モリ７はこのエコー信号をデイジタル化し、一旦
記憶する。同時にマイクロコンピユータ１１には
探傷角度１０５が入力され、偏向回路８には２次
元位置信号１０４が入力される。上記入力信号よ
りバツフアメモリ７に取込まれたデータを、デー
タ転送制御回路１０の制御によりデイジタル画像
メモリ９上に展開する。この展開に際しては、偏
向回路８により、選択された像の種類、探触子の
位置及び、超音波の軌跡に対応する様に、展開さ
れる。そしてデイジタル画像メモリ９からテレビ
信号２０１として読出し、表示器６に断面像又は
平面像を表示する。次に、上記、偏向回路８によ
る画像の展開方法について説明する。第３図ａ，
ｂ，ｃは、探傷角度が一定で断面像表示を選択し
た場合の説明図である。第３図ａは被検査体５上
での探触子１による探傷状況を示す。第３図ｂ
は、デイジタル画像メモリ上での偏向回路８の制
御信号出力をアナログ的に記述したものであり、
第３図ｃは探傷結果の画像を表わしたものであ
る。Ｘが画面の左右方向の制御を示し、Ｙが画面
の上下方向の制御を示す。

第３図ａにおいて探触子１は、角度θで被検査
体５内を進む超音波を送信している。又、位置信
号は２次元であるが、断面像選択の為、１次元位
置信号のみが使用される。上述の様に、超音波は
θの角度を持つてＺのように進行するので、断面
像作成上は、Ｘ方向の制御はｘ＋Zsinθとする必
要がある。同様にＹ方向の制御はZcosθとな
る。第４図ａ，ｂ，ｃは、位置を一定として探傷
角度を変化された時に断面表示を選択した場合の
説明図である。この場合θが変化する事により断
面像作成のＸ方向、Ｙ方向の制御がそれぞれZsin
θ，Zcosθで変化させる必要がある。上述の第
３図ａ，ｂ，ｃと第４図ａ，ｂ，ｃの状態は、同
時に動作可能であり、Ｘ方向はｘ＋Zsinθ，Ｙ方
向はZcosθで制御すれば良いことが判る。次
に、平面像を選択した場合を第５図ａ，ｂ，ｃに
示す。第５図の場合、探傷角度を一定とした場合
である。第５図ａ，ｂ，ｃにおいて探触子１は被
検査体５の上面を破線の様に走査する。この探傷
条件の場合、上方より見た平面像を作成するに
は、画像上Ｘ方向の制御は、ｘ＋Zcosθ、Ｙ方
向の制御はｙとなる。この制御は、断面像におけ
る超音波の路程による深さ方向の情報Zcosθを
０としたものとなる。次に探傷角度の変化による
詳細な補正について、第６図にて説明する。第６
図において、超音波は、探触子１内の超音波送受
波子１２より発せられ、被検査体表面Ｓ点で屈折
する。この為、断面像又は、平面像を作成する場
合に、下記の補正をする必要がある。第１は、探
傷角度検出は、直接屈折角θを検出できないの
で、入射角ｉより音速の違いから補正し、算出す
る必要がある。第２は、探傷角度により探触子１
の基準位置Ｍと、超音波入射点Ｓの位置が異なつ
てくる。第３は、取込むエコーの探触子１内の路
程値が異なつてくる。以上の補正は、前述のマイ
クロコンピユータ１１により探傷角度信号１０５
により行なわれ、前述の偏向信号回路及びバツフ
アメモリを制御する。次に、第７図により全体の
タイムチヤートを説明する。第７図中のａは、デ
ータ転送制御回路からの同期信号１０３であり、
この同期信号１０３により、超音波探傷器３が駆
動され、第７図中のｂに示す超音波エコー信号１
０２が得られる。第７図中のｃは、バツフアメモ
リ７の書込み期間を示し、Ａ，Ｃの周期にてバツ
フアメモリ７に超音波エコー信号１０２がデイジ
タル化され取込まれる。第７図中のｄは、マイク
ロコンピユータ１１の主な動作状態を示し、第９
図の動作フローに示す処理を実行し、Ｂの周期に
おける画像書込みの制御データを作り出す。第７
図中のｅは、バツフアメモリ７からのデータ読出
し期間を示し、Ａの周期で取込まれたデータがＢ
の周期で読み出す事となる。第７図中のｇは、デ
ータ転送制御回路１０からのデータ転送制御クロ
ツクで、Ａの周期で確定した制御データにより、
偏向回路８及びバツフアメモリ７を動作させ、デ
イジタル画像メモリ９のデータを転送させる。

第７図中のｆは、バツフアメモリ７より読み出
されたデイジタル化された超音波エコー信号デー
タであり、ｈ及びｉは、偏向回路による画像上の
展開アドレスにあたる。データ転送制御クロツク
の１ケごとに第１０図の動作フローが実行され、
バツフアメモリ７内のデータが１ケずつ転送制御
される。

今、第７図のＡの周期で取込まれたｉ，ｊとい
うエコーについて、Ｂの周期でデイジタル画像メ
モリに書込む場合、偏向回路８のアドレス出力、
Ｙアドレス出力は、それぞれ、Ｘ_i，Ｙ_i，Ｘ_j，Ｙ
_jとなる。この出力は、第３図ａ，ｂ，ｃ等のｘ
＋Zsinθ，Zcosθにあたるもので、第９図の動作
フローで偏向制御データとして計算されsinθ，
cosθ等の形で、第７図のＡの刺期で、偏向回路
に制御信号として出力されている。Ｘ_i，Ｙ_i，Ｘ
_j，Ｙ_jのアドレスはそれぞれ、第８図ｂ，ｃで示
すｎビツトのデータで表わせる。又、バツフアメ
モリ７からの出力は、アナログデイジタル変換し
た結果として、ｍビツトのデータとして表わせ
る。バツフアメモリ７は、第８図ｅに示す様にｍ
ビツトのデータがｌビツト列準備され、順次、１
番目より取り出すこととなる。上記第８図ｂ，ｃ
で示されるデイジタル画像メモリ９上での位置
は、第８図ａのＸ_i，Ｙ_i，Ｘ_j，Ｙ_jとなる。この
位置に、バツフアメモリ７のデータである第８図
ｄを書込む。この１データ転送の手順が、第１０
図の動作フロー１回の動作である。以上の手順を
次々と実行し、バツフアメモリ７のｌビツト分転
送すれば、断面像又は、平面像の超音波の路程に
沿つた１ライン分の超音波エコーデータが画像上
に展開される。

このデイジタル画像メモリをテレビ信号２０１
として順々に読出し、モニタテレビ６で表示す
る。第９図に、第７図中のｄにてマイクロコンピ
ユータ動作状態における動作フローを示す。マイ
クロコンピユータ１１は、同期信号１０３を出力
し、超音波の入射角度、第６図におけるｉを入力
する。この入射角度から、探触子１及び被検査体
５の超音波音速により屈折角度、第６図における
θを計算する。これにより、超音波エコー取込み
タイミング、第６図におけるTS間の補正値を計
算する。さらに、選択された画像に従う偏向方向
の値、第３図ａにおけるsinθ，cosθを計算す
る。さらに、第６図におけるMS間の距離補正を
偏向開始位置計算として実施する。以上の結果を
偏向回路８に制御信号として出力する。尚、探触
子１の位置は、偏向回路８により処理されるが、
マイクロコンピユータ１１に入力し、第９図内の
偏向開始位置計算で処理する構成も考えられる。
次に第１０図によつて、第７図のＢ周期での１デ
ータ転送手順について述べる。第１０図の動作は
フローは、バツフアメモリ７の１データを転送す
る動作フローであり、第７図中のｇで示すクロツ
クごとに１データ転送される。第７図中のｇのク
ロツクにより、偏向回路８で示される偏向回路ア
ドレスＸ及びＹがデータ転送制御回路１０に取込
まれる。この動作は、第７図中で示すｈ，ｉにお
けるＸ_i，Ｙ_iを読み出すことにあたる。次に、バ
ツフアメモリ７から記憶された超音波エコーデー
タを読み出し、上記、偏向アドレスＸ及びＹで指
定されたデイジタル画像メモリの所定の位置に、
超音波エコーデータを１データ書き込む。後は、
それぞれ偏向回路８及びバツフアメモリ７の値及
び、読み出し位置を更新して、１データの転送を
終了する。

本発明によれば、探触子の走査速度によらず１
回の超音波の送受信の間に超音波信号の強度に応
じた輝度で、断面像又は、平面像を表示すること
ができ、また、１回の超音波の送受信で画面上に
充分な輝度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波探傷装置の全体
構成図、第２図は、第１図に示された画像処理部
４の構成を示すブロツク図、第３ａ，ｂ，ｃは第
１図の装置において探傷角度が一定で断面像表示
を選択した場合の例を示し、第３図ａはその場合
の被検査体内の超音波進行状況図、第３図ｂは偏
向回路の制御信号出力をアナログ的に示した図、
第３図ｃは探傷結果の画像を表わした図、第４図
ａ，ｂ，ｃは第１図の装置において探傷子の位置
を一定として探傷角度を変化された時に断面表示
を選択した場合の例を示し、第４図ａはその場合
の被検査体内の超音波進行状況図、第４図ｂは偏
向回路の制御信号出力をアナログ的に示した図、
第４図ｃは探傷結果の画像を表わした図、第５図
ａ，ｂ，ｃ第１図の装置において探傷角度を一定
にして平面像を選択した場合の例であつて、第５
図ａはその場合の被検査体内の超音波進行状況
図、第５図ｂは偏向回路の制御信号をアナログ的
に示した図、第５図ｃは探傷結果の画像を表わし
た図、第６図は本発明の実施例における探傷角度
による補正説明図、第７図は本発明の実施例にお
ける動作タイムチヤート図、第８図ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅは本発明の実施例におけるデイジタル画像
メモリ書込みの説明図であつて、第８図ａはデイ
ジタル画像メモリ上での信号位置表示図、第８図
ｂは第８図ａのメモリ位置のＸ_iデータ表示例
図、第８図ｃは同じくＹ_iデータ表示例図、第８
図ｄはバツフアメモリのデータ表示例図、第８図
ｅはバツフアメモリに準備されたビツト列の例示
図、第９図は本発明の実施例におけるマイクロコ
ンピユータの動作フロー図、第１０図は本発明の
実施例におけるデータ転送制御回路の動作フロー
図である。 １…探触子、２…位置検出器、３…超音波探傷
器、４…画像処理部、５…被検体、６…モニタテ
レビ、７…バツフアメモリ、８…偏向回路、９…
デイジタル画像メモリ、１０…データ転送制御回
路、１１…マイクロコンピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波を送受信する探触子、この探触子の２
   次元の位置を検出する位置検出器、前記探触子を
   駆動し、超音波信号を増幅する超音波探傷器及
   び、前記位置検出器よりの２次元位置信号と前記
   探触子の探傷角度から被検査体の断面像又は、平
   面像を表示する画像処理を行う超音波探傷におい
   て、前記位置検出器より前記探触子の２次元位置
   信号を偏向回路に取込み、前記探触子より探傷角
   度を演算回路に取込み、これらの取込み動作と同
   時に、前記超音波探傷器からの超音波エコー信号
   を一旦、バツフアメモリに記憶し、次に、上記２
   次元位置信号と探傷角度から断面上又は、平面上
   における該探触子の位置と、該超音波エコーの伝
   搬経路に等価なアドレス信号を偏向回路にて発生
   させ、該アドレス信号と同期して、該超音波エコ
   ー信号を上記バツフアメモリから読み出し、上記
   アドレス信号で定められたデイジタル画像メモリ
   のアドレスに再び記録し、その記録をテレビ標準
   信号で読み出すことを特徴とする超音波探傷方
   法。 ２ 超音波を送受信する探触子、この探触子の２
   次元の位置を検出する位置検出器、前記探触子を
   駆動し、超音波信号を増幅する超音波探傷器及
   び、前記位置検出器よりの２次元位置信号と前記
   探触子の探傷角度から被検査体の断面像又は、平
   面像を表示し、欠陥を識別可能とする画像処理部
   から成る超音波探傷装置において、断面像、平面
   像の選択設定をし、前記探触子の探傷角度信号を
   入力する演算回路及び、前記超音波探傷器の出力
   をアナログデイジタル変換し、一時、記憶するバ
   ツフアメモリ、前記演算回路からの制御と、前記
   探触子の２次元位置信号より、探触子の位置及
   び、超音波の軌跡に対応する画像上での書込み開
   始点及び、書き込み方向及び位置を決める信号を
   作り出す偏向回路及び、前記バツフアメモリから
   の信号と、前記偏向回路の信号により断面像又
   は、平面像を蓄積するデイジタル画像メモリ及
   び、前記偏向回路と前記バツフアメモリを制御
   し、順次、前記バツフアメモリのデータを前記デ
   イジタル画像メモリ上に断面像又は、平面像とし
   てデータ転送させるデータ転送制御回路及び、前
   記デイジタル画像メモリからの信号により断面像
   又は、平面像を表示する表示器より構成される画
   像処理部を備えたことを特徴とする超音波探傷装
   置。