JPWO2011043050A1 - 超音波探傷検査の判定支援装置、判定支援方法、判定支援プログラム、及び該判定支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

本発明に係る判定支援装置(２０)は、第１の検査指標のデータに応じた第１平面画像を生成する第１画像生成部(２１)と、第２の検査指標のデータに応じた第２平面画像を生成する第２画像生成部(２２)と、第１及び第２平面画像を微分処理して第１及び第２微分画像を生成する微分処理部(２３)と、第１及び第２微分画像を二値化処理して第１閾値以上の第１領域及び該閾値未満の第２領域からなる第１二値化画像、及び第２閾値以上の第３領域及び該閾値未満の第４領域からなる第２二値化画像を生成する二値化処理部(２４)と、第１及び第２二値化画像に基づいて判定画像を生成する判定画像生成部(２５)と、を備える。

Description

本発明は、超音波探傷装置が得た複数種の検査指標に関するデータに基づいて、複合材部品の良否判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷検査の判定支援装置及び判定支援方法に関する。また、コンピュータに該方法を実行させるための判定支援プログラム、及び該判定支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。

航空機体を構成する部品の材料の一つとしてＦＲＰ等の複合材が広く利用されている。また、複合材部品の内部欠陥を非破壊で検査して該部品の良否を判定するために、超音波探傷装置が広く利用されている（例えば特許文献１参照）。

超音波探傷装置を利用した探傷検査に際しては、探触子を複合材部品の表面に沿って走査しながら探触子より超音波を発生させる。超音波は複合材部品の内部を進み、複合材部品の底面又は内部の欠陥部位に到達するとそこで反射して探触子へと戻る。超音波探傷装置は、探触子での反射音波の受信に基づき、反射音波の強度や超音波の発生から受信までに要した音波の伝播時間（以下「ＴＯＦ」という）等の複数種の検査指標に関するデータを獲得する。

判定支援装置は、これらデータに基づいて複合材部品の内部を可視化する判定画像を生成する。この判定画像には、例えば反射音波の強度に応じてグラデーション表示した平面画像（以下「Ｃ−ＡＭＰ画像」という）や、ＴＯＦと音速より得られる反射源の深さに応じてグラデーション表示した平面画像（以下「Ｃ−ＴＯＦ画像」という）等が含まれる。検査員は、これら複数の画像を参照しながら複合材部品にどの種類の内部欠陥がどの程度存在するのかを特定し、以って複合材部品の良否を判定する。

また、非特許文献１において、白黒濃淡画像で表したＣ−ＡＭＰ画像とカラー画像で表したＣ−ＴＯＦ画像を重ね合わせ、カラー濃淡画像の判定画像を生成することが発表されている。

特開２００５−０３１０６１号公報

D. Lines, J. Skramstad, and R. Smith: "RAPID LOW-COST, FULL-WAVEFORM MAPPING AND ANALYSIS WITH ULTRASONIC ARRAYS", 16th WCNDT-World Conference on NDT (2004)

しかし、Ｃ−ＡＭＰ画像及びＣ−ＴＯＦ画像はグラデーション表示されているため、内部欠陥と思しきものが所定の階調で表示されている場合、その階調で表示される部分が欠陥部位であるか健全部位であるかを特定することが難しい。

また、複合材部品は金属部品と比べ、超音波探傷装置が得たデータから内部欠陥の存在を正確に特定することが難しいとされている。複合材部品の内部欠陥の種類には、例えば剥離（デラミネーション）、ボイド（空孔）、ポロシティ（空隙）、異物介在（インクルージョン）等があるが、ポロシティは一般に明確な欠陥からの反射信号が現れず、部品底面の反射音波の強度の減衰量に基づいて特定されるため、ポロシティをＣ−ＴＯＦ画像を参照して特定することは難しい。他方、介在する異物の種類によって音波の反射強度が異なることから、音波の反射強度が低いタイプの異物が混入した場合はこれをＣ−ＡＭＰ画像を参照して特定することが難しい。また、剥離やボイドはＣ−ＡＭＰ画像とＣ−ＴＯＦ画像の両方に現れる傾向があるため、２つの画像の同じ箇所に内部欠陥と思しきものが現れていることに基づいてその箇所に剥離又はボイドが生じていると推定することができる。

このような状況の下で行われる従来の良否判定の作業において、検査員は、グラデーション表示されたＣ−ＡＭＰ画像とＣ−ＴＯＦ画像を別個に目視で確認することを強いられている。よって、内部欠陥の見落とし等の誤検査を無くすには検査員に高い技量・熟練度が要求されることとなる。

また非特許文献１において発表された手法によって生成された判定画像を参照しても、欠陥種類の分類や欠陥を定量的に評価することは難しく、正確な良否判定を行うには検査員の熟達が必要となる。さらに、Ｃ−ＡＭＰ画像とＣ−ＴＯＦ画像に閾値を設けて２値化し、それらを組み合わせて判定画像を作成したとしても、部品形状やその他の要因により擬似欠陥が多数表示され、真の欠陥を見つけることが容易ではなかった。

そこで本発明は、複合材部品の超音波探傷検査に要する作業負荷を軽減し、且つ良否判定の作業を検査員の技量に左右されにくくすることを目的としている。

本発明は上記事情に鑑みてなされており、本発明に係る超音波探傷検査の判定支援装置は、超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品の良否判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷の判定支援装置であって、第１の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成する第１画像生成部と、第２の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第２平面画像を生成する第２画像生成部と、前記第１平面画像及び前記第２平面画像を微分処理し、微分値に応じてグラデーションを異ならせた第１微分画像及び第２微分画像を夫々生成する微分処理部と、前記第１微分画像及び前記第２微分画像を二値化処理し、第１閾値以上の第１領域及び該第１閾値未満の第２領域からなる第１二値化画像と、第２閾値以上の第３領域及び該第２閾値未満の第４領域からなる第２二値化画像とを夫々生成する二値化処理部と、前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像に基づいて前記判定画像を生成する判定画像生成部とを備えることを特徴としている。

また、本発明に係る超音波探傷検査の判定支援方法は、超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品の良否判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷の判定支援方法であって、第１の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成するステップと、第２の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第２平面画像を生成するステップと、前記第１平面画像及び前記第２平面画像を微分処理し、微分値に応じてグラデーションを異ならせた第１微分画像及び第２微分画像を夫々生成するステップと、前記第１微分画像及び前記第２微分画像を二値化処理し、第１閾値以上の第１領域及び該第１閾値未満の第２領域からなる第１二値化画像と、第２閾値以上の第３領域及び該第２閾値未満の第４領域からなる第２二値化画像とを夫々生成するステップと、前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像に基づいて前記判定画像を生成するステップとを有することを特徴としている。

本発明に係る超音波探傷検査の判定支援プログラムはコンピュータに上記方法を実行させるものである。本発明に係るコンピュータ読取可能な記録媒体は該判定支援プログラムを記録したものである。

このような装置、方法及びプログラムによると、第１二値化画像には、第１平面画像を参照して検知可能な内部欠陥のエッジが第１領域となって現れ、その他の部位が第２領域となって現れる。第２二値化画像にも同様にして内部欠陥のエッジが第３領域となって現れ、その他の部位が第４領域となって現れる。よって、二値化処理のための閾値を適切に設定することによって、検査員は複合材部品の欠陥部位と健全部位とを容易に特定することができるようになる。

また、前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像を重ね合わせることによって前記判定画像を生成し、前記判定画像のうち前記第１領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第１領域及び前記第４領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第４領域が重なる領域とが互いに識別可能となっていることが好ましい。これにより、第１及び第２二値化画像を重ね合わせてなる判定画像において、第１及び第２領域と第３及び第４領域との重なり合いの態様が識別可能となる。よって、第１平面画像及び第２平面画像の両方に現れる内部欠陥のエッジと、第１平面画像のみに現れる内部欠陥のエッジと、第２平面画像のみに現れる内部欠陥のエッジと、健全部の領域とを１つの判定画像で識別可能となる。

なお、一定板厚等の単純形状の部品においては、第１及び第２平面画像のいずれか一方を微分処理した後に二値化処理した画像と、第１及び第２平面画像のうちの他方をそのまま二値化処理した画像とを組み合わせることにより、有用な判定画像を得ることも可能となる。

また、複合材部品の内部欠陥のうちポロシティの程度を判定する判定画像を生成するに際しては、反射音波の信号強度のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成するステップと、前記第１平面画像における複合材部品の底面部位からの反射音波が得られない領域において、その領域周辺の複合材部品の板厚のデータに基づき、当該領域の板厚のデータを補間するステップと、前記領域において補間された板厚のデータと、複合材部品の底面部位からの反射音波の信号強度とポロシティの存在部位からの反射音波の信号強度との差とに基づいて、ポロシティの存在の程度を導出するステップと、を有することを特徴とする方法を用いると有用である。

以上のように本発明によれば、複合材部品の超音波探傷検査に要する作業負荷を軽減することができ、検査員の技量に左右されにくい良否判定を行わせることができる。本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

図１は、本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の構成図である。 図２は、図１に示す超音波探傷装置を利用した探傷検査の概念図である。 図３は、図１に示すコンピュータの構成を示すブロック図である。 図４は、図３に示すコンピュータの構成を機能面から示すブロック図である。 図５は、図３に示すコンピュータに実行させる判定支援プログラムの手順を示すフローチャートである。 図６（ａ）は、図４に示す第１画像生成部により生成されるＣ−ＡＭＰ画像を示す図であり、図６（ｂ）は、図４に示す第２画像生成部により生成されるＣ−ＴＯＦ画像を示す図である。 図７（ａ）は、図４に示す微分処理部により生成されるＣ−ＡＭＰ微分画像を示す図、図７（ｂ）は、図４に示す微分処理部により生成されるＣ−ＴＯＦ微分画像を示す図である。 図８（ａ）は、図４に示す二値化処理部により生成されるＣ−ＡＭＰ二値化画像を示す図、図８（ｂ）は、図４に示す二値化処理部により生成されるＣ−ＴＯＦ二値化画像を示す図である。 図９は、図４に示す判定画像生成部により生成される判定画像を示す図である。 図１０は、図９に示す判定画像の表示態様と、内部欠陥の種類との関係を示す図である。 図１１は、図４に示す第１画像生成部が行う端縁付近のデータを補正する処理の概念図である。 図１２は、図３に示すメモリ領域に記憶される空隙率変換グラフである。 図１３は、図３に示すメモリ領域に記憶される検査条件適用マップである。 図１４は、空隙率の大小を表示するコンター図の一例である。

以下、これら添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に示す超音波探傷装置１は、超音波の発生及び反射音波の受信を行う探触子２と、探触子２での反射音波の受信に基づいて検査用のデータを生成する処理部３と、画像を表示可能なディスプレイ４とを有している。探触子２は、発生用と受信用とで一体であっても別個であってもよい。処理部３は後述するようにコンピュータ５を構成する機能ブロックの一つである。

この超音波探傷装置１を用いて複合材部品５０の探傷検査を行うときには、探触子２を複合材部品５０の表面５１に沿って走査する。探触子２は例えば表面５１と平行な平面内で走査される。この走査中に、探触子２から複合材部品５０の表面５１側から底面５２側に向かって超音波を発生させる（矢印ＵＷ参照）。発生した超音波は複合材部品５０の内部を厚み方向に進んでいく。

図２に示すように、通常、超音波の進路上に欠陥が存在しなければ超音波は複合材部品５０の底面５２で反射する（矢印ＵＷ１参照）。進路上に内部欠陥５３が存在していれば超音波はその欠陥部位で反射する（矢印ＵＷ２参照）。反射音波は再び複合材部品５０の内部を表面５１側に向かって厚み方向に進んでいき、探触子２（図１参照）で受信される。

図１に示すように、処理部３は、探触子２での受信に基づき、複数種の指標に関するデータを生成する。例えば反射音波の信号強度（振幅）のデータ、及び超音波の発生から反射音波の受信までに要したＴＯＦのデータを探触子２の走査位置毎に生成する。

信号強度に関し、欠陥部位における反射音波の信号強度と、底面５２における反射音波の信号強度とが異なる場合がある。よって、走査位置毎の信号強度のデータを参照すれば、走査領域内のどの位置に内部欠陥が存在するのかを検知することができる。他方、ＴＯＦに関し、欠陥部位では超音波が底面に到達する前に反射するため、健全部位に比べてＴＯＦが短くなる。よって、走査位置毎のＴＯＦのデータを参照すれば、走査領域内のどの位置に内部欠陥が存在するのかを検知することができる。また、ＴＯＦと音速とから超音波の進行距離を求めることができるため、内部欠陥が複合材部品５０の厚み方向のどの位置に存在するのかを検知することもできる。

複合材の代表例であるＦＲＰは板状の繊維層を積層接着してなり、その内部欠陥の種類としては剥離、ボイド、ポロシティ及び異物介在等がある。課題の項で前述したように、ポロシティはＴＯＦのデータを参照してもその存在を発見することが難しく、反射音波の強度が低い異物介在は信号強度のデータを参照してもその存在を発見することが難しい。ＦＲＰの内部欠陥を正確に特定するのは煩雑であることから、本発明の実施形態においては、処理部３を有するコンピュータ５に、内部欠陥の種類及び程度の特定の容易化に資する判定画像を生成する判定支援装置２０が含まれている。

図３に示すように、コンピュータ５はバス６を介して相互接続されたＣＰＵ７、ＲＯＭ８、ＲＡＭ９、入力インターフェース１０、出力インターフェース１１、及びドライバ１２を有している。入力インターフェース１０には探触子２が接続され、探触子２の反射音波の受信に基づく情報がコンピュータ５に入力され、適宜その情報がＲＡＭ９に記憶される。出力インターフェース１１にはディスプレイ４が接続されており、ＣＰＵ７によって生成された画像情報をコンピュータ５からディスプレイ４に出力可能となっている。ディスプレイ４はコンピュータ５からの画像情報を表示可能となっている。

ＲＯＭ８及びＲＡＭ９にはＣＰＵ７に実行させるためのプログラムが記録される。このようなプログラムとして、例えば探触子２からの入力情報を適宜処理して反射音波の信号強度のデータやＴＯＦのデータを走査位置毎に獲得するためのデータ生成プログラム、及びこれらデータに基づいて上記判定画像を生成するための判定支援プログラム等が挙げられる。

判定支援プログラムをコンピュータ５に提供するための手法は特に限定されない。判定支援プログラムは、インターネット等の電気通信回線（図示せず）を通じてコンピュータ５に提供されてもよく、このように提供されたプログラムが所定のインストールの手順を踏んでメモリ領域に記録されてもよい。また、コンピュータ５はドライバ１２においてＣＤやＤＶＤ等の記録媒体１５に記録されたプログラムを読取可能である。このため、記録媒体１５に記録された判定支援プログラムを、所定のインストールの手順を踏んでメモリ領域に記録することもできる。

図４に示すように、コンピュータ５は、データ生成プログラム及び判定支援プログラムを夫々実行し得ることに基づいて、その機能ブロックとして処理部３及び判定支援装置２０を有していると言える。また、判定支援装置２０は、判定支援プログラムの手順の内容に基づいて、その機能ブロックとして第１画像生成部２１、第２画像生成部２２、微分処理部２３、二値化処理部２４、及び判定画像処理部２５を有していると言える。つまり、これら機能ブロック２１〜２５の作用は、判定支援プログラムによって指示される各手順の内容と等価の関係にある。

以下、図５に示す判定支援プログラムが指示する手順（即ち本発明に係る判定支援方法）を説明する。まず、ステップＳ１において、コンピュータ５の第１画像生成部２１が、処理部３によって生成された走査位置毎の反射音波の信号強度のデータに基づいて「Ｃ−ＡＭＰ画像」を生成する。ステップＳ２において、第２画像生成部２２が、処理部３によって生成された走査位置毎のＴＯＦのデータに基づいて「Ｃ−ＴＯＦ画像」を生成する。なお、ステップＳ１とステップＳ２の順序は特に限定されない。

図６（ａ），（ｂ）に例示するように、Ｃ−ＡＭＰ画像及びＣ−ＴＯＦ画像は何れも探触子の走査範囲に対応した平面画像となっている。また、Ｃ−ＡＭＰ画像及びＣ−ＴＯＦ画像はグラデーションが付いている。なお、図６ではグラデーションの形態として黒−白グラデーションを適用する場合を例示するが、その他の形態（例えばスペクトルのグラデーション等）を適用してもよい。また、階調数も特には限定されない。

Ｃ−ＡＭＰ画像は、各走査位置に対応する画素の夫々に対して反射音波の信号強度の値が小であるときほど濃色を割り当てるようにして生成され、これにより全体としてグラデーションが付いた平面画像となる。検査時のパラメータにもよるが、典型的に言って反射音波の信号強度は欠陥部位で反射したときのほうが底面で反射したときよりも大きくなるため、Ｃ−ＡＭＰ画像を参照すると淡色が割り当てられた画素に対応する走査位置において何らかの内部欠陥が生じているものと推定される。他方、Ｃ−ＴＯＦ画像は、各走査位置に対応する画素の夫々に対してＴＯＦの値が小であるときほど濃色を割り当てるようにして生成され、これにより全体としてグラデーションが付いた平面画像が生成されるようになる。典型的に言ってＴＯＦは欠陥部位で反射したときのほうが底面で反射したときよりも短くなるため、Ｃ−ＴＯＦ画像を参照すると濃色が割り当てられた画素に対応する走査位置において何らかの内部欠陥が生じているものと推定される。

次に、ステップＳ３において、微分処理部２３が、Ｃ−ＡＭＰ画像を微分処理して「Ｃ−ＡＭＰ微分画像」を生成し、Ｃ−ＴＯＦ画像を微分処理して「Ｃ−ＴＯＦ微分画像」を生成する。

図７（ａ），（ｂ）に例示するように、Ｃ−ＡＭＰ微分画像及びＣ−ＴＯＦ微分画像はグラデーションが付いている。Ｃ−ＡＭＰ微分画像及びＣ−ＴＯＦ微分画像は何れも、隣接画素間のグラデーション変化が大であるほど濃色を割り当てるようにして生成され、これにより全体としてグラデーションが付いた平面画像となっている。よって、大略的には、Ｃ−ＡＭＰ微分画像及びＣ−ＴＯＦ微分画像においては、元の平面画像において淡色で塗られた領域、即ち内部欠陥が生じていると推定される領域のエッジが濃色で表示されることとなる。

次に、ステップＳ４において、二値化処理部２４は、Ｃ−ＡＭＰ微分画像を二値化処理して「Ｃ−ＡＭＰ二値化画像」を生成し、Ｃ−ＴＯＦ画像を二値化処理して「Ｃ−ＴＯＦ二値化画像」を生成する。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像及びＣ−ＴＯＦ二値化画像は、元の微分画像の各画素の階調が閾値以上であるか閾値未満であるかを区別し、閾値以上の画素と閾値未満の画素とを識別可能とするようにして生成され、これにより全体として二色からなる平面画像となる。よって、大略的にいって、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像及びＣ−ＴＯＦ二値化画像においては、元の微分画像よりもエッジが鮮明に表示される。

次に、ステップＳ５において、判定画像処理部２５が、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像とＣ−ＴＯＦ二値化画像とを重ね合わせて判定画像を生成する。ここで、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像を構成する画素のうち閾値以上であると判定された画素を「第１画素」、閾値未満であると判定された画素を「第２画素」とし、Ｃ−ＴＯＦ二値化画像を構成する画素のうち閾値以上であると判定された画素を「第３画素」、閾値未満であると判定された画素を「第４画素」とする。

図９に示すように、判定画像生成部２５は、２つの二値化画像を重ね合わせて判定画像を生成するに際し、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像の第１画素とＣ−ＴＯＦ二値化画像の第３画素とが重なり合う領域と、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像の第１画素とＣ−ＴＯＦ二値化画像の第４画素とが重なり合う領域と、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像の第２画素とＣ−ＴＯＦ二値化画像の第３画素とが重なり合う領域と、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像の第２画素とＣ−ＴＯＦ二値化画像の第４画素とが重なり合う領域とを互いに識別可能にする。

「識別可能にする」とは、上記４つの領域を互いに異なる色で表示したり、互いに異なる模様で表示したりするなどして、判定画像をディスプレイ４上に表示したときに検査員が目視でこれら４つの領域を容易に見分けられるようにすることを意味する。

図１０には、互いに識別可能に表示され得る４つの領域と、複合材部品５０の内部欠陥の種類との対応関係が示されている。

第１及び第３画素が重なる領域では、２つの二値化画像の何れにおいても欠陥部位のエッジであると指示された領域同士が重なり合っている。よって検査員は、この第１及び第３画素が重なる領域を識別することにより、該領域の内側に内部欠陥のうち剥離、ボイド、及び異物介在であって反射音波の信号強度が大きい異物の介在が存在していることを容易に特定することができる。

第１及び第４画素が重なる領域では、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像において欠陥部位のエッジであると指示された領域と、Ｃ−ＴＯＦ二値化画像において健全部位であると指示された領域とが重なり合っている。よって検査員は、この第１及び第４画素が重なる領域を識別することによって、該領域の内側に内部欠陥のうちポロシティが存在していることを容易に特定することができる。

第２及び第３画素が重なる領域では、Ｃ−ＡＭＰ二値化画像において健全部位であると指示された領域と、Ｃ−ＴＯＦ二値化画像において欠陥部位のエッジであると指示された領域とが重なり合っている。よって検査員は、この第２及び第３画素が重なる領域を識別することによって、該領域の内側に内部欠陥のうち異物介在であって反射音波の信号強度が小さい異物の介在が存在していることを容易に特定することができる。

第２及び第４画素が重なる領域では、２つの二値化画像の何れにおいても健全部位であると指示された領域同士が重なり合っている。よって検査員は、この第２及び第４画素が重なる領域を識別することにより、該領域が、上記３つの領域の内側の領域を形成していない限りにおいて、健全であることを容易に特定することができる。

このように本実施形態によると、内部欠陥の種類の特定を１枚の判定画像を用いて容易に行うことができるようになる。このため、内部欠陥の特定に要する時間を大幅に短縮することができ、超音波探傷検査の作業負荷を大幅に軽減することができる。また、判定画像は内部欠陥のエッジを表示するようになっている。このため、内部欠陥の平面積を容易に導出可能となり、内部欠陥の程度を種類毎に容易に特定することができる。このようなことから、複合材部品の超音波探傷検査に要する作業負荷を大幅に軽減することが可能となり、作業者の技量に左右されにくい良否判定が可能となる。

また、ＦＲＰ等の複合材を航空機体の部品として用いる場合、その複合材部品の板厚は一様になっていないことが多い。このような複合材部品においては、板厚を滑らかに変化させるため、表面と底面とが非平行となっていることがある。このため、表面と平行面内で探触子を走査して超音波を表面の法線方向に発生させると、板厚が変化する部分では健全部位であっても、底面が表面に対して傾斜しているために反射音波の信号強度が弱くなってしまう。また、板厚が減少していくと、健全部位であってもＴＯＦは短くなっていく。よって、従来のようにＣ−ＡＭＰ画像及びＣ−ＴＯＦ画像を参照して内部欠陥を特定する場合、反射音波の信号強度又はＴＯＦに応じてなされた濃淡表示が板厚変化によって生じているのか内部欠陥の存在によって生じているのかを正確に判断しなければならない。

本実施形態では、Ｃ−ＡＭＰ画像及びＣ−ＴＯＦ画像の微分処理及び二値化処理を経て判定画像を生成している。このため、板厚が滑らかに変化している部分では、信号強度やＴＯＦが緩やかに増減していくため、微分画像では淡色が割り当てられることとなる。二値化処理において、このような板厚変化に伴う信号強度やＴＯＦの増減が内部欠陥の存在を指示する第１画素及び第３画素として抽出されないようにするべく適切な閾値を設定しておくことにより、二値化画像には内部欠陥のエッジのみが第１画素及び第３画素として抽出されるようにすることができる。従って、本実施形態においては、板厚が変化するような複合材部品を検査する場合においても、内部欠陥を正確に特定することができるようになる。

なお、板厚変化が小さい等、特定の形状の部品においては、微分前のＣ−ＴＯＦもしくはＣ−ＡＭＰ画像を２値化した画像と、微分後に２値化した前記Ｃ−ＡＭＰ二値化画像もしくはＣ−ＴＯＦ二値化画像を組み合わせることにより、有用な判定画像を得ることも可能となる。

さらに、探触子２は複合材部品５０の表面５１に対向してこの表面５１の端縁よりも更に僅かに大きい範囲で走査され、複合材部品５０の端縁の外側領域においても超音波の発信及び受信を行っている。複合材部品５０の外側領域と内側領域との間では反射音波の信号強度及びＴＯＦの値に開きが出るため、単にＣ−ＡＭＰ画像及びＣ−ＴＯＦ画像を微分処理しただけでは、複合材部品５０の端縁近傍が濃色で表現されてしまう。本実施形態の微分画像は前述のとおり、内部欠陥のエッジを鮮明に表示させるべく生成されるものであるものの、端縁近傍に内部欠陥があった場合にはこれを特定することが困難となる。他方、元の平面画像（即ちＣ−ＡＭＰ画像及びＣ−ＴＯＦ画像）においても、反射音波の信号強度及びＴＯＦの値の変化に基づいて、複合材部品５０の内側領域とその外側領域との境界線（即ち複合材部品の端縁）が表れる。

そこで、ステップＳ３として微分処理部２３が実行する各微分画像の生成に際しては、元の平面画像を微分処理して生成した画像と、ステップＳ１において、新たに部品の有無を判定するために、表面の反射音波の信号のみを捕捉するゲートを設定し作成した平面画像を組み合わせ、元の平面画像において複合材部品の端縁として表された画素が淡色表示するように補正されることが好ましい。これにより、端縁であることに基づいて濃色で表示されていた画素が淡色となり、端縁近傍に存在していた内部欠陥のみが濃色で表示されるようになる。従って、この補正後の画像をＣ−ＡＭＰ微分画像及びＣ−ＴＯＦ微分画像として取り扱い、これら画像に基づいて判定画像を生成することにより、該判定画像を参照して端縁近傍の内部欠陥を正確に特定することができるようになる。

また、前述したようにＣ−ＡＭＰ画像においても複合材部品５０の内側領域と外側領域との境界線が表れるとしたが、実際には図１１に示すように、端縁近傍では反射音波の信号強度が敏感に変化しないことがある。このため、Ｃ−ＡＭＰ画像を参照して複合材部品５０の端縁の位置を正確に特定することが困難となる場合がある。

そこで、ステップＳ２に先立って、微分処理部２３が実行するＣ−ＡＭＰ画像の微分処理に際しては、あらかじめ端縁を境界にして複合材部品５０の内側領域と外側領域との間で反射音波の信号強度の値が敏感に変化するように端縁近傍の信号強度の値を補正することが好ましい。この補正方法は特に限定されず、内部領域側であって信号強度の値Ａ′が変化し始める位置Ａと、外部領域側であって信号強度の値Ｂ′が変化し始める位置Ｂとの中間位置Ｍを求め、位置Ａから中間位置Ｍまでの信号強度の値を位置Ａに対して内部領域側の信号強度の値Ａ′と等しくなるように補正してもよい。このような補正を行った上でＣ−ＡＭＰ画像を生成すると、複合材部品の端縁（本例では中間位置Ｍ）に起因する微分画像で濃色に表示される部分が減少し、微分画像の補正精度が向上する。

また、ステップＳ１として第１画像生成部２１が実行するＣ−ＡＭＰ画像の生成に際しては、底面５２で反射する音波の信号強度を含む全体信号を捕捉するゲートだけでなく、表面５１の近傍の分解能を上げるために表面の直下にゲートを設定してもよい。新たに追加したゲートにより生成された平面画像は、微分処理をせずに二値化処理のみを実施し、判定画像に反映させても良い。

このように多様に設定されたゲート毎に生成された平面画像を微分処理や二値化処理を行い、各画像を参酌することにより、端縁の位置が正確に特定可能であり、且つ表面及び底面近傍の内部欠陥が正確に抽出された判定画像を生成することが可能となる。

次に、ポロシティの程度を綿密に特定するための手順について説明する。前述したように、ポロシティはＣ−ＡＭＰ二値化画像に表れ得るため、これに基づいて生成される判定画像を参照してポロシティの存在を特定可能である。

ポロシティの程度（以下「空隙率」という）の導出に際しては一般に、まず底面での反射音波の信号強度とポロシティの存在部位での反射音波の信号強度の差を求める。次に、板厚情報をＣ−ＴＯＦ画像から取得する。そして、図１２に示す空隙率変換グラフに従い、信号強度の差と複合材部品の板厚（又は層数）とに基づいて空隙率が導出される。

しかし、空隙率があるレベル以上になると底面からの反射音波を明確なものとして獲得することができず、当該部分の確実な板厚情報を得ることができなくなる。以下では、このような明確な底面からの反射音波を得ることができない部分を「無底面反射信号部」と呼ぶ。

そこで、無底面反射信号部の近傍の健全部から得られる板厚情報を基に、無底面反射信号部の板厚を補間して求めておき、この補間して求めた板厚情報と信号強度の差とに基づいて空隙率変換グラフに従って空隙率が導出される。このような補間処理を行うことによって空隙率レベルが高い場合であっても、正確にその空隙率を特定することができ、良否判定を精度よく行うことができるようになる。

また、前述したように航空機体に利用される複合材部品は板厚が変化する部分が存在することが多い。このような部分に無底面反射信号部が形成されているときには、補間後の底面が、周囲の底面と同様にして表面に対して傾斜していることが好ましい。これにより、板厚が変化する部分に無底面反射信号部が形成されたときであっても、正確に当該部分の空隙率を特定することができるようになる。

また、このような板厚が変化する部分においては底面が表面と非平行であるため、同じ厚さであったとしても表面と平行である場合と比べて反射信号の強度が弱くなる。このため、空隙率変換グラフは、このような底面が表面に対して傾斜している場合に対応可能とするため、複合材部品の底面の表面に対する傾斜度に応じて異なるものが利用されるようになっていることが好ましい。これにより、同一部品中に異なる構造や形状が存在していても、これに対応して正確に空隙率を求めることができるようになる。この部位毎に応じて設定される空隙率変換グラフにおいて、板厚及び信号差に関わらず空隙率を０と導出するグラフが含まれていても良い。このグラフを所定部位に適用することによって、該所定部位に対して空隙率の評価を行わないようにするマスクとして機能させることができる。これらの複数の変換グラフを部位毎に自動的に切り替えて適用するため、検査条件適用マップが用いられる（図１３参照）。

また、特定の板厚による評価が必要な場合に対応できるよう、Ｃ−ＴＯＦ画像から得られる板厚情報の代わりに、板厚のマップを予めメモリ領域に記憶させていてもよい。また、板厚マップは前記検査条件適用マップに含まれていてもよい。また、空隙率に応じて濃淡表示などを行った平面画像を生成してもよい。この平面画像においては空隙率の大小を図１４に示すコンター図の如く表示させることができるようになる。また、このコンター図の如く表示した平面画像をＣ−ＡＭＰ画像と重ね合わせてもよい。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記構成に限られず本発明の範囲内で適宜変更可能である。

以上本発明によれば、複合材部品の内部欠陥の判定作業の負荷を軽減させることができ、作業者の技量に左右されにくい判定が可能となるという作用効果を奏し、航空機体に用いる複合材部品などの大型部品の超音波探傷検査に利用されると有益となる。

１ 超音波探傷装置
５ コンピュータ
７ ＣＰＵ
８ ＲＯＭ
９ ＲＡＭ
１２ ドライバ
１５ 記録媒体
２０ 判定支援装置
２１ 第１画像生成部
２２ 第２画像生成部
２３ 微分処理部
２４ 二値化処理部
２５ 判定画像生成部

Claims (28)

1. 超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品の良否判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷検査の判定支援装置であって、
   第１の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成する第１画像生成部と、
   第２の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第２平面画像を生成する第２画像生成部と、
   前記第１平面画像及び前記第２平面画像を微分処理し、微分値に応じて濃淡を異ならせた第１微分画像及び第２微分画像を夫々生成する微分処理部と、
   前記第１微分画像及び前記第２微分画像を二値化処理し、第１閾値以上の第１領域及び該第１閾値未満の第２領域からなる第１二値化画像と、第２閾値以上の第３領域及び該第２閾値未満の第４領域からなる第２二値化画像とを夫々生成する二値化処理部と、
   前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像に基づいて前記判定画像を生成する判定画像生成部とを備えることを特徴とする超音波探傷検査の判定支援装置。
2. 前記判定画像生成部は前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像を重ね合わせることによって前記判定画像を生成し、
   前記判定画像のうち前記第１領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第１領域及び前記第４領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第４領域が重なる領域とを互いに識別可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
3. 前記第１画像生成部は、前記複合材部品の端部近傍における前記第１の検査指標のデータを敏感に変化させるように補正した上で、前記第１平面画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
4. 第３の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第３平面画像を生成する第３画像生成部と、
   前記第１微分画像と、前記第３平面画像とを重ね合わせることによって、前記第１微分画像から前記複合材部品の端部で生じる高微分値をキャンセルするようにして前記第１微分画像を補正する補正処理部を更に備え、
   前記二値化処理部は、補正された前記第１微分画像に基づいて前記第１二値化画像を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
5. 前記第１および第３の検査指標が反射音波の信号強度であり、前記第２の検査指標が超音波の伝播時間であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
6. 超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品の良否判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷検査の判定支援装置であって、
   第１の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成する第１画像生成部と、
   第２の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第２平面画像を生成する第２画像生成部と、
   前記第１平面画像及び前記第２平面画像のうちのいずれか一方を微分処理し、微分値に応じて濃淡を異ならせた微分画像を生成する微分処理部と、
   前記第１平面画像及び前記第２平面画像のうちの他方、及び前記微分画像を二値化処理し、第１閾値以上の第１領域及び該第１閾値未満の第２領域からなる第１二値化画像と、第２閾値以上の第３領域及び該第２閾値未満の第４領域からなる第２二値化画像とを夫々生成する二値化処理部と、
   前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像に基づいて前記判定画像を生成する判定画像生成部とを備えることを特徴とする超音波探傷検査の判定支援装置。
7. 前記判定画像生成部は前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像を重ね合わせることによって前記判定画像を生成し、
   前記判定画像のうち前記第１領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第１領域及び前記第４領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第４領域が重なる領域とを互いに識別可能となっていることを特徴とする請求項６に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
8. 前記第１画像生成部は、前記複合材部品の端部近傍における前記第１の検査指標のデータを敏感に変化させるように補正した上で、前記第１平面画像を生成することを特徴とする請求項６又は７に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
9. 第３の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第３平面画像を生成する第３画像生成部と、
   前記第１微分画像と、前記第３平面画像とを重ね合わせることによって、前記第１微分画像から前記複合材部品の端部で生じる高微分値をキャンセルするようにして前記第１微分画像を補正する補正処理部を更に備え、
   前記二値化処理部は、補正された前記第１微分画像に基づいて前記第１二値化画像を生成することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
10. 前記第１および第３の検査指標が反射音波の信号強度であり、前記第２の検査指標が超音波の伝播時間であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
11. 超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品のポロシティ判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷検査の判定支援装置であって、
    反射音波の信号強度のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成する第１画像生成部と、
    前記第１平面画像における複合材部品の底面部位からの反射音波が明確に得られない領域において、その領域周辺の複合材部品の板厚のデータに基づき、当該領域の板厚のデータを補間する補間部と、
    前記領域において補間された板厚のデータと、複合材部品の底面部位からの反射音波の信号強度とポロシティの存在部位からの反射音波の信号強度との差とに基づいて、ポロシティの存在の程度を導出する導出部と、を備えることを特徴とする超音波探傷検査の判定支援装置。
12. 前記導出部は、検査条件適用マップに従って該当する空隙率変換グラフを適用し、形状及びその他の条件を考慮した正しいポロシティを算出することを特徴とする請求項１１に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
13. 前記第１平面画像と、前記算出された正しいポロシティ値に応じてコンター図の如く生成した平面画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１１に記載の超音波探傷検査の判定支援装置。
14. 超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品の良否判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷検査の判定支援方法であって、
    第１の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成するステップと、
    第２の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第２平面画像を生成するステップと、
    前記第１平面画像及び前記第２平面画像を微分処理し、微分値に応じて濃淡を異ならせた第１微分画像及び第２微分画像を夫々生成するステップと、
    前記第１微分画像及び前記第２微分画像を二値化処理し、第１閾値以上の第１領域及び該第１閾値未満の第２領域からなる第１二値化画像と、第２閾値以上の第３領域及び該第２閾値未満の第４領域からなる第２二値化画像とを夫々生成するステップと、
    前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像に基づいて前記判定画像を生成するステップとを有することを特徴とする超音波探傷検査の判定支援方法。
15. 前記判定画像を生成するステップにおいて、前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像を重ね合わせることによって前記判定画像を生成し、
    前記判定画像のうち前記第１領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第１領域及び前記第４領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第４領域が重なる領域とを互いに識別可能となっていることを特徴とする請求項１４に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
16. 前記第１平面画像を生成するステップにおいて、前記複合材部品の端部近傍における前記第１の検査指標のデータを敏感に変化させるように補正した上で、前記第１平面画像を生成することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
17. 前記第１微分画像及び第２微分画像を生成するステップには、
    第３の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第３平面画像を生成するステップと、
    前記第１微分画像と前記第３平面画像とを重ね合わせることによって、前記第１微分画像から前記複合材部品の端部で生じる高微分値をキャンセルするようにして前記第１微分画像を補正するステップが含まれ、
    前記第１二値化画像及び第２二値化画像を生成するステップにおいて、補正された前記第１微分画像に基づいて前記第１二値化画像を生成することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
18. 前記第１および第３の検査指標が反射音波の信号強度であり、前記第２の検査指標が超音波の伝播時間であることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
19. 超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品の良否判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷検査の判定支援方法であって、
    第１の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成するステップと、
    第２の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第２平面画像を生成するステップと、
    前記第１平面画像及び前記第２平面画像のうちのいずれか一方を微分処理し、微分値に応じて濃淡を異ならせた微分画像を生成するステップと、
    前記第１平面画像及び前記第２平面画像のうちの他方、及び前記微分画像を二値化処理し、第１閾値以上の第１領域及び該第１閾値未満の第２領域からなる第１二値化画像と、第２閾値以上の第３領域及び該第２閾値未満の第４領域からなる第２二値化画像とを夫々生成するステップと、
    前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像に基づいて前記判定画像を生成するステップとを有することを特徴とする超音波探傷検査の判定支援方法。
20. 前記判定画像を生成するステップにおいて、前記第１二値化画像及び前記第２二値化画像を重ね合わせることによって前記判定画像を生成し、
    前記判定画像のうち前記第１領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第１領域及び前記第４領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第３領域が重なる領域と、前記第２領域及び前記第４領域が重なる領域とを互いに識別可能となっていることを特徴とする請求項１９に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
21. 前記第１平面画像を生成するステップにおいて、前記複合材部品の端部近傍における前記第１の検査指標のデータを敏感に変化させるように補正した上で、前記第１平面画像を生成することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
22. 前記第１微分画像及び第２微分画像を生成するステップには、
    第３の検査指標のデータに応じてグラデーションを異ならせた第３平面画像を生成するステップと、
    前記第１微分画像と前記第３平面画像とを重ね合わせることによって、前記第１微分画像から前記複合材部品の端部で生じる高微分値をキャンセルするようにして前記第１微分画像を補正するステップが含まれ、
    前記第１二値化画像及び第２二値化画像を生成するステップにおいて、補正された前記第１微分画像に基づいて前記第１二値化画像を生成することを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
23. 前記第１および第３の検査指標が反射音波の信号強度であり、前記第２の検査指標が超音波の伝播時間であることを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
24. 超音波探傷装置が得た複数種の検査指標のデータに基づいて、複合材部品のポロシティ判定に用いるための判定画像を生成する超音波探傷検査の判定支援方法であって、
    反射音波の信号強度のデータに応じてグラデーションを異ならせた第１平面画像を生成するステップと、
    前記第１平面画像における複合材部品の底面部位からの反射音波が明確に得られない領域において、その領域周辺の複合材部品の板厚のデータに基づき、当該領域の板厚のデータを補間するステップと、
    前記領域において補間された板厚のデータと、複合材部品の底面部位からの反射音波の信号強度とポロシティの存在部位からの反射音波の信号強度との差とに基づいて、ポロシティの存在の程度を導出するステップと、
    を有することを特徴とする超音波探傷検査の判定支援方法。
25. 前記導出するステップにおいて、検査条件適用マップに従って該当する空隙率変換グラフを適用し、形状及びその他の条件を考慮した正しいポロシティを算出することを特徴とする請求項２４に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
26. 前記第１平面画像と、前記算出された正しいポロシティ値に応じてコンター図の如く生成した平面画像とを重ね合わせて表示するステップを更に有することを特徴とする請求項２５に記載の超音波探傷検査の判定支援方法。
27. コンピュータに請求項１４乃至２６のいずれか１項に記載の方法を実行させるための超音波探傷検査の判定支援プログラム。
28. 請求項２７に記載の超音波探傷検査の判定支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。