KR100844899B1 - 3차원 초음파 화상화 장치 - Google Patents

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Abstract

이 3차원 초음파 화상화 장치는, 매트릭스 형상으로 독립하여 복수 형성된 압전 진동자로 구성되는 매트릭스 센서(9)를 갖는 3차원 초음파 화상화 장치로서, 매트릭스 센서(9)로부터 얻은 초음파의 반사 에코에 의거하여 3D 화상화 데이터를 생성하고, 표시 화상을 평면 화상으로 처리한다. 또한, 이 3차원 초음파 화상화 장치는, 매트릭스 센서(9)를 이동시키면서 얻은 복수의 화상화 데이터를 매트릭스 센서(9)의 위치에 따라 결합함으로써, 결함(14)을 정량적이면서 직감으로 판단할 수 있는 화상화를 실현하면서, 검사의 자동 판정이 가능해진다. 또한, 검사 대상의 검사 범위 이외의 영역을 마스킹하여 화상화함으로써 화질의 향상을 도모할 수 있다.
3차원 초음파 화상화 장치, 압전 진동자, 매트릭스 센서, 3D 화상화 데이터, 표시 화상, 마스크

Description

3차원 초음파 화상화 장치{3-DIMENSIONAL ULTRASONOGRAPHIC DEVICE}
본 발명은, 평면 배치된 다수의 압전 진동자에서 송수신되는 초음파를 사용하여 검사 대상인 구조물 내의 결함, 보이드(void), 산화막 등의 이물(異物)이나 접합부의 박리 상태를 3차원(3D)적으로 가시화하는 3차원 초음파 화상화 장치에 관한 것이다.
매트릭스 형상으로 독립하여 복수 형성된 압전 진동자로 구성되는 초음파 트랜스듀서(transducer)를 사용한 초음파 검사 장치가 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 종래의 초음파 검사 장치에서는, 복수의 상이한 음향 특성을 갖는 층구조나, 표면이 곡면 형상인 검사 대상내의 결함이나 보이드 또는 박리를 초음파에 의해 가시화할 수 있지만, 초음파에 의한 화상화 결과를 육안으로 판단하는 것이기 때문에 자동 판정이 곤란한 동시에, 검사 대상과의 위치 관계를 파악하는 것이 어려웠다.
이러한 종래의 초음파 검사 장치에서는, 이하와 같은 문제가 있다.
[1] 내부 검사를 행하는 것은 사람이 화상화 결과를 관찰하면서 행하기 때문에, 객관적, 정량적인 검사가 어렵다.
[2] 검사 대상내의 표면 반사파의 영향이나 검사 대상내의 초음파 감쇠(減 衰) 등에 의해, 검사 대상의 깊이의 차이에 의해 화상의 휘도가 변화하게 된다.
[3] 초음파 트랜스듀서의 크기가 한정되어 있기 때문에, 넓은 영역을 연속적으로 화상화할 수 없다.
[4] 검사 대상의 검사 범위의 주위에 요철이 있는 경우에, 주위의 요철부에서 반사된 초음파에 의해 검사 대상의 내부 화상의 화질이 저하되는 경우가 있다.
[5] 검사 대상 내부의 3차원 화상화로부터 얻은 결함 위치, 형상 정보로부터 이상 유무를 자동 판정할 수 없다.
특허문헌 1:일본국 공개 특허 공보 2003-149213호
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 초음파에 의한 내부 검사의 정밀도를 향상시키고, 검사 범위를 확대하는 동시에, 검사의 자동 판정을 가능하게 하는 3차원 초음파 화상화 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 3차원 초음파 화상화 장치는, 복수의 압전 진동자로 구성되는 초음파 트랜스듀서와, 상기 복수의 압전 진동자 중 임의의 것으로부터 초음파를 발생시키는 진동자 선택부와, 상기 진동자 선택부에 의해 선택된 압전 진동자가 발생한 초음파가 음향 매체를 통과하여 검사 대상 내에서 반사된 초음파의 반사 에코를 상기 복수의 압전 진동자가 수신함으로써 상기 복수의 압전 진동자가 발생하게 되는 전기 신호를 선택적으로 검출하는 신호 검출 회로와, 상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 전기 신호로부터 개구(開口) 합성 처리에 의해, 상기 검사 대상의 내부에 설정된 3차원 화상화 영역 내의 메시(mesh)에 대응시켜 초음파의 반사 강도를 나타내는 3차원 화상화 데이터를 생성하는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값에 따라서 상기 3차원 화상화 영역 내의 각 메시의 휘도 또는 투명도를 변화시키는 기능과, 상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값을 3차원 좌표 위치(X, Y, Z)에 대응하여 설정한 교정 값으로 승산함으로써 상기 3차원 화상화 영역의 화상의 휘도 보정을 행하는 기능을 갖는 표시 처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 초음파에 의한 내부 검사의 정밀도를 향상시키고, 검사 범위를 확대하는 동시에, 검사의 자동 판정을 가능하게 하는 3차원 초음파 화상화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 실시예의 3차원 초음파 화상화 장치의 전체구성을 나타내는 도면.
도 2(a)는 검사 대상의 3차원 화상화 결과를 나타내는 도면.
도 2(b)는 3D 화상화 영역의 표면 반사파에 의한 반사 강도 분포를 나타내는 도면.
도 2(c)는 화상화 데이터의 X-Y 평면 화상을 나타내는 도면.
도 3(a)는 결함부(이상부)의 3차원 화상화 결과를 나타내는 도면.
도 3(b)는 결함부(이상부)의 X-Y 평면 화상을 나타내는 도면.
도 3(c)는 화상화 데이터의 특성을 나타내는 도면.
도 4(a)는 결함부(이상부)의 3차원 화상화 결과를 나타내는 도면.
도 4(b)는 결함부(이상부)의 X-Y 평면 화상을 나타내는 도면.
도 4(c)는 평면 화상으로부터 이상 판정을 행하는 것을 나타내는 도면.
도 5(a)는 결함부(이상부)의 3차원 화상화 결과를 나타내는 도면.
도 5(b)는 3차원 화상화 결과로부터 직접 이상 판정을 행하는 것을 나타내는 도면.
도 6은 화상 결합 처리에 사용하는 구동부를 나타내는 도면.
도 7은 화상 결합 처리한 결과를 표시한 표시 화면을 나타내는 도면.
도 8은 마스크부를 배치하여 화질 개량하는 경우의 구성예를 나타내는 도면.
이 실시예의 3차원 초음파 화상화 장치는, 검사 대상의 내부에 설정된 3차원 화상화 영역 내의 메시에 대응시켜 초음파의 반사 강도를 나타내는 3차원 화상화 데이터를 생성하는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값에 따라서 상기 3차원 화상화 영역 내의 각 메시의 휘도 또는 투명도를 변화시키는 기능과, 상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값을 3차원 좌표 위치(X, Y, Z)에 대응하여 설정한 교정 값으로 승산함으로써 상기 3차원 화상화 영역의 화상의 휘도 보정을 행하는 기능을 갖는 표시 처리부를 구비한다.
표시 처리부는, 초음파 트랜스듀서로부터 볼 때 정면의 방향과, 정면과 직교하는 2개의 측면에 대하여 수직한 방향의 총 3방향으로부터 3차원 화상화 데이터를 투시하는 동시에, 3차원 화상화 데이터 중 투시 방향으로 겹친 화상화 데이터 중 가장 값이 큰 데이터를 평면에 투영함으로써 각 방향의 3매의 평면 화상을 생성하는 평면 화상 생성부를 구비한다.
3차원 초음파 화상화 장치는, 평면 화상 생성부에 의해 생성된 3매의 평면 화상 위에 겹치도록 하여 검사 대상 형상의 윤곽을 묘화(描畵)하는 윤곽 묘화부를 더 구비한다.
3차원 초음파 화상화 장치는, 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터를 3차원 화상화 영역내에 겹치도록 하여 검사 대상의 윤곽이나 후가공에 관한 3차원 형상을 묘화하는 윤곽 묘화부를 더 구비한다.
3차원 초음파 화상화 장치는, 3차원 화상화 영역내의 메시에 대응한 3차원 화상화 데이터의 값을, 사전에 설정한 설정값과 비교하여 설정값 이상의 메시를 출력하고, 출력한 설정값 이상의 메시수의 비율을 자동 계산하여, 그 값이 일정값 이상으로 된 경우에 이상 판정을 행하는 이상 판정부를 더 구비한다.
3차원 초음파 화상화 장치는, 상기 평면 화상 생성부에서 생성된 평면 화상 데이터의 값을, 사전에 설정한 설정값과 비교하여 설정값 이상의 메시를 출력하고, 출력된 화상화 메시의 3차원 좌표와, 미리 설정된 검사 대상의 윤곽 형상이나 후가공에 관한 3차원 형상 정보를 비교함으로써, 검사 대상내의 결함 위치와 후가공부의 간섭의 유무를 검출하고, 그 결과를 표시하는 이상 판정부를 구비한다.
또한, 3차원 초음파 화상화 장치는, 상기 평면 화상 생성부에서 생성된 평면 화상 데이터로부터, 사전에 설정한 설정값을 넘는 화상화 메시를 선정할 때에, 선정된 화상화 메시의 인접 상황으로부터 이상 부위의 면적을 자동 계산하는 동시에, 자동 계산한 이상 부위의 면적이 일정값 이상 갖는지의 여부를 판정하여, 그 결과를 표시하는 이상 판정부를 구비한다.
3차원 초음파 화상화 장치에 있어서, 3차원 화상화 영역내의 메시에 대응한 3차원 화상화 데이터의 값을, 사전에 설정한 설정값과 비교하여 설정값 이상의 메시를 출력하고, 출력된 메시의 3차원 좌표와, 미리 설정된 검사 대상의 윤곽 형상이나 후가공에 관한 3차원 형상 정보를 비교함으로써, 검사 대상내의 결함 위치와 후가공부의 간섭의 유무를 검출하고, 그 결과를 표시하는 이상 판정부를 구비한다.
3차원 초음파 화상화 장치는, 상기 이상 판정부는, 3차원 화상 데이터로부터, 설정값 이상의 메시를 출력할 때에, 출력된 화상화 데이터의 인접 상황으로부터 이상 부위의 면적을 자동 계산하는 동시에, 상기 이상 부위의 면적이 일정값 이상 갖는지의 여부를 판정하여, 그 결과를 표시하는 수단을 구비한다.
3차원 초음파 화상화 장치는, 트랜스듀서를 기계적으로 구동하는 동시에, 그 이동 위치를 검출하는 기구부와, 이 기구부에 의해 트랜스듀서가 이동될 때마다 검출된 복수의 화상화 데이터를 결합하는 화상 결합부와, 이 화상 결합부에 의해 결합된 화상을 표시하는 표시부를 구비한다.
이 3차원 초음파 화상화 장치의 경우, 초음파 트랜스듀서의 복수의 압전 진동자 중 임의의 것으로부터 초음파를 발생시킨다. 이 압전 진동자가 발생하는 초음파가 고체 또는 액체로 이루어지는 음향 매체를 통하여, 평면 또는 곡면의 경계를 갖는 단수 또는 복수의 상이한 음향 특성을 가진 층으로 이루어지는 검사 대상 내에서 반사된 초음파의 반사 에코를 복수의 압전 진동자가 수신함으로써 복수의 압전 진동자가 발생하게 되는 전기 신호를 신호 검출 회로가 선택적으로 검출한다.
그리고, 이 신호 검출 회로에 의해 검출된 전기 신호로부터 신호 처리부가 개구 합성 처리를 행함으로써 검사 대상의 내부에 설정된 3차원 화상화 영역내의 메시에 대응시켜 3차원 화상화 데이터를 생성하여 표시 처리부에 출력한다.
표시 처리부는, 상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값에 따라서 상기 3차원 화상화 영역 내의 각 메시의 휘도 또는 투명도를 변화시킨다.
또한 표시 처리부는, 상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값을 3차원 좌표 위치(X, Y, Z)에 대응하여 설정한 교정 값으로 승산함으로써 상기 3차원 화상화 영역의 화상의 휘도 보정을 행한다.
이와 같이 초음파 트랜스듀서를 갖는 3차원 초음파 화상화 장치에서 합성된 3차원 화상화 데이터나 표시 화상을 처리하거나, 초음파 트랜스듀서를 이동시키면서 얻은 복수의 화상화 데이터를 초음파 트랜스듀서의 위치에 따라 결합함으로써, 검사 대상의 결함 개소를 보다 정량적이면서 직감으로 판단할 수 있는 화상화를 행할 수 있다. 또한, 검사 대상의 검사 범위 이외의 영역을 마스킹하여 화상화함으로써 화질을 향상시킬 수 있다.
3차원 초음파 화상화 장치에서 생성된 3차원 화상화 데이터나 평면 화상 생성부에서 생성된 평면 화상 데이터 중 설정값을 넘는 화상화 메시의 3차원 좌표를 검사 대상의 윤곽 형상이나 후가공의 3차원 형상 정보와 비교함으로써 결함 개소가 후가공부와 간섭하는지를 판정하는 동시에, 화상화 메시의 인접의 유무로부터 이상부 면적을 자동 계산함으로써, 검사의 자동 판정을 행할 수 있다.
또한, 초음파 트랜스듀서의 위치를 검출하면서 이동시킬 수 있는 기구부를 설치함으로써 얻은 복수의 화상화 데이터를 초음파 트랜스듀서의 위치에 따라 결합함으로써, 넓은 영역을 화상화할 수 있다.
또한, 검사 대상 표면의 검사 범위를 개구부로 한 마스크부를 검사 대상의 표면에 설치함으로써, 검사 범위 주위의 요철부에서 반사된 초음파에 의한 내부 화상의 화질의 저하를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 실시예의 3차원 초음파 화상화 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 이 3차원 초음파 화상화 장치는, 신호 발생부(1), 구동 소자 선택부(2), 초음파 트랜스듀서로서의 매트릭스 센서(9), 신호 검출 회로(4), 증폭기(5a, 5b~5i), A/D변환기(6a, 6b~6i) 및 병렬 프로세서(7)로 이루어지는 통합 프로세서인 신호 처리부(8), 표시 처리 장치(10) 등을 갖고 있다. 매트릭스 센서(9)의 면에는, 음향 전파 매체(16)가 밀착되어 있다. 매트릭스 센서(9)는, 검사 대상(17)(초음파의 조사 대상) 중의 결함(14)으로부터 반사되는 초음파(U)를 음향 전파 매체(16), 커플런트(couplant)(18)를 통하여 수신한다. 또한, 음향 전파 매체(16)가 예를 들면 물 등과 같이 액체인 경우에는, 커플런트(18)는 불필요하다.
매트릭스 센서(9)는, 압전 소자로 이루어지는 복수의 압전 진동자(21a, 22a, 23a~29a, 30a, 30b~30h)를 매트릭스 형상으로 배치한 것으로서, 그 각각의 압전 진 동자(21a) 등은, 구동 소자 선택부(2)의 선택에 의해 구동되는 것이 결정되어 신호 발생부(1)로부터의 구동 신호가 도선(導線)에 의해 유도된다. 또한, 각각의 압전 진동자(21a) 등이 발생하는 전기 신호는 도선에서 신호 검출 회로(4)에 유도된다. 압전 진동자(21a) 등이 전기 구동되면 압전체로서의 성질로부터 초음파가 발생하고, 발생된 초음파는, 음향 전파 매체(16)를 통하여 검사 대상(17)내의 결함(14)에 도달한다. 결함(14)에 의한 초음파 에코(U)는 다시 음향 전파 매체(16)를 통하여 압전 진동자(21a) 등에 입력되며, 이로써 각각의 압전 진동자(21a) 등은 전기 신호를 발생한다.
신호 발생부(1)는, 압전 진동자(21a) 등이 초음파를 발생하기 위해 펄스 형상 또는 연속의 구동 신호를 발생하는 것이다. 발생된 구동 신호는, 진동자 선택부로서의 구동 소자 선택부(2)에 입력된다. 구동 소자 선택부(2)는, 구동해야 할 한 개 또는 복수의 압전 진동자(21a) 등을 선택하여 신호 발생부(1)로부터 유도된 구동 신호를 해당 압전 진동자(21a) 등에 입력하여 그 압전 진동자(21a)로부터 초음파(U)를 발생시키는 것이다.
신호 검출 회로(4)는, 복수의 압전 진동자(21a) 등에 접속되어 있어, 압전 진동자(21a) 등이 발생하는 전기 신호를 검출하는 것이다. 검출된 전기 신호 중 검사에 필요한 복수의 것은, 각각 신호 처리부(8)내의 증폭기(5a, 5b~5i)에 유도된다.
신호 검출 회로(4)는, 압전 진동자(21a) 등이 발생하는 초음파가 예를 들면 고체 또는 액체로 이루어지는 음향 전파 매체(16)를 통하여, 평면 또는 곡면의 경계를 갖는 단수 또는 복수의 상이한 음향 특성을 가진 층으로 이루어지는 검사 대상 내에서 반사된 초음파의 반사 에코를 복수의 압전 진동자(21a) 등이 수신함으로써 이 복수의 압전 진동자(21a) 등이 발생하게 되는 전기 신호를 선택적으로 검출한다.
증폭 회로(5a, 5b~5i)는, 유도된 전기 신호를 증폭하여, 이것을 A/D변환기(6a, 6b~6i)에 공급하는 것이다. A/D변환기(6a, 6b~6i)는, 유도된 전기 신호를 A/D변환하여, 이것을 신호 처리부(8)내의 병렬 프로세서(7)에 유도하는 것이다.
신호 처리부(8)의 병렬 프로세서(7)는, A/D변환기(6a, 6b~6i)로부터 유도된 디지털 신호를 처리하여 검사 대상의 상태를 가시화하는 화상화 데이터(I)를 생성하는 것이다. 신호 검출 회로(4)에 의해 검출된 전기 신호로부터 개구 합성 처리에 의해, 검사 대상의 내부에 설정된 3차원 화상화 영역내의 메시에 대응시켜 3차원 화상화 데이터를 생성한다. 병렬 프로세서(7)에 의해 생성된 화상화 데이터(I)는, 표시 처리 장치(10)에 출력되어 가시화 표시 처리가 행해진 후, 표시부(35)에 표시된다.
표시 처리 장치(10)는, 평면 화상 생성부(31), 이상 판정부(32), 윤곽 묘화부(33), 화상 결합부(34), 표시부(35) 등을 갖는다.
평면 화상 생성부(31)는, 초음파 트랜스듀서로부터 볼 때 정면(X-Y평면)의 방향과, 정면과 직교하는 2개의 측면(Y-Z평면), (Z-X평면)에 대하여 수직한 방향의 총 3개의 방향으로부터 3차원 화상화 데이터(I)를 투시하는 동시에, 각각의 방향의 3차원 화상화 데이터(I) 중 투시 방향으로 겹친 화상화 데이터 중 가장 값이 큰 데이터를 평면에 투영함으로써 각 방향의 3매의 평면 화상을 생성한다.
이상 판정부(32)는, 3차원 화상화 영역(40)내의 메시에 대응한 3차원 화상화 데이터(I)의 값을, 메모리 등에 미리 설정된 판정용의 임계값(T)(도 3 참조)과 비교하여 임계값(T) 이상의 메시를 출력하고, 출력한 임계값(T) 이상의 메시수가 3D 화상화 영역(40) 중에 차지하는 비율을 자동 계산하는 동시에, 자동 계산한 그 값이 일정값 이상으로 된 경우에 이상 판정을 행한다.
윤곽 묘화부(33)는, 평면 화상 생성부(31)에 의해 생성된 3매의 평면 화상 위에 겹치도록 하여 검사 대상 형상의 윤곽을 묘화한다.
화상 결합부(34)는, 기구부로서의 구동부(73)(도 6 참조)에 의해 매트릭스 센서(9)와 검사 대상의 상대 위치가 변경될 때마다 검출된 복수의 화상화 데이터를 결합한다.
또한, 상기 이상 판정부(32)는, 상기 평면 화상 생성부(31)에서 형성된 평면 화상이나 상기 화상 결합부(34)에 의해 생성된 결합 화상에 대하여 메모리 등에 미리 설정된 판정용의 임계값(T)(도 3 참조)과 비교하여 임계값(T) 이상의 메시를 출력하고, 출력한 임계값(T) 이상의 메시수의 비율을 자동 계산하여, 그 값이 일정값 이상으로 된 경우에 이상 판정을 행한다.
표시부(35)는, 각 부에서 입력되는 화상화 데이터 및/또는 판정 결과를 표시하는 것으로서, 예를 들면 화상 결합부(34)로부터 입력된 화상화 데이터 및/또는 이상 판정부(32)에 의해 판정된 판정 결과를 표시한다.
즉, 표시 처리 장치(10)는, 신호 처리부(8)에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터(I)의 값에 따라서 3차원 화상화 영역 내의 각 메시의 휘도 또는 투명도를 변화시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 표시 처리 장치(10)는, 신호 처리부(8)에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터(I)의 값을 3차원 좌표 위치(X, Y, Z)에 따라 설정된 교정 값으로 승산함으로써 3차원 화상화 영역의 화상(불필요부 화상)의 휘도 보정을 행하는 기능을 갖고 있다.
도 2(a), 도 2(b)를 참조하여 신호 처리부(8)로부터 출력된 상기 3차원 화상화 데이터(I)를 표시 처리 장치(10)가 표시하는 처리 내용에 대해서 설명한다. 도 2(a)는 검사 대상(17)을 3D 화상화한 결과를 나타내는 도면, 도 2(b)는 도 2(a)의 3D 화상화 영역(40)의 표면 반사파에 의한 반사 강도 분포(R)를 나타내는 도면이다.
3차원 화상화 데이터(I)는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 3D 화상화 영역(40) 중에 입체 배치된 화상화 셀(i)(41), 화상화 셀(i+1)(42), 화상화 셀(i+2)(43), 화상화 셀(i+3)(44), 화상화 셀(i+4)(45)…에 대응시켜 저장된 초음파의 반사 강도를 나타내는 화상화 데이터(i)(51), 화상화 데이터(i+1)(52), 화상화 데이터(i+2)(53), 화상화 데이터(i+3)(54), 화상화 데이터(i+4)(55)… 등의 집합체를 나타내고 있다.
한편, 초음파(U)는, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 검사 대상(17)내의 표면(S)(깊이(Z)=0)에서 반사되기 때문에, 3D 화상화 영역(40) 중에서의 반사 강도는, 표면 반사파에 의한 반사 강도 분포(R)는, 표면 근방이 밝아지게 되어 내부 화상이 차단된다. 이 때문에, 교정 곡선(C)에 나타내는 값을 깊이(Z)에 따라 화상화 데이터(i)(51), 화상화 데이터(i+1)(52), 화상화 데이터1(i+2)(53), 화상화 데이터 (i+3)(54), 화상화 데이터(i+4)(55)…로 하도록 적산(積算)하여 표면 위치(S) 근방의 반사 강도를 저감(투명화)함으로써, 표면 근방의 화상 휘도와 심부(深部)의 휘도를 균일화할 수 있다. 또한, 부호 G는 게인(gain)을 나타낸다.
여기서, 도 2(a) ~ 도 2(c)를 참조하여 이 3차원 초음파 화상화 장치에서 가시화 정보를 표시한 뒤에, 3D 화상화 영역(40)을 X, Y, Z방향으로 투시하는 화상화 방법에 대해서 설명한다.
평면 화상 생성부(31)는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, Z방향으로 일렬로 늘어선 화상화 데이터(i)(51), 화상화 데이터(i+1)(52), 화상화 데이터(i+2)(53), 화상화 데이터(i+3)(54), 화상화 데이터(i+4)(55)… 중, 예를 들면 도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 평면 화상 X-Y(60) 중 최대 반사 강도의 것, 즉 화상화 데이터(imax)(57)를 선택하여 윤곽 묘화부(33)와 표시부(35)에 각각 출력한다.
또한, 이 예에서는, Z방향으로부터의 투시 화상인 평면 화상 X-Y(60)에 대해서 설명했지만, 이 밖에 평면 화상 생성부(31)는, X, Y방향의 투과 화상에 대해서도, Z방향으로부터의 투시 화상의 경우와 동일한 방법으로 최대 반사 강도의 것을 선택하여 표시부(35)에 출력한다.
도 3(a) ~ 도 3(c)는 표시 처리 장치(10)에 있어서, 입력된 3차원 화상화 데이터(I)로부터 이상 부위(59)를 자동적으로 판정하는 처리를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도면 중, 3D 화상화 영역(40) 중의 화상화 데이터(I)는, 초음파의 반사 강도를 나타내고 있다.
표시 처리 장치(10)에 3차원 화상화 데이터(I)가 입력되면, 평면 화상 생성부(31)는, 도 2(a) ~ 도 2(c)의 경우와 마찬가지로, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, Z방향으로 일렬로 늘어선 화상화 데이터(i)(51), 화상화 데이터(i+1)(52), 화상화 데이터(i+2)(53), 화상화 데이터(i+3)(54), 화상화 데이터(i+4)(55)… 중, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 평면 화상 X-Y(60) 중 최대 반사 강도의 것, 즉 화상화 데이터(imax)(57)를 선택하여 윤곽 묘화부(33)와 이상 판정부(32)에 각각 출력한다. 또한, X, Y방향의 투과 화상에 대해서도 평면 화상 생성부(31)는, Z방향으로부터의 투시 화상의 경우와 동일한 방법으로 최대 반사 강도의 것을 선택하여 출력한다.
이상 판정부(32)는, 이상 부위(59)를 판정하기 위해, 미리 메모리 등에 설정된 판정용의 임계값(T)으로부터, 판정값(A) 이상의 반사 강도를 갖는 화상화 데이터(I)를 선택(추출)해서 표시부(35)에 출력하여 표시하는 동시에, 선택한 화상화 데이터의 수의 카운트 결과로부터, 3D 화상화 영역(40) 중에서의 이상 부위(59)의 점유율을 계산함으로써, 검사 대상(17)의 품질의 양부(良否)를 판정한다.
또한, 상기 이상 판정부(32)는, 상기 평면 화상 생성부(31)에서 형성된 평면 화상이나 상기 화상 결합부(34)에 의해 생성된 결합 화상에 대하여 메모리 등에 미리 설정된 판정용의 임계값(T)(도 3(c) 참조)과 비교하여 임계값(T) 이상의 메시를 출력하고, 출력한 임계값(T) 이상의 메시수가 3D 화상화 영역(40) 중에 차지하는 비율을 자동 계산하여, 그 값이 일정값 이상으로 된 경우에 이상 판정을 행한다. 도면 중, 부호 T는 임계값을 나타내고, 부호 Z는 깊이를 나타내며, 부호 A는 판정값을 나타낸다.
윤곽 묘화부(33)는, 평면 화상 생성부(31)에서 입력된 평면 화상 X-Y(60)위 에, 검사 대상(17)의 표면 형상(61), 즉 윤곽을 묘화한다. 이로써, 검사 대상(17)내의 결함 화상(58)과의 상대 위치를 쉽게 판단할 수 있다.
도 4(a) ~ 도 4(c)를 참조하여 이 3차원 초음파 화상화 장치의 평면 화상 생성부(31)에서 생성된 평면 화상화 결과로부터, 이상 판정부(32)가 이상 판정을 행하는 이상 판정 자동화 방법에 대해서 설명한다.
평면 화상 생성부(31)에 있어서, 도 4(b)에 나타낸, Z방향으로부터의 투시상(透視像)인 상기 평면 화상 X-Y(60) 중 이상 부위(59) 중의 3차원 화상화 데이터(imax)(57)는, 도 4(a)의, 3D 화상화 영역(40) 중 Z방향으로 배열된 화상화 데이터(i), 화상화 데이터(i+1), 화상화 데이터(i+2), 화상화 데이터(i+3)… 중의 최대 반사 강도를 갖는 화상화 데이터(i+3)가 추출된 것이므로, 이 화상화 데이터(i+3)가 이상 판정부(32)에 입력됨으로써, 이상 판정부(32)는, 화상화 데이터(i+3)의 3차원 좌표를 확정한다. 이상 판정부(32)는, 상기 평면 화상 X-Y(60) 중 이상 부위(59) 외의 화상화 데이터도 상기와 동일하게 하여 3차원 좌표를 확정한다. 동일한 처리는, X, Y방향의 투과 화상에 대해서도 행한다.
그리고, 이상 판정부(32)는, 3차원 화상화 영역(40)에 대응하도록 메모리에 설정된, 도 4(c)에 나타낸 바와 같은 후가공 3차원 형상 정보(101)나 윤곽 형상 3차원 형상 정보(102)와, 상기 평면 화상 X-Y(60) 중 이상 부위(59)의 3차원 좌표를 비교함으로써, 후가공부와 간섭하는 간섭부(105)를 3차원적으로 판정한다.
또한, 이상 판정부(32)는, 판정시에, 확정된 이상 부위(59)의 모든 화상화 데이터의 3차원 좌표의 인접 상황으로부터 판별, 즉 이상 부위(59)의 화상화 데이 터가 후가공 3차원 형상 정보(101)나 윤곽 형상 3차원 형상 정보(102)와 인접해 있는지의 여부에 의해 판별함으로써, 이상 부위의 면적을 자동 계산하는 동시에, 자동 계산한 이상 부위의 면적이 일정값 이상 갖는지의 여부를 판정하고, 이 판정 결과에 의해 무시할 수 없는 결함인지의 여부를 판정한다.
이상 판정부(32)는, 상기 판정 결과를 표시부(35)에 출력하고, 표시부(35)는 입력된 판정 결과를 표시한다.
또한, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 이상 판정부(32)는, 3차원 초음파 화상화 장치의 3차원 화상화 결과로부터, 직접 도 4(b)에 나타낸 Z방향(X, Y방향도 동일)의 최대 반사 강도를 선택하고, 3차원 화상화 영역(40)에 대응하도록 메모리에 설정해 둔, 도 5(b)에 나타낸 바와 같은 후가공 3차원 형상 정보(101)나 윤곽 형상 3차원 형상 정보(102)와, 상기 평면 화상 X-Y(60) 중 이상 부위(59)의 3차원 좌표를 비교함으로써, 후가공부와 이상 부위(59)의 간섭부(105)를 3차원적으로 판정한다.
또한, 이상 판정부(32)는, 판정시에는, 확정된 이상 부위(59)의 모든 화상화 데이터의 3차원 좌표의 인접 상황을 판별함으로써, 이상 부위의 면적을 자동 계산하는 동시에, 자동 계산한 이상 부위의 면적이 일정값 이상 갖는지의 여부를 판정하고, 이 판정 결과에 의해 무시할 수 없는 결함인지의 여부를 판정한다. 이상 판정부(32)는, 이들의 판정 결과를 표시부(35)에 출력하고, 표시부(35)는 입력된 판정 결과를 표시한다.
도 6은 매트릭스 센서(9)의 검지(檢知) 영역보다도 넓은(매트릭스 센서(9)보 다도 큰) 검사 대상(81)의 내부 화상화를 행할 때의 화상 결합 처리를 설명하기 위한 도면이다. 여기서는, 일례로서 중실(中實)의 원통 형상의 검사 대상(81)을 검사하는 경우에 대해서 설명한다. 구동부(73)는, 검사 대상(81)을 기계적으로 구동(또는, 매트릭스 센서(9)를 기계적으로 구동할 수도 있음)하는 것으로서, 그 이동 위치를 검출하는 센서를 갖고 있다. 이 경우, 구동부(73)는, 검사 대상(81)(또는 매트릭스 센서(9))을 화살표 방향으로 회전 구동한다.
한편, 표시 처리 장치(10)의 화상 결합부(34)는, 구동부(73)에 의해 검사 대상(81)과 매트릭스 센서(9)의 상대 위치가 변경될 때마다 센서에 의해 검출된 복수의 화상화 데이터를 결합하여 화상 데이터를 재배치하여 출력한다.
검사 대상(81)을 구동부(73)에서 예를 들면 90°씩 4회 회전시켜 얻은 화상 데이터를 화상 결합부(34)에서 결합하고 재배치하여 표시부(35)에 출력함으로써, 도7에 나타낸 바와 같이, 표시 화면(80)상에 검사 대상(81) 전체의 화상화 결과를 일괄 표시할 수 있고, 복수 화상에 걸친 결함 화상(79)으로부터, 검사 대상(71)내에 있는 결함(72) 위치를 파악하기 쉬운 표시 화면(80)을 얻을 수 있다. 또한, 도면 중에서, 각 화상(1)(75), 화상(2)(76), 화상(3)(77), 화상(4)(78)은, 각도 90도, 180도, 270도, 360도에 대응하여 표시된다.
또한, 상기 이상 판정부(32)는, 상기 화상 결합부(34)에 의해 생성된 결합 화상에 대하여 메모리 등에 미리 설정된 판정용의 임계값(T)(도 3 참조)과 비교하여 임계값(T) 이상의 메시를 출력하고, 출력한 임계값(T) 이상의 메시수의 비율을 자동 계산하여, 그 값이 일정값 이상으로 된 경우에 이상 판정을 행하는 것도 가능 하다.
도 8은 검사 범위(82)가 주위에 비해 돌출해 있는 형상의 검사 대상(91)을 검사하는 경우에 검사 대상(91)에 마스크부(94)를 씌워 내부 화상화를 행할 때의 설명도이다. 도면 중, 초음파 경로(U1)는, 마스크부(94)가 없는 경우의 화상화를 나타내며, 그 때의 묘화 화상(U1)(송신 압전 진동자(21a)와 송신 압전 진동자(22a)로부터 등(等)거리의 곡면에서 회전 타원체가 됨)이 검사 대상(91) 내부에 걸치게 된다.
거기서, 이 경우, 검사 범위(82)에 대응한 개구부를 갖는 마스크부(94)를 검사 대상(91)에 씌워 검사 대상(91)의 표면을 부분적으로 덮는다.
이러한 마스크부(94)로 검사 대상(91)의 표면을 덮었을 경우의 초음파 경로(U2)에 의한 묘화 화상(U2)은, 검사 대상(91)의 내부에 걸치지 않기 때문에, 검사 대상(91)의 내부를 화상화할 때의 주위의 요철부의 영향에 의해 초음파가 반사되어 검사 대상의 내부 화상의 화질이 저하하는 불량을 없앨 수 있다.
이와 같이 이 실시예의 3차원 초음파 화상화 장치에 의하면, 매트릭스 형상으로 독립하여 복수 형성된 압전 진동자로 구성되는 매트릭스 센서(9)에 의한 초음파 송수신에 의해 얻어진 검사 대상 내부로부터의 무수한 반사 에코로부터 합성된 3차원 화상화 데이터의 값에 따른 휘도 표시나 화상화 데이터의 값을 직접 판정 함으로써 검사를 정량적으로 행할 수 있다.
또한, 3차원 화상화 영역의 깊이에 따라, 화상화 데이터 값을 증폭함으로써, 검사 대상의 표면 반사파의 영향 보정이나 검사 대상내의 초음파의 감쇠 보정도 가 능해진다. 또한, 매트릭스 센서(9)의 위치를 검출하면서 이동시킬 수 있는 구동부(73)를 부설하고, 복수의 화상화 데이터를 매트릭스 센서(9)의 위치에 따라 결합함으로써, 넓은 영역을 화상화할 수 있다.
또한, 검사 대상 표면의 검사 범위를 개구부로 한 마스크부(94)를 검사 대상의 표면에 씌우도록 설치함으로써, 검사 범위 주위의 요철부에서 반사된 초음파에 의한 내부 화상의 화질이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 3차원 화상화 영역의 깊이에 따라, 화상화 데이터의 값을 증폭함으로써, 검사 대상의 표면 반사파의 영향 보정이나 검사 대상내의 초음파의 감쇠 보정을 행할 수 있다.
또한, 평면 화상 생성부(31)에서 생성된 평면 화상 영역내의 메시에 대응한 3차원 화상화 데이터의 값을, 사전에 메모리에 설정한 설정값과 비교하여 설정값 이상의 메시를 구하고, 구한 화상화 메시의 3차원 좌표와, 미리 메모리에 설정해 둔 검사 대상의 윤곽 형상이나 후가공에 관한 3차원 형상 정보를 비교함으로써, 검사 대상내의 결함 위치와 후가공부의 간섭의 유무를 검출하고, 그 결과를 표시하는 이상 판정부(32) 및 표시부(35)를 설치하였기 때문에, 검사의 자동 판정이 가능해진다.
이 결과, 초음파에 의한 내부 검사의 정밀도를 향상시키고, 검사 범위를 확대하는 동시에, 검사의 자동 판정을 가능하게 하는 3차원 초음파 화상화 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
상기 실시예에서는, 3차원 화상화 장치 중에 신호 처리부(8), 표시 처리 장치(10)를 구비하는 구성으로 했지만, 각각 독립된 컴퓨터로 실현할 수도 있다.
컴퓨터는, 기억 매체에 기억된 프로그램에 의거하여, 본 실시예에서의 각 처리를 실행하는 것으로서, 퍼스널 컴퓨터 등의 하나로 이루어지는 장치, 복수의 장치가 네트워크 접속된 시스템 등의 어느 쪽의 구성이어도 좋다. 또한, 컴퓨터는, 퍼스널 컴퓨터에 한정되는 것이 아니라, 통신 기기, 정보 처리 기기에 포함되는 연산 처리 장치, 마이크로 컴퓨터 등도 포함하고, 프로그램에 의해 본 발명의 기능을 실현할 수 있는 기기, 장치를 총칭한다.
상기 실시예에서의 표시 처리 장치(10)의 내부 구성은, 소프트웨어로 실현할 수 있다. 소프트웨어는, 컴퓨터로 판독할 수 있는 플렉서블 디스크(flexible disk) 등의 기억 매체에 기억되어 있는 것일 수도 있으며, 또한, 소프트웨어(프로그램) 단체(單體)로서 LAN이나 인터넷 등의 네트워크상에서 전송되는 것일 수도 있다. 이 경우, 기억 매체에 기억된 소프트웨어(프로그램)를 컴퓨터가 판독하거나, LAN이나 인터넷상의 사이트(서버)로부터 컴퓨터가 다운로드하고, 하드디스크에 인스톨함으로써, 컴퓨터에서의 처리가 가능해진다. 즉, 본 발명에서의 소프트웨어(프로그램)는, 컴퓨터와 독립된 기억 매체에 기억되어 있는 것에만 한정되는 것이 아니라, LAN이나 인터넷 등의 전송 매체를 통하여 유통되는 것도 포함된다.
또한, 프로그램은, 메모리, 플렉서블 디스크, 하드디스크, 광디스크(CD-ROM, CD-R, DVD 등), 광자기디스크(MO 등), 반도체 메모리 등의 기억 매체에, 컴퓨터가 판독 가능하게 기억되어 있는 것이면, 그 언어 형식, 기억 형식은 어느 쪽의 형태 여도 좋다.
또한, 기억 매체로부터 컴퓨터에 인스톨된 프로그램의 지시에 의거하여, 컴퓨터상에서 가동하고 있는 0S(operating system)나, 데이터베이스 관리 소프트웨어, 네트워크 소프트웨어 등의 MW(middle ware) 등이 본 실시예를 실현하기 위한 각 처리의 일부를 실행할 수도 있다. 또한, 기억 매체는, 컴퓨터와 독립된 매체에 한정되는 것이 아니라, LAN이나 인터넷 등에 의해 전송된 프로그램을 다운로드하여 기억 또는 일시 기억한 기억 매체도 포함된다. 또한, 기억 매체는 하나에 한정되는 것이 아니라, 복수의 매체로부터 본 실시예에서의 처리가 실행되는 경우도 본 발명에서의 기록 매체에 포함되고, 매체 구성은 어느 쪽의 구성이어도 좋다.
본 발명은, 초음파에 의해 검사 대상의 내부 검사를 행하는 업무에 적용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 압전 진동자로 구성되는 초음파 트랜스듀서와,
    상기 복수의 압전 진동자 중 임의의 것으로부터 초음파를 발생시키는 진동자 선택부와,
    상기 진동자 선택부에 의해 선택된 압전 진동자가 발생한 초음파가 음향 매체를 통과하여 검사 대상 내에서 반사된 초음파의 반사 에코를 상기 복수의 압전 진동자가 수신함으로써 상기 복수의 압전 진동자가 발생하게 되는 전기 신호를 선택적으로 검출하는 신호 검출 회로와,
    상기 신호 검출 회로에 의해 검출된 전기 신호로부터 개구(開口) 합성 처리에 의해, 상기 검사 대상의 내부에 설정된 3차원 화상화 영역 내의 메시(mesh)에 대응시켜 초음파의 반사 강도를 나타내는 3차원 화상화 데이터를 생성하는 신호 처리부와,
    상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값에 따라서 상기 3차원 화상화 영역 내의 각 메시의 휘도 또는 투명도를 변화시키는 기능과, 상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터의 값을 3차원 좌표 위치(X, Y, Z)에 대응하여 설정한 교정 값으로 승산함으로써 상기 3차원 화상화 영역의 화상의 휘도 보정을 행하는 기능을 갖는 표시 처리부를 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 처리부는,
    상기 3차원 화상화 데이터를 서로 직교하는 3방향으로부터 투시하는 동시에, 상기 3차원 화상화 데이터 중 투시 방향으로 겹친 화상화 데이터 중 가장 값이 큰 데이터를 평면에 투영함으로써 상기 3방향의 각 방향의 3매의 평면 화상을 생성하는 평면 화상 생성부를 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 표시 처리부는,
    상기 평면 화상 생성부에서 생성된 상기 평면 화상 영역내의 메시에 대응한 3차원 화상화 데이터의 값을, 사전에 설정한 설정값과 비교하여 설정값 이상의 메시를 구하고, 구한 화상화 메시의 3차원 좌표와, 미리 설정된 상기 검사 대상의 윤곽 형상이나 후가공에 관한 3차원 형상 정보를 비교함으로써, 상기 검사 대상내의 결함 위치와 후가공부와의 간섭의 유무를 검출하고, 그 결과를 표시하는 이상 판정부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이상 판정부는,
    상기 평면 화상 생성부에서, 사전에 설정한 설정값을 넘는 화상화 메시를 선정할 때에, 선정된 화상화 메시의 인접 상황으로부터 이상 부위의 면적을 자동 계산하는 동시에, 자동 계산한 이상 부위의 면적이 일정값 이상 갖는지의 여부를 판정하고, 그 결과를 표시하는 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 표시 처리부는,
    상기 평면 화상 생성부에 의해 생성된 3매의 평면 화상 위에 검사 대상 형상의 윤곽을 겹쳐서 묘화하는 윤곽 묘화부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 처리부는,
    상기 신호 처리부에 의해 생성된 3차원 화상화 데이터를 3차원 화상화 영역내에 겹치도록 하여 검사 대상의 윤곽이나 후가공에 관한 3차원 형상을 묘화하는 윤곽 묘화부를 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 처리부는,
    3차원 화상화 영역내의 메시에 대응한 3차원 화상화 데이터의 값을, 사전에 설정한 설정값과 비교하여 설정값 이상의 메시를 출력하고, 출력한 설정값 이상의 메시수의 비율을 자동 계산하여, 그 값이 일정값 이상으로 된 경우에 이상 판정을 행하는 이상 판정부를 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 처리부는,
    3차원 화상화 영역내의 메시에 대응한 3차원 화상화 데이터의 값을, 사전에 설정한 설정값과 비교하여 설정값 이상의 메시를 출력하고, 출력된 메시의 3차원 좌표와, 미리 설정된 상기 검사 대상의 윤곽 형상이나 후가공에 관한 3차원 형상 정보를 비교함으로써, 상기 검사 대상내의 결함 위치와 후가공부의 간섭의 유무를 검출하여, 그 결과를 표시하는 이상 판정부를 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이상 판정부는,
    3차원 화상 데이터로부터, 설정값 이상의 메시를 출력할 때에, 출력된 화상화 데이터의 인접 상황으로부터 이상 부위의 면적을 자동 계산하는 동시에, 상기 이상 부위의 면적이 일정값 이상 갖는지의 여부를 판정하여, 그 결과를 표시하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서를 기계적으로 구동하는 동시에, 그 이동 위치를 검출하는 기구부와,
    상기 기구부에 의해 상기 트랜스듀서가 이동될 때마다 검출된 복수의 화상화 데이터를 결합하는 화상 결합부와,
    상기 화상 결합부에 의해 결합된 화상을 표시하는 표시부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    검사 범위에 대응한 개구부를 갖고, 상기 개구부를 상기 검사 대상의 검사 범위에 맞춰 상기 검사 대상의 표면을 덮는 마스크부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서는,
    상기 복수의 압전 진동자를 매트릭스 형상으로 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서는,
    상기 복수의 압전 진동자를 일렬로 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향 매체는 고체인 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향 매체는 액체인 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사 대상이 평면의 경계를 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사 대상이 곡면의 경계를 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사 대상은, 단수의 음향 특성을 가진 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사 대상은, 복수의 상이한 음향 특성을 가진 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 초음파 화상화 장치.
  20. 삭제
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337151A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Toshiba Corp 配管の超音波検査装置およびその検査方法
SG138524A1 (en) * 2006-06-22 2008-01-28 Siltronic Ag Method and apparatus for detection of mechanical defects in an ingot piece composed of semiconductor material
CN101292883B (zh) 2007-04-23 2012-07-04 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声三维快速成像方法及其装置
JP5155692B2 (ja) * 2008-02-26 2013-03-06 東芝プラントシステム株式会社 超音波検査装置
JP4491800B2 (ja) 2008-03-27 2010-06-30 住友金属工業株式会社 超音波探傷方法及び装置
JP4839338B2 (ja) 2008-05-30 2011-12-21 株式会社日立製作所 超音波探傷装置及び方法
JP2010014626A (ja) * 2008-07-04 2010-01-21 Toshiba Corp 三次元超音波検査装置
JP5090315B2 (ja) * 2008-10-29 2012-12-05 株式会社日立製作所 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
JP4776707B2 (ja) 2009-03-30 2011-09-21 株式会社東芝 超音波画像化装置
JP5787471B2 (ja) * 2009-07-01 2015-09-30 株式会社東芝 超音波検査用装置
JP5156707B2 (ja) * 2009-09-01 2013-03-06 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 超音波検査方法及び装置
JP5392731B2 (ja) 2009-10-05 2014-01-22 川崎重工業株式会社 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
KR101682578B1 (ko) * 2009-12-15 2016-12-20 삼성메디슨 주식회사 음파송수신부의 음향 성능 측정 장치 및 보상 방법
JP5253424B2 (ja) * 2010-01-05 2013-07-31 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 超音波探傷方法及び超音波探傷装置
JP5986709B2 (ja) * 2010-10-22 2016-09-06 株式会社Ihi 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
JP5578472B2 (ja) * 2010-11-24 2014-08-27 株式会社日立製作所 超音波探傷装置及び超音波探傷装置の画像処理方法
US9255909B2 (en) * 2012-03-26 2016-02-09 The Boeing Company Surface visualization system for indicating inconsistencies
JP2013130591A (ja) * 2013-04-03 2013-07-04 Hitachi Ltd 超音波探傷装置及び超音波探傷装置の画像処理方法
CN104166301B (zh) * 2014-08-28 2017-03-22 天津晴丰生产力促进有限公司 一种利用超声波干扰技术实现全息投影的方法
JP5908549B2 (ja) * 2014-09-08 2016-04-26 株式会社東芝 超音波検査用装置
CN105973988B (zh) * 2016-07-05 2019-08-06 方大特钢科技股份有限公司 一种层片状缺陷分布的超声三维成像检测方法
CN107831211A (zh) * 2017-12-05 2018-03-23 广东工业大学 一种金属焊件缺陷检测的方法及装置
US10641744B2 (en) * 2018-04-30 2020-05-05 The Boeing Company Methods and systems for determining bond efficacy using metallic reflectors and ultrasonic inspection
JP7233853B2 (ja) * 2018-05-11 2023-03-07 三菱重工業株式会社 超音波検査装置、方法、プログラム及び超音波検査システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817434A (en) * 1985-11-19 1989-04-04 Forrest Anderson Device for imaging three dimensions using simultaneous multiple beam formation
US5060201A (en) * 1989-05-12 1991-10-22 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Probe for ultrasonic microscope
JP2002048867A (ja) * 2000-08-07 2002-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 音響探査装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0355161B1 (en) * 1987-04-08 1994-07-13 Terumo Kabushiki Kaisha Ultrasonic diagnostic apparatus
JP3007474B2 (ja) 1991-04-19 2000-02-07 川崎重工業株式会社 超音波探傷検査方法および装置
US5475613A (en) * 1991-04-19 1995-12-12 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Ultrasonic defect testing method and apparatus
JP2796018B2 (ja) 1992-08-03 1998-09-10 株式会社東芝 超音波画像処理装置
JPH06294779A (ja) 1993-04-08 1994-10-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd 超音波映像検査装置および超音波映像検査方法
US5485842A (en) * 1994-11-30 1996-01-23 Advanced Technology Laboratories, Inc. Ultrasonic diagnostic scan conversion for three dimensional display processing
JPH0980416A (ja) * 1995-09-13 1997-03-28 Sharp Corp 液晶表示装置
JP3407169B2 (ja) * 1995-10-12 2003-05-19 富士写真光機株式会社 超音波画像立体表示装置及び超音波画像立体表示方法
JP3361692B2 (ja) * 1996-05-10 2003-01-07 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 超音波診断装置
JPH1062396A (ja) 1996-08-21 1998-03-06 Furuno Electric Co Ltd 超音波走査装置、超音波診断装置、非破壊検査装置および超音波振動子アレイ
JPH11164833A (ja) * 1997-09-30 1999-06-22 Toshiba Corp 医用画像診断装置
JPH11118775A (ja) * 1997-10-09 1999-04-30 Canon Inc 超音波検査装置
JP2002272738A (ja) * 2001-03-21 2002-09-24 Fuji Photo Film Co Ltd 超音波診断装置
JP3710398B2 (ja) * 2001-06-21 2005-10-26 安西メディカル株式会社 医用画像撮像装置
DE60239013D1 (de) * 2001-11-14 2011-03-03 Toshiba Kk Ultrasonograph mit berechnung der brechung von ultraschallwellen
JP4087098B2 (ja) 2001-11-14 2008-05-14 株式会社東芝 超音波検査装置
JP4386683B2 (ja) * 2002-09-30 2009-12-16 富士フイルム株式会社 超音波送受信装置及び超音波送受信方法
US7196969B1 (en) * 2006-02-09 2007-03-27 Pgs Geophysical As Three-dimensional two-way acoustic wave equation pre-stack imaging systems and methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817434A (en) * 1985-11-19 1989-04-04 Forrest Anderson Device for imaging three dimensions using simultaneous multiple beam formation
US5060201A (en) * 1989-05-12 1991-10-22 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Probe for ultrasonic microscope
JP2002048867A (ja) * 2000-08-07 2002-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 音響探査装置

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