KR101912972B1 - 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법 - Google Patents

초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법 Download PDF

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Abstract

초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법
초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법에 관한 것이다.
용접부의 치수를 간이하게 검출할 수 있는 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 용접부의 치수를 간이하게 검출할 수 있는 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법을 제공하는 것이다. 본 실시 형태에 관한 초음파 검사 장치는, 제1 부재에 레이저광을 조사하여 초음파 진동을 생성시키는 진동 생성부와, 용접부를 통하여 상기 제1 부재로부터 제2 부재에 전파된 초음파 진동을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 전파된 초음파 진동을 해석하는 해석부를 구비하고 있다.
그리고, 상기 해석부는, 상기 제2 부재의 두께 방향의 변위가 최대가 될 때의 상기 검출부에 의해 검출된 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나를 구하여, 미리 구해진, 상기 제2 부재의 상기 제1 부재측 면의 위치에서의 용접부의 단면 치수와, 상기 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나의 상관 관계로부터 상기 용접부의 단면 치수를 구한다.

Description

초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법{ULTRASONIC INSPECTION APPARATUS AND ULTRASONIC INSPECTION METHOD}
<관련 출원>
본 출원은 일본 특허 출원 제2013-061142호(출원일: 2013년 3월 22일)를 기초로 하여 우선권을 주장한다. 본 출원은 이 출원을 참조함으로써 동 출원의 내용 모두를 포함한다.
후술하는 실시 형태는 대략 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법에 관한 것이다.
검사 대상에 레이저광을 조사하여 검사 대상에 초음파 진동을 생성시켜, 검사 대상을 전파하는 초음파 진동을 해석함으로써 검사 대상의 내부 상태를 검사하는 초음파 검사 방법이 있다.
그리고, 모재가 공진하는 주파수를 미리 구해 두어 초음파 진동을 발생시키는 위치와 초음파 진동을 검출하는 위치를 주사하여, 모재가 공진하는 주파수보다 낮은 주파수로 공진하는 영역의 치수를 주사 위치로부터 구하고, 구해진 영역의 치수를 용접부의 치수로 하는 기술이 제안되어 있다.
그러나, 초음파 검사 방법이 번잡해지거나 초음파 검사 장치가 복잡해지거나 할 우려가 있다.
그로 인해, 용접부의 치수를 간이하게 검출할 수 있는 기술의 개발이 요망되고 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 용접부의 치수를 간이하게 검출할 수 있는 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 실시 형태에 관한 초음파 검사 장치는, 제1 부재에 레이저광을 조사하여 초음파 진동을 생성시키는 진동 생성부와, 용접부를 통하여 상기 제1 부재로부터 제2 부재에 전파된 초음파 진동을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 전파된 초음파 진동을 해석하는 해석부를 구비하고 있다.
그리고, 상기 해석부는, 상기 제2 부재의 두께 방향의 변위가 최대가 될 때의 상기 검출부에 의해 검출된 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나를 구하여, 미리 구해진, 상기 제2 부재의 상기 제1 부재측 면의 위치에서의 용접부의 단면 치수와, 상기 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나의 상관 관계로부터 상기 용접부의 단면 치수를 구한다.
상기 구성의 초음파 검사 장치에 따르면, 용접부의 치수를 간이하게 검출할 수 있는 초음파 검사 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 초음파 검사 장치(1)를 예시하기 위한 모식도이다.
도 2의 (a) 내지 (d)는 초음파 진동이 전파하는 모습을 예시하기 위한 모식도이다.
도 3은 레이저광 L2가 조사된 위치에 도달한 초음파 진동을 주파수 해석한 것의 일례를 예시하기 위한 그래프도이다.
이하, 도면을 참조하면서 실시 형태에 대하여 예시한다. 또한, 각 도면 중 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명은 적절하게 생략한다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 초음파 검사 장치(1)를 예시하기 위한 모식도이다.
우선, 검사 대상(100)에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 검사 대상(100)은 부재(101)(제1 부재의 일례에 상당함)와 부재(102)(제2 부재의 일례에 상당함)를 중첩한 부분에 있어서 용접된 것이다. 예를 들어, 부재(101)와 부재(102)를 플러그 용접(plug weld) 또는 슬롯 용접(slot weld)한 것이다.
용접된 부분은 용접부(103)로서 나타내고 있다.
또한, 초음파 진동을 검출하는 측의 부재(도 1에 예시한 것의 경우에는 부재(102))의 초음파 진동을 발생시키는 측의 부재(도 1에 예시한 것의 경우에는 부재(101))측 면(도 1에 예시한 것의 경우에는 면(102a))의 위치에서의 용접부(103)의 단면 치수를 W로 하고 있다(이하, 간단히 용접부(103)의 단면 치수 W라고 칭함).
또한, 도 1에 있어서는, 부재(101)와 부재(102) 사이에 간극이 형성되어 있지만, 부재(101)와 부재(102)가 접촉하여도 된다.
부재(101) 및 부재(102)의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 부재(101) 및 부재(102)의 재료는, 예를 들어 금속이나 수지 등으로 할 수 있다.
여기서, 용접부(103)가 적정한 강도를 갖는지 여부를 검사하는 경우가 있다. 이 경우, 용접부(103) 중 플러그 또는 슬롯이 설치된 부재(102)의 측은, 용접 상태를 외부로부터 관찰할 수 있다.
그러나, 용접부(103) 중 부재(101)와 부재(102) 사이에 형성된 부분은, 용접 상태를 외부로부터 관찰할 수 없다.
그리고, 외부로부터 관찰할 수 없는 용접부(103)의 단면 치수 W는, 용접 강도의 적정 여부에 큰 영향을 미친다.
그로 인해, 외부로부터 관찰할 수 없는 용접부(103)의 단면 치수 W를 검출할 수 있으면, 용접 강도의 적정 여부의 판정을 행할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 초음파 검사 장치(1)는, 후술하는 바와 같이 용접부(103)의 단면 치수 W를 간이하게 검출할 수 있다. 또한, 검출된 용접부(103)의 단면 치수 W와, 미리 구해진 단면 치수 길이의 임계값에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정할 수 있다.
이어서, 도 1로 되돌아와 초음파 검사 장치(1)에 대하여 예시한다.
초음파 검사 장치(1)에는 진동 생성부(2), 검출부(5), 해석부(9) 및 제어부(14)가 설치되어 있다.
진동 생성부(2)는 부재(101)에 레이저광 L1을 조사하여 부재(101)에 초음파 진동을 생성시킨다.
진동 생성부(2)에는 레이저 광원(3)과 조사 헤드(4)가 설치되어 있다.
레이저 광원(3)은 고에너지이면서 시간 변조된 레이저광 L1을 출사 가능한 것으로 할 수 있다. 레이저 광원(3)은, 예를 들어 펄스 레이저 광원으로 할 수 있다. 레이저 광원(3)에는, 예를 들어 YAG 레이저, CO2 레이저, 티타늄 사파이어 레이저, 엑시머 레이저 등의 펄스 발진이 가능한 레이저를 사용할 수 있다.
단, 레이저 광원(3)은 예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 검사 대상(100)에 초음파 진동을 생성시킬 수 있는 것이면 된다.
조사 헤드(4)는 광 파이버(13a)를 통하여 레이저 광원(3)과 접속되어 있다. 조사 헤드(4)는 레이저 광원(3)으로부터 출사된 레이저광 L1을 부재(101)의 표면에 조사한다. 조사 헤드(4)는, 레이저광 L1을 집광시키는 도시하지 않은 광학 요소(예를 들어, 렌즈 등)를 가진 것으로 할 수 있다.
또한, 조사 헤드(4)와 레이저 광원(3)이 광 파이버(13a)를 통하여 접속되는 경우를 예시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 조사 헤드(4)와 레이저 광원(3)이 광학적으로 접속되어 있으면 된다.
검출부(5)는 부재(101)와 중첩된 부분에 있어서 부재(101)와 용접된 부재(102)에 전파된 초음파 진동을 검출한다. 즉, 검출부(5)는, 진동 생성부(2)에 의해 생성되어, 부재(101)로부터 용접부(103)를 통하여 부재(102)에 전파된 초음파 진동을 검출한다.
또한, 검출부(5)는 검출된 초음파 진동을 전기 신호로 변환한다.
검출부(5)는, 예를 들어 레이저 간섭계로 할 수 있다.
검출부(5)에는 레이저 광원(6), 헤드(7) 및 변환부(8)가 설치되어 있다.
레이저 광원(6)에는, 예를 들어 반도체 레이저를 사용할 수 있다.
헤드(7)는 광 파이버(13b)를 통하여 레이저 광원(6)과 접속되어 있다. 또한, 헤드(7)는 광 파이버(13c)를 통하여 변환부(8)와 접속되어 있다. 또한, 광 파이버(13b, 13c)에 의한 접속에 한정되는 것은 아니며, 광학적으로 접속되어 있으면 된다.
헤드(7)는 레이저 광원(6)으로부터 출사된 레이저광 L2를 부재(102)의 표면에 조사한다. 또한, 헤드(7)는 부재(102)의 표면으로부터의 반사광 L3을 수광한다. 헤드(7)는 레이저광 L2, L3을 집광시키는 도시하지 않은 광학 요소(예를 들어, 렌즈 등)를 가진 것으로 할 수 있다.
부재(102)의 표면의 위치 변화(부재(102)의 두께 방향의 변위)에 의해, 반사광 L3의 광로 길이가 변화한다. 그로 인해, 레이저 광원(6)으로부터 출사되어 헤드(7) 내의 반사면(참조면)에서 반사된 레이저광 L2(참조광)와, 부재(102)의 표면으로부터의 반사광 L3을 헤드(7) 내에 있어서 간섭시킴으로써 간섭광을 발생시킬 수 있다.
간섭광의 강도는, 헤드(7) 내의 반사면부터 부재(102)의 표면까지의 거리에 따라 변화한다. 그로 인해, 간섭광의 강도 변화에 의해 부재(102)의 두께 방향의 변위량을 검출할 수 있다.
그리고, 변환부(8)는 경과 시간에 대한 간섭광의 강도 변화(경과 시간에 대한 부재(102)의 두께 방향의 변위)를 검출함으로써, 부재(102)에 전파된 초음파 진동을 검출한다.
변환부(8)는 검출된 초음파 진동을 전기 신호로 변환한다. 변환부(8)는, 예를 들어 CCD(Charge Coupled Devices) 등의 고체 촬상 소자를 구비한 것으로 할 수 있다.
또한, 검출부(5)가 레이저 간섭계인 경우를 예시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 부재(102)에 전파된 초음파 진동을 검출할 수 있는 것이면 된다. 예를 들어, 검출부(5)는 압전 소자를 구비한 것으로 할 수도 있다.
단, 검출부(5)를 레이저 간섭계 등의 비접촉으로 검출이 가능한 것으로 하면, 검사 대상에 대한 적용 범위를 넓힐 수 있다.
해석부(9)는 검출부(5)에 의해 검출된 초음파 진동을 해석한다.
예를 들어, 해석부(9)는 검출부(5)에 의해 검출된 초음파 진동에 기초하여 용접부(103)의 단면 치수 W를 구한다. 또한, 해석부(9)는 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정한다.
해석부(9)에는 연산부(10), 판정부(11) 및 표시부(12)가 설치되어 있다.
연산부(10)는 검출부(5)에 의해 검출된 초음파 진동에 기초하여 용접부(103)의 단면 치수 W를 연산한다.
연산부(10)는, 예를 들어 레이저광 L2가 조사된 위치에 도달한 초음파 진동의 주파수 해석을 행함으로써, 용접부(103)의 단면 치수 W를 연산한다. 초음파 진동의 주파수 해석은, 예를 들어 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용하여 행할 수 있다.
예를 들어, 해석부(9)에 설치된 연산부(10)는, 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 될 때의 검출부(5)에 의해 검출된 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나를 구한다. 그리고, 미리 구해진, 용접부의 단면 치수 W와, 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나의 상관 관계로부터 용접부의 단면 치수 W를 구한다.
또한, 용접부(103)의 단면 치수 W를 구하는 방법에 관한 상세한 것은 후술한다.
판정부(11)는, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정한다. 예를 들어, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W가 미리 정해진 임계값보다 긴 경우에는, 용접 강도가 적정하다고 판정할 수 있다. 이에 반하여, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W가 미리 정해진 임계값보다 짧은 경우에는, 용접 강도가 부적정하다고 판정할 수 있다. 또한, 임계값은, 용접부(103)의 단면 치수 W와 용접 강도의 관계를 실험이나 시뮬레이션 등을 행함으로써 결정할 수 있다.
표시부(12)는, 연산부(10)에 의해 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W나, 판정부(11)에 의한 용접 강도의 판정 결과를 표시한다. 표시부(12)는, 예를 들어 액정 표시 장치 등으로 할 수 있다.
제어부(14)는 레이저 광원(3)과 레이저 광원(6)을 제어한다. 제어부(14)는, 예를 들어 레이저 광원(3)으로부터의 레이저광 L1의 출사나, 레이저광 L1의 출사 정지 등을 제어한다. 제어부(14)는, 예를 들어 레이저 광원(6)으로부터의 레이저광 L2의 출사나, 레이저광 L2의 출사 정지 등을 제어한다.
이어서, 초음파 검사 장치(1)의 작용과 함께, 본 실시 형태에 관한 초음파 검사 방법에 대하여 예시한다.
우선, 제어부(14)에 의해 레이저 광원(3)으로부터 레이저광 L1을 출사시킨다. 레이저 광원(3)으로부터 출사된 레이저광 L1은, 광 파이버(13a)를 통하여 조사 헤드(4)에 입사한다. 조사 헤드(4)에 입사한 레이저광 L1은, 부재(101)의 표면에 조사된다. 부재(101)의 표면에 레이저광 L1이 조사되면, 부재(101)의 표면에 열 왜곡 등이 발생하고, 부재(101)에 고주파 탄성파(초음파)가 발생한다. 즉, 초음파 진동이 발생한다. 발생된 초음파 진동은 부재(101)를 전파하여, 용접부(103)를 통하여 부재(102)에 전파된다.
도 2의 (a) 내지 (d)는 초음파 진동이 전파하는 모습을 예시하기 위한 모식도이다.
도 2의 (a)는 도 1 중의 A부에서의 초음파 진동을 예시하기 위한 모식도이다.
도 2의 (b)는 도 1 중의 B부에서의 초음파 진동을 예시하기 위한 모식도이다.
도 2의 (c)는 도 1 중의 C부에서의 초음파 진동을 예시하기 위한 모식도이다.
도 2의 (d)는 도 1 중의 D부에서의 초음파 진동을 예시하기 위한 모식도이다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 부재(101)에서의 레이저광 L1이 조사된 위치(도 1 중에서의 A부)에 있어서는, 여러가지 파장(주파수)을 갖는 초음파 진동이 발생한다.
이어서, 부재(101)에서의 레이저광 L1이 조사된 위치에 있어서 발생한 초음파 진동은 부재(101)를 전파한다. 이때, 짧은 파장을 갖는(높은 주파수를 갖는) 초음파 진동은, 전파되기 어렵다고 하는 성질을 갖는다.
그로 인해, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 부재(101)에서의 용접부(103) 근방의 위치(도 1 중에서의 B부)에는, 비교적 긴 파장을 갖는(비교적 낮은 주파수를 갖는) 초음파 진동만이 도달한다.
그리고, 초음파 진동이 용접부(103)를 통과하여 부재(102)에 도달할 때에는, 긴 파장을 갖는(낮은 주파수를 갖는) 초음파 진동은 용접부(103)를 통과하기 어렵다고 하는 성질을 갖는다.
그로 인해, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 부재(102)에서의 용접부(103) 근방의 위치(도 1 중에서의 C부)에는, 부재(101)에서의 용접부(103) 근방의 위치에 도달한 초음파 진동 중 짧은 파장을 갖는(높은 주파수를 갖는) 초음파 진동만이 도달한다.
여기서, 본 발명자들이 얻은 지견에 따르면, 용접부(103)의 단면 치수 W가 변화하면, 용접부(103)를 통과할 수 있는 초음파 진동의 파장(주파수)이 변화하는 것이 판명되었다. 즉, 용접부(103)의 단면 치수 W가 짧아질수록 용접부(103)를 통과할 수 있는 초음파 진동의 파장이 짧아지는(주파수가 높아지는) 것이 판명되었다.
부재(102)에서의 용접부(103) 근방의 위치에 도달한 초음파 진동은 부재(102)를 전파한다. 이때, 짧은 파장을 갖는(높은 주파수를 갖는) 초음파 진동은 전파되기 어렵다고 하는 성질을 갖는다.
그로 인해, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 부재(102)에서의 레이저광 L2가 조사된 위치(도 1 중에서의 D부)에는, 용접부(103)를 통과한 초음파 진동 중 긴 파장을 갖는(낮은 주파수를 갖는) 초음파 진동만이 도달한다.
즉, 이상에 설명한 바와 같이, 용접부(103)의 단면 치수 W가 변화하면, 레이저광 L2가 조사된 위치에 도달하는 초음파 진동의 파장이나 주파수가 변화한다.
그로 인해, 레이저광 L2가 조사된 위치에 도달한 초음파 진동의 파장이나 주파수를 해석함으로써, 용접부(103)의 단면 치수 W를 구할 수 있다. 또한, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정할 수 있다.
도 3은 레이저광 L2가 조사된 위치에 도달한 초음파 진동을 주파수 해석한 것의 일례를 예시하기 위한 그래프도이다.
도 3은 레이저광 L2가 조사된 위치에 도달한 초음파 진동을 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 해석한 것이다.
도 3 중의 S1은 용접부(103)의 단면 치수 W가 1mm인 경우, S2는 용접부(103)의 단면 치수 W가 0.5mm인 경우, S3은 용접부(103)의 단면 치수 W가 0.1mm인 경우이다.
전술한 바와 같이, 용접부(103)의 단면 치수 W가 짧아질수록 용접부(103)를 통과할 수 있는 초음파 진동의 주파수가 높아진다.
그로 인해, 도 3에 도시한 바와 같이, 용접부(103)의 단면 치수 W에 따라 주파수 특성이 변화한다. 그리고, 용접부(103)의 단면 치수 W가 변화하면, 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 되는 주파수가 변화하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 용접부(103)의 단면 치수 W가 1mm인 경우에는, 주파수 F1에 있어서 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 된다. 용접부(103)의 단면 치수 W가 0.5mm인 경우에는, 주파수 F2에 있어서 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 된다. 용접부(103)의 단면 치수 W가 0.1mm인 경우에는, 주파수 F3에 있어서 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 된다.
즉, 용접부(103)의 단면 치수 W와, 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 되는 주파수의 관계를 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 구해두면, 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 되는 주파수를 검출함으로써 용접부(103)의 단면 치수 W의 치수를 구할 수 있다. 예를 들어, 주파수 F1에 있어서 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 되면, 용접부(103)의 단면 치수 W는 1mm인 것을 알 수 있다. 예를 들어, 주파수 F2에 있어서 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 되면, 용접부(103)의 단면 치수 W는 0.5mm인 것을 알 수 있다. 예를 들어, 주파수 F3에 있어서 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 되면, 용접부(103)의 단면 치수 W는 0.1mm인 것을 알 수 있다.
그리고, 이와 같이 하여 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정할 수 있다. 예를 들어, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W가 미리 정해진 임계값보다 긴 경우에는, 용접 강도가 적정하다고 판정할 수 있다. 이에 반하여, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W가 미리 정해진 임계값보다 짧은 경우에는, 용접 강도가 부적정하다고 판정할 수 있다. 임계값은 용접부(103)의 단면 치수 W와 용접 강도의 관계를 실험이나 시뮬레이션 등을 행함으로써 결정할 수 있다.
또한, 용접부(103)의 단면 치수 W가 작아지면 두께 방향의 변위가 작아지는 것을 이용하여, 피크 주파수에 있어서 두께 방향의 변위가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우에는 적정하다고 판단할 수도 있다.
또한, 이상은 주파수에 기초하여 용접부(103)의 단면 치수 W를 구하거나, 용접 강도의 적정 여부를 판정하거나 하는 경우이지만, 예를 들어 파장에 기초하여 용접부(103)의 단면 치수 W를 구하거나, 용접 강도의 적정 여부를 판정하거나 할 수도 있다.
이상에 예시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 초음파 검사 방법은, 부재(101)에 레이저광을 조사하여 초음파 진동을 생성시키는 공정과, 부재(101)와 중첩된 부분에 있어서 부재(101)와 용접된 부재(102)에 전파된 초음파 진동을 검출하는 공정과, 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 될 때 검출된 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나를 구하여, 미리 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W와, 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나의 상관 관계로부터 용접부 W의 단면 치수를 구하는 공정을 구비하고 있다.
이 경우, 부재(102)에 전파된 초음파 진동을 검출하는 공정에 있어서, 부재(101)에 레이저광을 조사함으로써 생성되어, 부재(101)로부터 용접부(103)를 통하여 부재(102)에 전파된 초음파 진동을 검출한다.
또한, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W와, 미리 구해진 임계값에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정하는 공정을 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명자들이 얻은 지견에 따르면, 부재(102)의 두께 방향의 변위가 최대가 될 때의 초음파 진동의 주파수를 F, 용접부(103)의 단면 치수를 W, 전파하는 초음파 진동의 속도를 V로 한 경우에, V/5W≤F≤V/W가 되는 것이 판명되었다.
또한, 이상에서는 부재(101)와 부재(102)를 플러그 용접 또는 슬롯 용접한 경우를 예시하였지만, 부재(101)와 부재(102)를 스폿 용접한 경우에도 적용할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 방법(1)에 따르면, 부재(101)에 레이저광 L1을 조사하고, 용접부(103)를 통하여 부재(102)에 전파된 초음파 진동의 주파수나 파장을 해석함으로써, 용접부(103)의 단면 치수 W를 구할 수 있다. 또한, 구해진 용접부(103)의 단면 치수 W에 기초하여 용접 강도가 적정한지 여부를 판정할 수 있다.
즉, 용접부(103)의 단면 치수 W를 간이하게 검출할 수 있다. 또한, 용접 강도가 적정한지 여부를 간이하게 판정할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇가지 실시 형태를 예시하였지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경 등을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형예는 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다. 또한, 전술한 각 실시 형태는 서로 조합하여 실시할 수 있다.

Claims (20)

  1. 초음파 검사 장치로서,
    제1 부재에 레이저광을 조사하여 초음파 진동을 생성시키는 진동 생성부와,
    용접부를 통하여 상기 제1 부재로부터 제2 부재에 전파된 초음파 진동을 검출하는 검출부와,
    상기 검출부에 의해 검출된 상기 전파된 초음파 진동을 해석하는 해석부를 구비하며,
    상기 해석부는, 상기 제2 부재의 상기 제1 부재측 면의 위치에서의 상기 용접부의 단면 치수와, 상기 제2 부재의 두께 방향의 변위의 최대값에 대응하는 상기 검출부에 의해 검출된 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나를 미리 구해두고, 상기 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나와의 상관 관계를 이용하여, 검출된 상기 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 어느 하나에 대응하는 상기 제2 부재의 상기 제1 부재측 면의 위치에서의 상기 용접부의 단면 치수를 구하는, 초음파 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 진동 생성부는 시간 변조된 레이저광을 출사하는 제1 레이저 광원을 갖는, 초음파 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 레이저 광원은 펄스 레이저 광원인, 초음파 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 검출부는, 상기 진동 생성부에 의해 생성되어, 상기 제1 부재로부터 상기 용접부를 통하여 상기 제2 부재에 전파된 상기 초음파 진동을 검출하는, 초음파 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 검출부는,
    레이저광을 출사하는 제2 레이저 광원과,
    상기 제2 레이저 광원으로부터 출사된 상기 레이저광을 상기 제2 부재의 표면에 조사하고, 상기 제2 부재의 표면에 조사된 상기 레이저광과, 상기 제2 부재의 표면으로부터의 반사광으로부터 간섭광을 발생시키는 헤드와,
    경과 시간에 대한 상기 간섭광의 강도 변화로부터 초음파 진동을 검출하는 변환부를 갖는, 초음파 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 해석부는 고속 푸리에 변환에 의해 상기 초음파 진동의 주파수 해석을 행하는, 초음파 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 해석부는, 구해진 상기 용접부의 단면 치수와, 미리 구해진 임계값에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정하는, 초음파 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 해석부는, 구해진 상기 용접부의 단면 치수가 상기 임계값보다 긴 경우에는, 상기 용접 강도가 적정하다고 판정하는, 초음파 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 용접부는 플러그 용접, 슬롯 용접 및 스폿 용접으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종에 의해 형성된, 초음파 검사 장치.
  11. 제1 부재에 레이저광을 조사하여 초음파 진동을 생성시키는 공정과,
    용접부를 통하여 상기 제1 부재로부터 제2 부재에 전파된 초음파 진동을 검출하는 공정과,
    상기 제2 부재의 상기 제1 부재측 면의 위치에서의 상기 용접부의 단면 치수와, 상기 제2 부재의 두께 방향의 변위의 최대값에 대응하는 상기 검출된 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나를 미리 구해두고, 상기 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 적어도 어느 하나와의 상관 관계를 이용하여, 검출된 상기 초음파 진동의 주파수 및 파장 중 어느 하나에 대응하는 상기 제2 부재의 상기 제1 부재측 면의 위치에서의 상기 용접부의 단면 치수를 구하는 공정을 구비한, 초음파 검사 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 초음파 진동을 생성시키는 공정에서,
    시간 변조된 상기 레이저광을 조사하는, 초음파 검사 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 시간 변조된 상기 레이저광은 펄스 레이저인, 초음파 검사 방법.
  15. 제11항에 있어서, 초음파 진동을 검출하는 공정에서,
    상기 제1 부재에 레이저광을 조사함으로써 생성되어, 상기 제1 부재로부터 상기 용접부를 통하여 상기 제2 부재에 전파된 상기 초음파 진동을 검출하는, 초음파 검사 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 초음파 진동을 검출하는 공정에서,
    상기 제2 부재의 표면에 레이저광을 조사하여, 상기 제2 부재의 표면에 조사된 상기 레이저광과, 상기 제2 부재의 표면으로부터의 반사광으로부터 간섭광을 발생시키고, 경과 시간에 대한 상기 간섭광의 강도로부터 초음파 진동을 검출하는, 초음파 검사 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 용접부의 단면 치수를 구하는 공정에서,
    고속 푸리에 변환에 의해 상기 초음파 진동의 주파수 해석을 행하는, 초음파 검사 방법.
  18. 제11항에 있어서, 구해진 상기 용접부의 단면 치수와, 미리 구해진 임계값에 기초하여 용접 강도의 적정 여부를 판정하는 공정을 더 구비한, 초음파 검사 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 용접 강도의 적정 여부를 판정하는 공정에서,
    구해진 상기 용접부의 단면 치수가 상기 임계값보다 긴 경우에는, 상기 용접 강도가 적정하다고 판정하는, 초음파 검사 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 용접부는 플러그 용접, 슬롯 용접 및 스폿 용접으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종에 의해 형성된, 초음파 검사 방법.
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