KR20230027306A - Ultrasonic inspection device, support inspection method, and support inspection program - Google Patents
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Abstract
필름을 제조하기 위해서 사용되는, 적어도 일부가 금속 부재로 형성된 지지체를 검사하는 초음파식 검사 장치 (A) 로서, 초음파 프로브 (2) 를 사용하여, 접촉 매질을 개재하여 금속 지지체 내로 초음파를 송신함과 함께, 지지체의 내부로부터의 초음파 에코를 수신하는 송수신부 (11) 와, 초음파 프로브 (2) 로 지지체 내를 초음파 주사했을 때에 각 주사 위치에서 검출되는 초음파 에코에 기초하여, 지지체 내의 단층 화상을 생성하는 단층 화상 생성부 (12) 와, 단층 화상을 화상 해석하고, 초음파 프로브 (2) 로부터 송출된 초음파의 지지체의 금속 부재의 표리면 사이에 있어서의 다중 반사에서 기인하여, 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 지지체의 내부의 상태를 평가하는 평가부 (13) 를 구비하는 초음파식 검사 장치 (A).An ultrasonic inspection device (A) for inspecting a support at least partially formed of a metal member used for producing a film, wherein an ultrasonic probe (2) is used to transmit ultrasonic waves into the metal support through a contact medium, and When the inside of the support is ultrasonically scanned by the transmitting/receiving unit 11 for receiving an ultrasonic echo from the inside of the support and the ultrasonic probe 2, based on the ultrasonic echo detected at each scanning position, a tomographic image within the support is generated. The tomographic image generation unit 12 and the tomographic image are image-analyzed, and the layered image is expressed in the tomographic image due to multiple reflections between the upper and lower surfaces of the metal member of the support body of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 2 An ultrasonic inspection apparatus (A) provided with an evaluation unit (13) that evaluates the state of the inside of the support body based on the aspect of .
Description
본 개시는, 초음파식 검사 장치, 지지체의 검사 방법, 및, 지지체의 검사 프로그램에 관한 것이다.The present disclosure relates to an ultrasonic inspection device, a support inspection method, and a support inspection program.
필름을 제조할 때에는, 필름을 지지하기 위한 벨트나 드럼 등의 금속제의 지지체 (이하, 「금속 지지체」라고 칭한다) 가 사용되고 있다. 예를 들어, 편광판이나 전자 디스플레이에 널리 사용되고 있는 폴리머 필름을 제조할 때에는 (예를 들어, 용액 제막법), 필름의 초기 건조 공정에서는 원재료를 지지하기 위한 벨트나 드럼이 사용되고 있고, 또, 후건조나 필름의 반송 등을 위해서는 반송롤이 사용되고 있다.When manufacturing a film, metal support bodies (henceforth a "metal support body"), such as a belt and a drum for supporting a film, are used. For example, when producing polymer films widely used in polarizing plates and electronic displays (eg, solution film forming method), belts and drums are used to support raw materials in the initial drying step of the film, and post-drying is performed. For the conveyance of films, etc., conveyance rolls are used.
그런데, 금속 지지체의 표면에, 흠집, 오염, 또는 핀홀 (즉, 구멍) 등의 결함 (이하, 「결함」이라고 칭한다) 이 존재하면, 제조되는 필름의 품질 저하를 초래하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2). 특히, 폴리머 용액을 슬릿 다이로부터 드럼, 벨트, 및 캐리어 필름 등의 지지체 상에 유연시켜 시트상으로 하고, 얻어진 시트상의 막으로부터 용매를 건조시킴으로써, 필름을 제조하는 용액 제막법에 있어서는, 금속 지지체 (여기서는, 드럼 및 벨트) 의 표면에 존재하는 결함에서 기인하여, 필름의 표면에 핀홀 결점이 생기기 쉽다.However, it is known that the presence of defects (hereinafter referred to as “defects”) such as scratches, stains, or pinholes (i.e., holes) on the surface of a metal support will cause deterioration in the quality of the film produced (for example, For example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In particular, in the solution film forming method of producing a film by casting a polymer solution from a slit die onto a support such as a drum, a belt, and a carrier film to form a sheet, and drying a solvent from the resulting sheet film, a metal support ( Here, pinhole defects tend to occur on the surface of the film due to defects existing on the surface of the drum and belt).
이와 같은 배경으로부터, 종래, 이러한 종류의 필름의 제조 설비에 있어서는, 정기적으로 금속 지지체의 표면을 검사하고, 당해 검사에 있어서 금속 지지체의 표면에 결함이 검출된 경우에는, 연마 등에 의해 금속 지지체를 수리하는 프로세스가 실시되고 있다.From this background, conventionally, in the manufacturing facilities of this type of film, the surface of the metal support is regularly inspected, and when a defect is detected on the surface of the metal support in the inspection, the metal support is repaired by polishing or the like. process is being carried out.
이러한 종류의 필름의 제조 설비에 있어서는, 금속 지지체의 검사 시 및 수리 시에는, 필름의 제조 라인을 멈추게 되기 때문에, 생산성 향상의 관점에서, 검사 스텝부터 수리 스텝까지를 단시간에 끝낼 필요가 있다. 이러한 점에서, 금속 지지체의 내부에 보이드 (즉, 공공) 나 이물질이 존재하면, 금속 지지체를 수리하고 있을 때에, 금속 지지체의 표면에 새로운 결함이 생겨 버리는 것이 과제가 되고 있다. 이것은, 금속 지지체를 수리하고 있을 때에, 금속 지지체의 표면에 새로운 결함이 생겨 버리면, 수리 스텝이 장기화하거나, 반복하여 수리 스텝을 실시하는 상태가 발생하여, 생산성의 저하로 이어지거나 하기 때문이다.In this type of film production facility, the film production line is stopped during inspection and repair of the metal support, so from the viewpoint of productivity improvement, it is necessary to complete the inspection step to the repair step in a short time. In this respect, when voids (namely, voids) or foreign substances exist inside the metal support, it becomes a problem that new defects are generated on the surface of the metal support during repair. This is because when a new defect occurs on the surface of the metal support while the metal support is being repaired, the repair step is prolonged or a state in which the repair step is repeatedly performed occurs, leading to a decrease in productivity.
그 때문에, 필름 품질의 저하, 및 생산성의 저하를 방지하기 위해서는, 결함의 발현성이 낮은 금속 지지체를 도입할 필요가 있다. 또, 사전에 수리 스텝 후의 상태를 예측할 수 있는 것이 필요 불가결하다. 특히, 이러한 종류의 금속 지지체는, 당해 금속 지지체 제조 시의 굽힘 가공 등에 수반하여 큰 압력을 받은 상태로 배치되기 때문에, 그 내부 구조 (예를 들어, 결정 구조) 는, 시간 경과적으로 변화하고, 이윽고, 많은 보이드나 이물질을 포함하는 것이 된다. 그러므로, 금속 지지체의 검사 시, 또는, 금속 지지체를 필름의 제조 설비에 장착하기 전에, 당해 금속 지지체의 수명을 예측할 수 있는 정도까지, 금속 지지체의 내부의 상태를 고정밀도로 평가할 수 있는 것이 바람직하다.Therefore, in order to prevent deterioration in film quality and deterioration in productivity, it is necessary to introduce a metal support having low defect occurrence. In addition, it is indispensable to be able to predict the state after the repair step in advance. In particular, since this kind of metal support is placed in a state where a large pressure is applied along with the bending process at the time of manufacturing the metal support, its internal structure (for example, crystal structure) changes over time, Eventually, it will contain many voids and foreign matter. Therefore, it is preferable to be able to evaluate the internal state of the metal support with high accuracy to the extent that the lifetime of the metal support can be predicted at the time of inspection of the metal support or before mounting the metal support to the film production facility.
본 개시는, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 필름의 제조에 사용되는 지지체의 내부의 상태를 고정밀도로 평가하는 것이 가능한 초음파식 검사 장치, 지지체의 검사 방법, 및, 지지체의 검사 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present disclosure has been made in view of the above problems, and aims to provide an ultrasonic inspection device capable of highly accurately evaluating the state of the inside of a support used for film production, a support inspection method, and a support inspection program. to be
전술한 과제를 해결하는 주된 본 개시는, The main present disclosure to solve the above problems is,
필름을 제조하기 위해서 사용되는, 적어도 일부가 금속 부재로 형성된 지지체를 검사하는 초음파식 검사 장치로서, An ultrasonic inspection device for inspecting a support at least partially formed of a metal member used to manufacture a film, comprising:
초음파 프로브를 사용하여, 접촉 매질을 개재하여 상기 지지체 내에 초음파를 송신함과 함께, 상기 지지체의 내부로부터의 초음파 에코를 수신하는 송수신부와, a transmission/reception unit that transmits ultrasonic waves into the support body through a contact medium using an ultrasonic probe and receives an ultrasonic echo from the inside of the support body;
상기 초음파 프로브로 상기 지지체 내를 초음파 주사했을 때에 각 주사 위치에서 검출되는 상기 초음파 에코에 기초하여, 상기 지지체의 단층 화상을 생성하는 단층 화상 생성부와, a tomographic image generating unit that generates a tomographic image of the support based on the ultrasonic echo detected at each scanning position when the inside of the support is scanned by ultrasonic probe with the ultrasonic probe;
상기 단층 화상을 화상 해석하고, 상기 초음파 프로브로부터 송출된 초음파의 상기 지지체의 금속부의 표리면 사이에 있어서의 다중 반사에서 기인하여, 상기 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 상기 지지체의 내부의 상태를 평가하는 평가부 The tomographic image is image analyzed, and based on the aspect of the layered image expressed in the tomographic image due to multiple reflections between the front and back surfaces of the metal part of the support of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe, the support Evaluation unit that evaluates internal conditions
를 구비하는 초음파식 검사 장치이다.It is an ultrasonic inspection device having a.
또, 다른 국면에서는, Also, in another aspect,
필름을 제조하기 위해서 사용되는 지지체를 검사하는 검사 방법으로서, As an inspection method for inspecting a support used to manufacture a film,
초음파 프로브를 사용하여, 접촉 매질을 개재하여 상기 지지체 내로 초음파를 송신함과 함께, 상기 지지체의 내부로부터의 초음파 에코를 수신하는 처리와, processing using an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves into the support body through a contact medium and receive ultrasonic echoes from inside the support body;
상기 초음파 프로브로 상기 지지체 내를 초음파 주사했을 때에 각 주사 위치에서 검출되는 상기 초음파 에코에 기초하여, 상기 지지체의 단층 화상을 생성하는 처리와, a process of generating a tomographic image of the support based on the ultrasonic echo detected at each scanning position when ultrasonic scanning of the inside of the support with the ultrasonic probe;
상기 단층 화상을 화상 해석하고, 상기 초음파 프로브로부터 송출된 초음파의 상기 지지체의 금속부의 표리면 사이에 있어서의 다중 반사에서 기인하여, 상기 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 상기 지지체의 내부의 상태를 평가하는 처리 The tomographic image is image analyzed, and based on the aspect of the layered image expressed in the tomographic image due to multiple reflections between the front and back surfaces of the metal part of the support of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe, the support A process that evaluates the state of the internal
를 갖는 검사 방법이다.It is a test method with
또, 다른 국면에서는, Also, in another aspect,
필름을 제조하기 위해서 사용되는 지지체를 검사하는 검사 프로그램으로서, As an inspection program for inspecting a support used to manufacture a film,
초음파 프로브를 사용하여, 접촉 매질을 개재하여 상기 지지체 내로 초음파를 송신함과 함께, 상기 지지체의 내부로부터의 초음파 에코를 수신하는 처리와, processing using an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves into the support body through a contact medium and receive ultrasonic echoes from inside the support body;
상기 초음파 프로브로 상기 지지체 내를 초음파 주사했을 때에 각 주사 위치에서 검출되는 상기 초음파 에코에 기초하여, 상기 지지체의 단층 화상을 생성하는 처리와, a process of generating a tomographic image of the support based on the ultrasonic echo detected at each scanning position when ultrasonic scanning of the inside of the support with the ultrasonic probe;
상기 단층 화상을 화상 해석하고, 상기 초음파 프로브로부터 송출된 초음파의 상기 지지체의 금속부의 표리면 사이에 있어서의 다중 반사에서 기인하여, 상기 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 상기 지지체의 내부의 상태를 평가하는 처리 The tomographic image is image analyzed, and based on the aspect of the layered image expressed in the tomographic image due to multiple reflections between the front and back surfaces of the metal part of the support of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe, the support A process that evaluates the state of the internal
를 갖는 검사 프로그램이다.It is a test program with
본 개시에 관련된 초음파식 검사 장치에 의하면, 필름의 제조에 사용되는 지지체의 내부의 상태를 고정밀도로 평가하는 것이 가능하다.According to the ultrasonic inspection apparatus according to the present disclosure, it is possible to accurately evaluate the state of the inside of the support used for film production.
도 1 은, 일 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치의 외관의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 일 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 일 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치가 갖는 초음파 프로브의 배치 형성 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 금속 지지체의 내부 구조의 균일성이 높은 상태일 때에 관찰된 단층 화상이다.
도 5 는, 금속 지지체의 시간 경과적 변화에 의해, 금속 지지체의 내부 구조의 균일성이 낮아졌을 때에 관찰된 단층 화상이다.
도 6 은, 도 5의 층상 화상 영역의 확대도이다.
도 7 은, 단층 화상 내에 층상 화상이 표출되는 원리에 대해, 설명하는 도면이다.
도 8 은, 도 4 와 도 5 각각의 층상 화상의 심도 방향의 휘도값의 변화 양태를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 도 4 와 도 5 각각의 층상 화상의 횡 방향 (즉, 금속 지지체의 면내 방향) 의 휘도값의 변화 양태를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 초음파식 검사 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로 차트이다.1 is a diagram showing an example of the appearance of an ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment.
2 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment.
Fig. 3 is a diagram showing an example of an arrangement formation state of ultrasonic probes included in an ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment.
4 is a tomographic image observed when the uniformity of the internal structure of the metal support is high.
Fig. 5 is a tomographic image observed when the uniformity of the internal structure of the metal support is lowered due to the change over time of the metal support.
Fig. 6 is an enlarged view of the layered image area in Fig. 5;
Fig. 7 is a diagram explaining the principle of displaying a layered image in a tomographic image.
Fig. 8 is a diagram showing a change in luminance values in the depth direction of the layered images of Figs. 4 and 5;
Fig. 9 is a diagram showing a change in the luminance value in the transverse direction (ie, the in-plane direction of the metal support) of the layered image in each of Figs. 4 and 5;
10 is a flowchart showing an example of the operation of the ultrasonic inspection device.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Preferred embodiment of this indication is described in detail, referring an accompanying drawing below. In this specification and drawings, components having substantially the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted.
[금속 지지체의 초음파식 검사 장치의 구성] [Configuration of Ultrasonic Inspection Device for Metal Support]
이하, 도 1 ∼ 도 4 를 참조하여, 일 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치의 구성에 대해 설명한다. 또한, 본 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치는, 필름의 제조 설비에서 사용되는 지지체의 내부의 상태, 특히 지지체의 내부 구조의 균일성을 검사하기 위해서 사용된다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the ultrasonic inspection apparatus which concerns on one embodiment is demonstrated. In addition, the ultrasonic inspection device according to the present embodiment is used to inspect the internal state of a support used in a film manufacturing facility, particularly the uniformity of the internal structure of the support.
도 1 은, 초음파식 검사 장치 (A) 의 외관의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2 는, 초음파식 검사 장치 (A) 의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3 은, 초음파식 검사 장치 (A) 가 갖는 초음파 프로브 (2) 의 배치 형성 상태의 일례를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing an example of the external appearance of an ultrasonic inspection device (A). Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasonic inspection device (A). Fig. 3 is a diagram showing an example of an arrangement formation state of the
본 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치 (A) 는, 예를 들어, 용액 제막법에 의한 필름의 제조 설비에서 사용되는 금속제의 벨트 (이하, 「금속 지지체 (C) 」라고 칭한다) 를 검사하는 검사 장치이다. 금속 지지체 (C) 는, 예를 들어, 서로 표리 관계에 있는 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 을 갖는 스테인리스강제의 금속판에 의해 형성되어 있다. 또한, 도 3 에서는, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 이, 초음파 프로브 (2) 의 초음파 송수신면과 대향하는 측의 면이다. 또, 금속 지지체 (C) 의 제 2 면 (Cb) 이, 당해 금속 지지체 (C) 가 필름의 제조 설비에 장착되었을 때에, 필름을 반송하는 측 (필름과 맞닿는 측) 의 면이다.The ultrasonic inspection device (A) according to the present embodiment is an inspection device that inspects, for example, a metal belt (hereinafter referred to as "metal support (C)") used in a film manufacturing facility by a solution film forming method. am. The metal support body C is formed of, for example, a stainless steel metal plate having a first surface Ca and a second surface Cb that are in a mutually front-back relationship. In addition, in FIG. 3, the 1st surface Ca of the metal support body C is the surface of the side facing the ultrasonic transmission/reception surface of the
단, 초음파식 검사 장치 (A) 에 의한 검사 대상인 지지체로는, 금속판과 같이, 전부가 금속 재료로 구성되어 있는 것에 한정하지 않고, 절연 재료로 구성된 지지체의 표면에 도금 등에 의해 금속 부재가 형성된 것이어도 된다. 그 경우, 초음파식 검사 장치 (A) 에 의한 검사 대상은, 절연 재료로 구성된 지지체의 표면에 형성된 금속 부재의 내부 구조가 된다.However, the support object to be inspected by the ultrasonic inspection apparatus A is not limited to a support body entirely composed of a metal material, such as a metal plate, and may be one in which a metal member is formed on the surface of a support body composed of an insulating material by plating or the like. do. In that case, the object of inspection by the ultrasonic inspection device A is the internal structure of a metal member formed on the surface of a support made of an insulating material.
초음파식 검사 장치 (A) 는, 초음파식 검사 장치 본체 (1) 에 초음파 프로브 (2) 가 장착되어 구성되어 있다. 또한, 본체 (1) 와 초음파 프로브 (2) 는, 케이블을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 초음파식 검사 장치 (A) 는, 초음파를 사용하여, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 가시화하고, 이로써, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 평가한다.An ultrasonic inspection device (A) is configured by attaching an ultrasonic probe (2) to an ultrasonic inspection device main body (1). In addition, the main body 1 and the
초음파 프로브 (2) 는, 초음파와 전기 신호의 상호 변환을 실시하는 복수의 압전 진동자 (여기서는, 256 개의 압전 진동자) (21), 및, 복수의 압전 진동자 (21) 각각의 구동 상태의 온오프를 개별적으로 전환 제어하기 위한 채널 전환부 (도시 생략) 를 포함하여 구성된다. 그리고, 당해 복수의 압전 진동자 (21) 가, 개별적으로, 초음파식 검사 장치 본체 (1) (송수신부 (11)) 에서 발생된 전압 펄스를 초음파 빔으로 변환하여 금속 지지체 내로 송신함과 함께, 당해 초음파 빔이 금속 지지체 내에서 반사하여 발생하는 초음파 에코를 수신하여 전기 신호로 변환하여 초음파식 검사 장치 본체 (1) (송수신부 (11)) 에 출력한다.The
복수의 압전 진동자 (21) 는, 예를 들어, 주사 방향을 따라, 어레이상으로 배치 형성되어 있다. 또한, 복수의 압전 진동자 (21) 의 구동 상태의 온오프는, 개별적으로 또는 블록 단위로, 주사 방향을 따라 차례로 전환 제어된다. 이로써, 초음파 프로브 (2) 에 있어서, 금속 지지체 (C) 내를 주사하도록, 초음파의 송수신이 실행된다.A plurality of
초음파 프로브 (2) 는, 초음파 송수신면이, 접촉 매질 (B) 을 개재하여, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 접하도록 배치 형성되어 있다. 접촉 매질 (B) 은, 초음파 프로브 (2) 의 초음파 송수신면과, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 사이에, 공간을 형성함으로써 송신 포커스를 가능하게 하고, 또한 공기층이 개재하는 것을 방지하기 위해서 배치 형성된 부재이며, 여기서는, 접촉 매질 (B) 로서, 초음파 프로브 (2) 의 초음파 송수신면에 장착된 에코 젤 패드 (B1) 와, 에코 젤 패드 (B1) 와 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 사이에 개재하는 젤 (B2) 이 배치 형성되어 있다. 또한, 초음파 프로브 (2) 로부터 금속 지지체 (C) 로 송신했을 때의 외란의 영향 정도에 따라서는, 접촉 매질 (B) 은, 생략되어도 된다.The
초음파식 검사 장치 본체 (1) 는, 송수신부 (11), 단층 화상 생성부 (12), 평가부 (13), 및, 알림부 (14) 를 구비하고 있다.The ultrasonic inspection device main body 1 includes a transmission/
송수신부 (11) 는, 초음파 프로브 (2) 의 압전 진동자 (21) 에 대해, 초음파의 송수신을 실행시키는 송수신 회로이다.The transmission/
송수신부 (11) 는, 전압 펄스 (이하, 「구동 신호」라고 칭한다) 를 생성하여 압전 진동자 (21) 에 대해 송출하는 송신부 (11a) 와, 압전 진동자 (21) 에서 생성된 수신빔에 관련된 전기 신호 (이하, 「수신 신호」라고 칭한다) 를 수신 처리하는 수신부 (11b) 를 가지고 있다.The transmission/
송신부 (11a) 는, 예를 들어, 압전 진동자 (21) 에 접속하는 채널마다 형성된 펄스 발진기 및 펄스 설정부 등을 포함하여 구성된다. 당해 송신부 (11a) 는, 펄스 발진기가 생성한 전압 펄스를, 펄스 설정부에 설정된 전압 진폭, 펄스폭 및 타이밍으로 조정하여, 압전 진동자 (21) 로 송출한다.The
또한, 송신부 (11a) 는, 초음파 프로브 (2) 의 압전 진동자 (21) 로부터, 초음파 빔이 송신되도록, 압전 진동자 (21) 에 대해 구동 신호를 송출한다. 송신부 (11a) 가 송신하는 초음파 빔은, 바람직하게는, 복수의 주파수 성분 (예를 들어, 1 ㎒ ∼ 20 ㎒) 을 포함한다. 이로써, 광대역 신호로의 송수신이 가능하게 되어, 고정세한 화상을 생성하는 것이 가능해진다.In addition, the
수신부 (11b) 는, 예를 들어, 프리앰프, AD 컨버터, 및, 수신 빔 포머를 포함하여 구성된다. 프리앰프와 AD 컨버터는, 압전 진동자 (21) 에 접속하는 채널마다 형성되고, 미약한 수신 신호를 증폭함과 함께, 증폭한 수신 신호 (아날로그 신호) 를, 디지털 신호로 변환한다. 수신 빔 포머는, 각 압전 진동자 (21) 의 수신 신호 (디지털 신호) 를 정상가산함으로써 복수의 압전 진동자 (21) 의 수신 신호를 1 개로 모아, 단층 화상 생성부 (12) 에 출력한다.The
단층 화상 생성부 (12) 는, 송수신부 (11) 로부터 출력되는 각 주사 위치에 있어서의 수신 신호를 취득하여, 수신 신호를 라인 메모리에 순차 축적하고, 프레임 단위가 되는 이차원 데이터를 생성한다. 또한, 당해 이차원 데이터는, 주사 방향과 심도 방향을 따른 금속 지지체의 단면 내의 각 위치에 있어서의 신호 강도 정보 등에 의해 구성된다. 그리고, 단층 화상 생성부 (12) 는, 당해 이차원 데이터에 기초하여, 단층 화상에 관련된 화상 데이터를 생성한다. 단층 화상 생성부 (12) 는, 예를 들어, 주사 방향과 심도 방향을 따른 단면 내의 각 위치에 있어서의 샘플링 데이터 (예를 들어, 수신 신호의 신호 강도) 를 화소값으로 변환하여, 1 프레임의 단층 화상을 생성한다.The tomographic
평가부 (13) 는, 단층 화상 생성부 (12) 에 의해 생성된 단층 화상을 화상 해석하고, 초음파 프로브 (2) 로부터 송출된 초음파의 금속 지지체 (C) 의 표리면 사이 (여기서는, 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이) 에 있어서의 다중 반사에서 기인하여 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 평가한다.The
알림부 (14) 는, 예를 들어, 모니터이고, 평가부 (13) 에 의한 평가 결과를 출력한다. 알림부 (14) 는, 예를 들어, 평가부 (13) 의 평가 결과가, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조가 불량인 것을 나타내는 경우, 그 취지를 사용자에게 알린다.The
[평가부의 상세 구성] [Detailed composition of evaluation department]
여기서, 평가부 (13) 의 구성의 상세한 것에 대하여, 설명한다.Here, details of the configuration of the
도 4, 도 5 는, 동일한 금속 지지체 (C) 에 대해 초음파 주사를 실시했을 때에 관찰된 단층 화상이다. 도 4 는, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 균일성이 높은 상태일 때에 관찰된 단층 화상이며, 도 5 는, 그 후, 금속 지지체 (C) 의 시간 경과적 변화에 의해, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 균일성이 낮아졌을 때에 관찰된 단층 화상이다. 도 6 은, 도 5 의 층상 화상 영역 (R1) 의 확대도이다.4 and 5 are tomographic images observed when ultrasonic scanning is performed on the same metal support (C). 4 is a tomographic image observed when the uniformity of the internal structure of the metal support (C) is high, and FIG. ) is a tomographic image observed when the uniformity of the internal structure of . FIG. 6 is an enlarged view of the layered image region R1 in FIG. 5 .
도 4, 도 5 의 휘도가 큰 영역이, 초음파 에코의 신호 강도가 큰 영역을 나타낸다. 도 4, 도 5 중의 P1 은, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이의 다중 반사에서 기인하여 단층 화상 내에 표출된 층상 화상이며, 여기서는, 약 15 층이 적층하도록 묘화된 층상 화상이 표출되고 있다.Areas with high luminance in FIGS. 4 and 5 indicate areas with high ultrasonic echo signal strength. P1 in FIGS. 4 and 5 is a layered image expressed in a tomographic image due to multiple reflections between the first surface (Ca) and the second surface (Cb) of the metal support (C), here, about 15 layers A layered image drawn to be layered is being displayed.
또, 도 4, 도 5 중의 선상의 고휘도 영역 (P2a, P2b) 은, 각각, 초음파 프로브 (2) 로부터 송신된 초음파가, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 에서 반사되어, 초음파 프로브 (2) 의 초음파 송수신면으로 돌아온 표면 반사파에서 기인한 휘도 성분이다. 여기서는, 고휘도 영역 (P2a) 은, 최초로 관찰된 표면 반사파 (이하, 「1 회째의 표면 반사파」라고 칭한다) 에서 기인한 휘도 성분이며, 고휘도 영역 (P2b) 은, 1 회째의 표면 반사파가 초음파 프로브 (2) 의 초음파 송수신면에서 반사된 후, 재차, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 에서 반사되어 초음파 프로브 (2) 의 초음파 송수신면으로 돌아온 것 (이하, 「2 회째의 표면 반사파」라고 칭한다) 에서 기인한 휘도 성분이다.In addition, in the linear high luminance regions P2a and P2b in FIGS. 4 and 5 , the ultrasonic wave transmitted from the
도 7 은, 단층 화상 내에 층상 화상이 표출되는 원리에 대해, 설명하는 도면이다.Fig. 7 is a diagram explaining the principle of displaying a layered image in a tomographic image.
초음파 프로브 (2) 로부터 송신되고, 금속 지지체 (C) 의 내부로 침입한 초음파는, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 으로부터 제 2 면 (Cb) 을 향해 진행한다. 그리고, 당해 초음파는, 금속 지지체 (C) 의 제 2 면 (Cb) 에서 반사되어, 재차, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 을 향한다. 그리고, 당해 초음파는, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 에 도달했을 때, 그 일부는 접촉 매질 (B) 내로 진행하여 초음파 프로브 (2) 까지 돌아가고, 다른 일부는 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 에서 재차 반사되어 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 으로부터 제 2 면 (Cb) 을 향해 진행한다.Ultrasound transmitted from the
금속 지지체 (C) 의 내부에 침입한 초음파는, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이에서 다중 반사하기 때문에, 당해 초음파가 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이에서 다중 반사하는 과정에서, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 까지 도래할 때마다, 그 일부가 초음파 프로브 (2) 에서 검출되게 된다. 이때, 반복 검출되는 초음파 에코가, 심도 방향을 따라 적층하도록 묘화된 층상 화상이 되어, 단층 화상 (도 7 의 하측 도면의 Rall) 내에 표출된다. 또한, 이 층상 화상 내에 있어서의 각 층의 두께 (도 7 의 하측 도면의 d1) 는, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이의 초음파의 전파 시간에 상당하는 것이며, 즉, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이의 거리 (도 7 의 상측 도면의 d1) 에 상당한다.Since the ultrasonic wave penetrating into the metal support body (C) is reflected multiple times between the first surface (Ca) and the second surface (Cb) of the metal support body (C), the ultrasonic wave penetrates the first surface of the metal support body (C). In the process of multiple reflection between the surface Ca and the second surface Cb, whenever it reaches the first surface Ca of the metal support C, a part thereof is detected by the
또, 단층 화상 내의 층상 화상 (P1) 의 하층측에 나타나는 층의 화상은, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이에서 반복하여 다중 반사한 후의 초음파 에코 (즉, 다중 반사하는 과정에서, 금속 지지체 (C) 내에서 감쇠한 초음파 에코) 가 검출된 것이기 때문에, 단층 화상 내의 층상 화상 (P1) 의 상층측에 나타나는 층의 화상과 비교하여, 휘도가 작아져 있다. 또한, 금속 지지체 (C) 의 내부에 침입한 초음파의 금속 지지체 (C) 내에 있어서의 다중 반사는, 많은 경우에는, 수백회 정도도 일어난다.In addition, the image of the layer appearing on the lower layer side of the layered image P1 in the tomographic image is an ultrasonic echo after repeated multiple reflection between the first surface Ca and the second surface Cb of the metal support C ( That is, since the ultrasonic echo attenuated in the metal support (C) was detected in the process of multiple reflection, the luminance is reduced compared to the image of the layer appearing on the upper layer side of the layered image (P1) in the tomographic image. there is. In addition, multiple reflections in the metal support body (C) of the ultrasonic waves penetrating into the inside of the metal support body (C) occur, in many cases, on the order of hundreds of times.
여기서, 평가부 (13) 가 해석 대상으로 하는 단층 화상 내의 층상 화상에 대해, 설명한다.Here, the layered image in the tomographic image which the
평가부 (13) 는, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 평가함에 있어서는, 예를 들어, 초음파 프로브로부터 송출된 초음파가 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이에서 다중 반사하는 과정에서 검출되는 신호 성분 중, 1 회째의 표면 반사파가 검출된 후, 2 회째의 표면 반사파가 검출될 때까지 동안에 검출된 신호 성분만 (도 4, 도 5 에서는, P2a 와 P2b 사이에 표출되고 있는 약 15 층의 층상 화상 (P1)) 을, 해석 대상으로 하고 있다. 이로써, 표면 반사파에서 기인한 신호 성분이, 금속 지지체 (C) 의 내부로부터의 초음파 에코의 신호 성분에 중첩하는 사태를 억제하고 있다.When the
초음파의 음속은, 일반적으로, 전파 매체에 의거하고 (음속 = √(탄성률/밀도)), 예를 들어, 스테인리스강 중을 전파하는 초음파의 음속은, 수중을 전파하는 초음파의 음속의 약 4 배가 된다. 그 때문에, 1 회째의 표면 반사파 (즉, 도 4, 도 5 의 P2a) 가 검출된 후, 2 회째의 표면 반사파 (즉, 도 4, 도 5 의 P2b) 가 검출될 때까지의 동안에는, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이에서 발생하는 다중 반사파에서 기인하는 금속 지지체 (C) 의 내부로부터의 초음파 에코가 복수회 검출되게 된다.The speed of sound of ultrasonic waves is generally based on the propagation medium (speed of sound = √(modulus of elasticity/density)). For example, the speed of sound of ultrasonic waves propagating in stainless steel is about 4 times the speed of sound of ultrasonic waves propagating in water. do. Therefore, after the first surface reflected wave (ie, P2a in FIGS. 4 and 5 ) is detected, until the second surface reflected wave (ie, P2b in FIGS. 4 and 5 ) is detected, the metal support Ultrasonic echoes from the inside of the metal support (C) resulting from multiple reflected waves generated between the first surface (Ca) and the second surface (Cb) of (C) are detected multiple times.
이때, 단층 화상 내에 있어서는, 1 회째의 표면 반사파에서 기인하여 표출되는 고휘도 영역 (P2a) 부터, 2 회째의 표면 반사파에서 기인한 표출되는 고휘도 영역 (9P2b) 까지의 사이에는, 하기 식 (1) 로 산출되는 층수의 층상 화상 (P1) (여기서는, 약 15 층의 층상 화상) 이 관찰된다. 식 (1) 은, 표면 반사파가 접촉 매질 (B) 을 1 회 왕복하는 동안에, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이에서 발생하는 다중 반사의 횟수를 나타내고 있다. At this time, in the tomographic image, between the high luminance region P2a expressed due to the first surface reflected wave and the high luminance region 9P2b expressed due to the second surface reflected wave, by the following formula (1) A layered image P1 of the calculated number of layers (here, a layered image of about 15 layers) is observed. Equation (1) represents the number of multiple reflections occurring between the first surface (Ca) and the second surface (Cb) of the metal support (C) while the surface reflection wave reciprocates through the contact medium (B) once. there is.
(단, d1 : 금속 지지체 (C) 의 두께, d2 : 접촉 매질 (B) 의 두께, v1 : 금속 지지체 (C) 중의 음속, v2 : 접촉 매질 (B) 중의 음속)(However, d1: thickness of metal support (C), d2: thickness of contact medium (B), v1: sound speed in metal support (C), v2: sound speed in contact medium (B))
이러한 관점에서, 평가부 (13) 는, 예를 들어, 단층 화상 내에 있어서, 표면 반사파에서 기인하여 표출되는 고휘도 영역 (P2a) 으로부터, 심도 방향으로, 상기 식 (1) 로 산출되는 층수 이하의 층상 화상을 해석 대상으로 하여 추출한다. 평가부 (13) 가 해석 대상으로 하는 층상 화상의 층수는, 예를 들어, 3 이상이고 또한 200 미만이다.From this point of view, the
또한, 접촉 매질 (B) 의 두께는, 상기 식 (1) 을 기준으로, 표면 반사파가 접촉 매질 (B) 를 1 회 왕복하는 동안에, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이에서 발생하는 다중 반사의 횟수가, 5 회 이상이고 또한 200 회 미만이 되도록 설정되어 있다.In addition, the thickness of the contact medium (B) is determined by the first surface (Ca) of the metal support (C) and the second The number of multiple reflections occurring between the surfaces Cb is set to be 5 or more and less than 200.
다음으로, 평가부 (13) 에 의한 금속 지지체 (C) 의 내부 상태의 평가 방법에 대해, 설명한다.Next, the evaluation method of the internal state of the metal support body C by the
본 실시형태에 관련된 평가부 (13) 는, 단층 화상 내의 층상 화상으로부터, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 균일성에 대해 평가 가능하게 구성되어 있다. 여기서, 평가부 (13) 가 평가하는 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 균일성이란, 금속 지지체 (C) 의 내부에 있어서의 보이드나 이물질의 부존재뿐만 아니라, 금속 지지체 (C) 의 결정 구조 (예를 들어, 화학 조성 및 결정립도) 의 균일성도 포함한다. 이것은, 상기한 바와 같이, 금속 지지체 (C) 의 내부에 보이드나 이물질이 존재하면, 금속 지지체 (C) 를 수리하고 있을 때에, 금속 지지체 (C) 의 표면에 새로운 결함이 생겨 버리기 때문이다. 또한, 금속 지지체 (C) 의 결정 구조 (예를 들어, 화학 조성 및 결정립도) 의 균일성을 평가함으로써, 금속 지지체 (C) 의 잔여 수명을 평가할 수도 있다.The
본원의 발명자들은, 예의 검토한 결과, 금속 지지체 (C) 의 내부의 결정 구조의 변화는, 금속 지지체 (C) 의 내부에 존재하는 보이드와 달리, 금속 지지체 (C) 의 내부로부터의 직접적인 초음파 에코로서 검출하는 것은 곤란하지만, 초음파가 금속 지지체 (C) 의 내부를 다중 반사하고 있을 때의 감쇠 정도의 변화로서 검출 가능하다는 지견을 얻었다. 요컨대, 금속 지지체 (C) 의 내부에 결정 구조가 변화한 영역이 존재하는 경우, 그 주위의 영역과 음향 임피던스가 상이하므로, 당해 변화한 영역과 그 주위의 영역 사이에서, 초음파의 산란이나 반사가 생긴다. 그 결과, 금속 지지체 (C) 의 내부에 결정 구조가 변화한 영역이 존재하는 경우, 금속 지지체 (C) 의 내부를 다중 반사하고 있는 초음파는, 다중 반사하는 과정에서 크게 감쇠하게 된다.As a result of intensive examination, the inventors of the present application have found that the change in the crystal structure inside the metal support (C) is a direct ultrasonic echo from the inside of the metal support (C), unlike the voids present inside the metal support (C). Although it is difficult to detect it as a change in attenuation degree when the ultrasonic wave is reflected multiple times on the inside of the metal support body (C), it has been found that it can be detected as a change in attenuation degree. In short, when there is a region where the crystal structure has changed inside the metal support (C), since the acoustic impedance is different from that of the surrounding region, scattering or reflection of ultrasonic waves occurs between the changed region and the surrounding region. It happens. As a result, when there is a region where the crystal structure has changed inside the metal support (C), the ultrasonic waves that are multiplely reflected into the inside of the metal support (C) are greatly attenuated during the multiple reflection process.
또한, 종래, 금속의 내부 상태를 검사하는 초음파 탐상기로서, 특허문헌 3 과 같이, 초음파의 다중 반사의 양태를 이용하는 것도 알려져 있다. 그러나, 종래 기술에 관련된 초음파 탐상기에서는, 어디까지나 균열이나 보이드의 유무를 검사하는 데에 지나지 않고, 금속 지지체의 내부 구조의 균일성을 평가할 수는 없었다. 그 때문에, 종래 기술에 관련된 초음파 탐상기에서는, 금속 지지체 (C) 의 잔여 수명을 적절히 판단할 수 없다.Also, conventionally, as an ultrasonic flaw detector for inspecting the internal state of metal, as in Patent Document 3, it is also known to use the mode of multiple reflection of ultrasonic waves. However, ultrasonic flaw detectors related to the prior art only inspect the presence or absence of cracks and voids, and cannot evaluate the uniformity of the internal structure of the metal support. Therefore, the remaining life of the metal support C cannot be appropriately judged by the ultrasonic flaw detector related to the prior art.
도 8 은, 층상 화상 (P1) 의 심도 방향의 휘도값의 변화 양태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 8 은, 도 4 와 도 5 각각의 층상 화상 (P1) 의 동일 위치 (T1-T1') 에 있어서의 심도 방향의 휘도값의 변화 양태를 나타내고 있다.Fig. 8 is a diagram showing a change in the luminance value of the layered image P1 in the depth direction. 8 shows the changing mode of the luminance value in the depth direction at the same position (T1-T1') of the layered image P1 of each of FIGS. 4 and 5 .
도 9 는, 층상 화상 (P1) 의 횡 방향 (즉, 금속 지지체 (C) 의 면내 방향) 의 휘도값의 변화 양태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9 는, 도 4 와 도 5 각각의 층상 화상 (P1) 의 동일 위치 (T2-T2') 에 있어서의 횡 방향 (즉, 금속 지지체 (C) 의 면내 방향) 의 휘도값의 변화 양태를 나타내고 있다.FIG. 9 is a diagram showing a change in the luminance value in the transverse direction of the layered image P1 (ie, in the in-plane direction of the metal support C). 9 is a change in the luminance value in the transverse direction (ie, the in-plane direction of the metal support C) at the same position (T2-T2') of the layered image P1 in each of FIGS. 4 and 5 represents
또한, 도 8 및 도 9 에 있어서, 실선 그래프가, 도 4 의 층상 화상 (P1) (즉, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 균일성이 높은 상태) 의 심도 방향의 휘도값의 변화 양태를 나타내고, 점선 그래프가, 도 5 의 층상 화상 (P1) (즉, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 균일성이 낮은 상태) 의 심도 방향의 휘도값의 변화 양태를 나타내고 있다.8 and 9, the solid line graph shows the change in luminance value in the depth direction of the layered image P1 in FIG. , and the dotted line graph shows the changing mode of the luminance value in the depth direction of the layered image P1 in FIG. 5 (that is, the state in which the uniformity of the internal structure of the metal support body C is low).
도 8 을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 도 5 의 층상 화상 (P1) 은, 도 4 의 층상 화상 (P1) 에 비해, 심도 방향으로의 휘도값의 감쇠가 커지고 있다. 또, 도 9 를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 도 5 의 층상 화상 (P1) 은, 도 4 의 층상 화상 (P1) 에 비해, 횡 방향의 휘도값의 불균일이 커지고 있다.As can be seen by referring to FIG. 8 , the attenuation of the luminance value in the depth direction of the layered image P1 in FIG. 5 is greater than that of the layered image P1 in FIG. 4 . Further, as can be seen by referring to FIG. 9 , the unevenness of the luminance values in the horizontal direction of the layered image P1 in FIG. 5 is larger than that of the layered image P1 in FIG. 4 .
이것은, 금속 지지체 (C) 의 열화에 수반하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조가 불균일한 상태가 되었기 때문이다. 금속 지지체 (C) 의 내부 구조가 불균일해지면, 상기한 바와 같이, 초음파가 금속 지지체 (C) 의 내부에서 산란이나 반사하게 되어, 초음파가 금속 지지체 (C) 의 내부를 진행하는 과정에서의 감쇠 정도가 커진다. 환언하면, 층상 화상 (P1) 의 심도 방향의 휘도값의 감쇠, 및, 층상 화상 (P1) 의 횡 방향의 휘도값의 편차 정도를 해석함으로써, 금속 지지체 (C) 의 내부 상태를 평가하는 것이 가능하다.This is because the internal structure of the metal support body (C) became non-uniform with deterioration of the metal support body (C). If the internal structure of the metal support (C) becomes non-uniform, as described above, the ultrasonic waves are scattered or reflected inside the metal support (C), and the degree of attenuation in the course of the ultrasonic waves traveling inside the metal support (C) gets bigger In other words, by analyzing the attenuation of the luminance value in the depth direction of the layered image P1 and the degree of deviation of the luminance value in the lateral direction of the layered image P1, the internal state of the metal support C can be evaluated. do.
평가부 (13) 는, 상기와 같이 하여 결정된 해석 대상의 층상 화상 (P1) 의 심도 방향의 휘도값의 변화 양태에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 두께 방향의 균일성을 평가한다.The
구체적으로는, 평가부 (13) 는, 층상 화상 (P1) 내의 상층측의 제 1 층 (P1a) (예를 들어, 층상 화상 (P1) 내의 최상층) 의 휘도값의 피크값과 하층측의 제 2 층 (P1b) (예를 들어, 층상 화상 (P1) 내의 최하층) 의 휘도값의 피크값을 비교했을 때의 휘도값의 감쇠 정도 (예를 들어, 제 1 층 (P1a) 의 휘도값 - 제 2 층 (P1b) 의 휘도값) 에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 두께 방향의 균일성을 평가한다. 예를 들어, 도 4 의 층상 화상 (P1) 에서는, 제 1 층 (P1a) 과 제 2 층 (P1b) 간의 휘도값의 감쇠 정도 (L1) 는, 100 인데 대하여, 도 5 의 층상 화상 (P1) 에서는, 제 1 층 (P1a) 과 제 2 층 (P1b) 사이의 휘도값의 감쇠 정도 (L2) 는, 180 이 되어 있다. 평가부 (13) 는, 이와 같이 하여 검출되는 감쇠 정도의 변화 정도를, 미리 규정된 기준값과 비교함으로써, 당해 부분에 있어서, 금속 지지체 (C) 가 열화하여 있는지 여부를 판정한다.Specifically, the
그리고, 평가부 (13) 는, 예를 들어, 단층 화상의 각 주사 위치에 있어서, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 두께 방향의 균일성을 평가한다. 이로써, 금속 지지체 (C) 의 각 위치에서, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 두께 방향의 균일성이 평가되게 된다.And the
또한, 여기서는, 층상 화상 (P1) 내의 상층측의 제 1 층 (P1a) 의 휘도값의 피크값과 하층측의 제 2 층 (P1b) 의 휘도값의 피크값을 비교하는 양태로 하고 있지만, 피크값 이외의 부분의 휘도값을 비교하는 양태로 해도 된다.In addition, here, although the peak value of the luminance value of the first layer P1a on the upper layer side in the layered image P1 is compared with the peak value of the luminance value of the second layer P1b on the lower layer side, the peak It is good also as an aspect which compares the luminance value of a part other than a value.
또, 평가부 (13) 는, 상기와 같이 하여 결정된 해석 대상의 층상 화상 (P1) 의 횡 방향의 휘도값의 변화 양태에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 균일성을 평가한다.In addition, the
구체적으로는, 평가부 (13) 는, 층상 화상 (P1) 의 횡 방향의 각 위치에 있어서의, 층상 화상 (P1) 내의 제 3 층 (P1c) (예를 들어, 층상 화상 (P1) 내의 최상층) 의 휘도값의 피크값을 취득하고, 그 편차 정도 (예를 들어, 표준 편차) 를 산출한다. 그리고, 평가부 (13) 는, 당해 편차 정도에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 균일성을 평가한다. 평가부 (13) 는, 예를 들어, 제 3 층 (P1c) 의 휘도값의 표준 편차의 변화 정도를, 미리 규정된 기준값과 비교함으로써, 당해 부분에 있어서, 금속 지지체 (C) 가 열화하여 있는지 여부를 판정한다.Specifically, the
또한, 평가부 (13) 는, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 균일성을 평가할 때에는, 층상 화상 (P1) 의 한 층분의 횡 방향의 휘도값의 변화 양태만을 참조해도 되고, 층상 화상 (P1) 의 복수층 각각에 있어서의 횡 방향의 휘도값의 변화 양태를 참조해도 된다.In addition, when evaluating the uniformity of the internal structure of the metal support body C in the in-plane direction, the
또, 그 외, 평가부 (13) 는, 층상 화상 (P1) 의 횡 방향의 임의의 2 점 이상의 위치에서 두께 방향의 휘도값의 표준 편차를 산출하고, 당해 표준 편차를 사용하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 균일성을 평가해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 인접하는 점에서의 당해 표준 편차의 차분을 산출하고, 산출된 상기 차분의 표준 편차 혹은 평균을 산출함으로써, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 균일성을 평가해도 된다.In addition, the
또, 평가부 (13) 는, 층상 화상 (P1) 의 한 층분의 횡 방향의 휘도값을 참조할 때에도, 당해 한 층 내의 휘도값의 피크값 이외의 부분의 횡 방향의 휘도값을 참조해도 된다. 또, 평가부 (13) 는, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 균일성의 평가 대상의 영역에 따라, 층상 화상 (P1) 의 횡 방향의 일부분만의 휘도값만을 참조해도 된다.Further, when referring to the luminance values in the horizontal direction of one layer of the layered image P1, the
또한, 동일한 금속 지지체 (C) 의 평가가 정기적으로 실행되는 경우, 평가부 (13) 는, 바람직하게는, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 평가값의 시간 경과적 변화를 나타내는 것으로 한다. 이로써, 사용자는, 금속 지지체 (C) 의 잔여 수명을 보다 간이하게 파악하는 것이 가능해진다.In addition, when evaluation of the same metal support body (C) is performed regularly, the
[초음파식 검사 장치의 동작] [Operation of ultrasonic inspection device]
다음으로, 초음파식 검사 장치 (A) 의 동작의 일례에 대해, 설명한다.Next, an example of the operation of the ultrasonic inspection device A will be described.
도 10 은, 초음파식 검사 장치 (A) 의 동작의 일례를 나타내는 플로 차트이다. 또한, 도 10 에 나타내는 플로 차트는, 예를 들어, 초음파식 검사 장치 (A) 가 컴퓨터 프로그램에 따라서, 차례로 실행하는 처리이다.10 is a flow chart showing an example of the operation of the ultrasonic inspection device (A). In addition, the flow chart shown in FIG. 10 is a process which the ultrasonic inspection apparatus A sequentially executes according to the computer program, for example.
스텝 S1 에 있어서, 초음파식 검사 장치 (A) 는, 초음파 프로브 (2) 를 사용하여, 금속 지지체 (C) 의 내부를 초음파 주사하여, 금속 지지체 (C) 의 내부를 촬상한다. 이로써, 금속 지지체 (C) 의 내부의 단층 화상이 생성된다.In step S1, the ultrasonic inspection device A uses the
스텝 S2 에 있어서, 초음파식 검사 장치 (A) 는, 단층 화상 내로부터 층상 화상을 추출한다. 또한, 이때, 초음파식 검사 장치 (A) 는, 예를 들어, 단층 화상 내로부터, 1 회째의 표면 반사파의 고휘도 영역을 검출하고, 당해 고휘도 영역으로부터, 심도 방향으로, 상기 식 (1) 로 산출되는 층수분의 층상 화상을 추출한다.In step S2, the ultrasonic inspection device A extracts a layered image from within the tomographic image. In addition, at this time, the ultrasonic inspection device A detects, for example, the high luminance region of the first surface reflection wave from within the tomographic image, and calculates from the high luminance region in the depth direction by the above formula (1). A layered image of the number of layers is extracted.
스텝 S3 에 있어서, 초음파식 검사 장치 (A) 는, 추출한 층상 화상의 심도 방향의 휘도값의 변화에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 두께 방향의 평가값을 산출한다. 또한, 이때, 초음파식 검사 장치 (A) 는, 예를 들어, 단층 화상의 각 주사 위치에 있어서, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 두께 방향의 평가값을 산출한다.In step S3, the ultrasonic inspection device A calculates an evaluation value of the internal structure of the metal support C in the thickness direction based on the change in the luminance value in the depth direction of the extracted layered image. In addition, at this time, the ultrasonic inspection apparatus A calculates the evaluation value of the thickness direction of the internal structure of the metal support body C in each scanning position of the tomographic image, for example.
스텝 S4 에 있어서, 초음파식 검사 장치 (A) 는, 추출한 층상 화상의 횡 방향의 휘도값의 변화에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 평가값을 산출한다. 또한, 이때, 초음파식 검사 장치 (A) 는, 예를 들어, 단층 화상의 각 심도 위치에 있어서, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 횡 방향의 평가값을 산출한다.In step S4, the ultrasonic inspection apparatus A calculates the evaluation value of the internal structure of the metal support C in the in-plane direction based on the change in the luminance value in the transverse direction of the extracted layered image. In addition, at this time, the ultrasonic inspection device A calculates, for example, an evaluation value of the internal structure of the metal support C in the horizontal direction at each depth position of the tomographic image.
[효과] [effect]
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치 (A) 에 의하면, 간이한 수법으로, 단시간에, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 평가하는 것이 가능하다. 특히, 본 실시형태에 관련된 초음파식 검사 장치 (A) 는, 금속 지지체 (C) 의 제 1 면 (Ca) 과 제 2 면 (Cb) 사이의 다중 반사파에서 기인하여 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 평가하기 때문에, 금속 지지체 (C) 의 내부에 존재하는 보이드나 이물질을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조 (예를 들어, 결정 구조) 의 균일성을 평가할 수 있는 점에서, 유용하다.As described above, according to the ultrasonic inspection device A according to the present embodiment, it is possible to evaluate the state inside the metal support body C in a short time by a simple method. In particular, the ultrasonic inspection device (A) according to the present embodiment is based on multiple reflected waves between the first surface (Ca) and the second surface (Cb) of the metal support (C), resulting in a layered image expressed in a tomographic image. Based on this, since the internal state of the metal support (C) is evaluated, not only can voids or foreign substances present inside the metal support (C) be detected, but also the internal structure of the metal support (C) (eg For example, it is useful in that it can evaluate the uniformity of a crystal structure).
이로써, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 보다 고정밀도로 파악하는 것이 가능해져, 예를 들어, 금속 지지체 (C) 의 수명을 적절히 판단할 수 있다.Thereby, it becomes possible to grasp|ascertain the state of the inside of the metal support body C more accurately, and, for example, the life of the metal support body C can be judged suitably.
(그 밖의 실시형태) (Other embodiments)
본 발명은, 상기 실시형태에 한정하지 않고, 여러 가지 변형 양태가 생각된다.The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are conceivable.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 초음파식 검사 장치 (A) 에 의한 검사 대상인 지지체 (금속 지지체 (C)) 의 일례로서, 벨트를 나타냈다. 그러나, 초음파식 검사 장치 (A) 에 의한 검사 대상인 지지체로는, 벨트 이외에도, 드럼이나 롤이어도 된다.For example, in the said embodiment, a belt was shown as an example of the support body (metal support body (C)) which is the object of inspection by the ultrasonic inspection apparatus (A). However, a drum or a roll may be used as the support object to be inspected by the ultrasonic inspection apparatus A, in addition to the belt.
또, 그 외, 초음파식 검사 장치 (A) 에 의한 검사 대상인 지지체로는, 금속판과 같이, 전부가 금속 재료로 구성되어 있는 것에 한정하지 않고, 절연 재료로 구성된 지지체의 표면에 도금 등에 의해 금속 부재가 형성되어 구성된 것이어도 된다. 또한, 그 경우, 지지체의 금속 부재가, 초음파식 검사 장치 (A) 에 의한 검사 대상이 된다.In addition, the support object to be inspected by the ultrasonic inspection device A is not limited to one entirely composed of a metal material, such as a metal plate, and the surface of the support composed of an insulating material is coated with a metal member by plating or the like. It may be formed and constituted. In addition, in that case, the metal member of a support body becomes the object of inspection by the ultrasonic inspection apparatus (A).
또, 상기 실시형태에서는, 평가부 (13) 의 일례로서, 단층 화상 생성부 (12) 에 의해 생성된 초음파 화상으로부터, 직접, 해석 대상의 층상 화상 (P1) 을 추출하는 양태를 나타냈다. 그러나, 평가부 (13) 는, 단층 화상 생성부 (12) 에 의해 생성된 초음파 화상에 대해, 평활 필터나 특징 추출 필터 등의 필터 처리를 실시한 화상을 해석 대상으로 해도 된다.In the above embodiment, as an example of the
또, 상기 실시형태에서는, 평가부 (13) 의 일례로서, 금속 지지체 (C) 가 양호인지 불량인지만을 나타내는 양태를 나타냈지만, 평가부 (13) 의 평가 출력의 양태는, 임의이다. 평가부 (13) 의 평가 출력의 양태는, 금속 지지체 (C) 의 내부의 상태를 레벨로 나타내는 것이어도 되고, 지표마다 (예를 들어, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 두께 방향의 균일성, 금속 지지체 (C) 의 내부 구조의 면내 방향의 균일성, 및, 금속 지지체 (C) 의 내부에 있어서의 보이드의 분포 상태 등) 의 평가값이어도 된다. 또, 그 외, 금속 지지체 (C) 의 잔여 수명을 나타내는 것이어도 된다.Moreover, in the said embodiment, as an example of the
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다. 청구의 범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 여러 가지로 변형, 변경한 것이 포함된다.As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only examples and do not limit the claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples exemplified above.
2020년 9월 3일 출원의 일본 특허출원 2020-148156의 일본 출원에 포함되는 명세서, 도면 및 요약서의 개시 내용은, 모두 본원에 원용된다.The content of the disclosure of the specification, drawings, and abstract included in the Japanese application of Japanese Patent Application No. 2020-148156 filed on September 3, 2020 is incorporated herein by reference.
본 개시에 관련된 금속 지지체의 초음파식 검사 장치에 의하면, 금속 지지체의 내부의 상태를 고정밀도로 평가하는 것이 가능하다.According to the ultrasonic inspection device for a metal support body according to the present disclosure, it is possible to evaluate the state inside the metal support body with high accuracy.
A : 초음파식 검사 장치
1 : 초음파식 검사 장치 본체
11 : 송수신부
12 : 단층 화상 생성부
13 : 평가부
14 : 알림부
2 : 초음파 프로브
21 : 압전 진동자
B : 접촉 매질
B1 : 에코 젤 패드
B2 : 젤
C : 금속 지지체
Ca : 금속 지지체의 제 1 면
Cb : 금속 지지체의 제 2 면A: Ultrasonic Inspection Device
1: body of ultrasonic inspection device
11: transceiver
12: tomographic image generating unit
13: evaluation unit
14: notification unit
2: ultrasonic probe
21: piezoelectric vibrator
B: contact medium
B1: Eco Gel Pad
B2: gel
C: metal support
Ca: the first side of the metal support
Cb: the second side of the metal support
Claims (10)
초음파 프로브를 사용하여, 접촉 매질을 개재하여 상기 지지체 내로 초음파를 송신함과 함께, 상기 지지체의 내부로부터의 초음파 에코를 수신하는 송수신부와,
상기 초음파 프로브로 상기 지지체 내를 초음파 주사했을 때에 각 주사 위치에서 검출되는 상기 초음파 에코에 기초하여, 상기 지지체의 단층 화상을 생성하는 단층 화상 생성부와,
상기 단층 화상을 화상 해석하고, 상기 초음파 프로브로부터 송출된 초음파의 상기 지지체의 금속부의 표리면 사이에 있어서의 다중 반사에서 기인하여, 상기 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 상기 지지체의 내부의 상태를 평가하는 평가부
를 구비하는 초음파식 검사 장치.An ultrasonic inspection device for inspecting a support at least partially formed of a metal member used to manufacture a film, comprising:
a transmission/reception unit that transmits ultrasonic waves into the support body through a contact medium using an ultrasonic probe and receives an ultrasonic echo from the inside of the support body;
a tomographic image generating unit that generates a tomographic image of the support based on the ultrasonic echo detected at each scanning position when the inside of the support is scanned by ultrasonic probe with the ultrasonic probe;
The tomographic image is image analyzed, and based on the aspect of the layered image expressed in the tomographic image due to multiple reflections between the front and back surfaces of the metal part of the support of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe, the support Evaluation unit that evaluates internal conditions
Ultrasonic inspection device having a.
상기 평가부는, 상기 지지체의 상기 초음파 프로브의 송수신면이 대향하는 측의 표면으로부터의 표면 반사파의 신호 성분이, 상기 지지체 내로부터의 상기 초음파 에코의 신호 성분에 중첩하지 않도록, 상기 단층 화상 내에 있어서, 이하의 식 (1) 로 산출되는 층수 이하의 상기 층상 화상을 해석 대상으로 하여 추출하는,
초음파식 검사 장치.
(단, d1 : 상기 지지체의 두께, d2 : 상기 접촉 매질의 두께, v1 : 상기 지지체 중의 음속, v2 : 상기 접촉 매질 중의 음속)According to claim 1,
The evaluation unit, in the tomographic image, so that the signal component of the surface reflected wave from the surface of the support on the side facing the transmitting and receiving surface of the ultrasonic probe does not overlap with the signal component of the ultrasonic echo from within the support, Extracting the layered image below the number of layers calculated by the following formula (1) as an analysis target,
Ultrasonic inspection device.
(However, d1: the thickness of the support, d2: the thickness of the contact medium, v1: the speed of sound in the support, v2: the speed of sound in the contact medium)
상기 평가부는, 상기 층상 화상의 심도 방향의 휘도값의 변화에 기초하여, 상기 지지체의 내부 구조의 두께 방향의 균일성을 평가하는,
초음파식 검사 장치.According to claim 1 or 2,
The evaluation unit evaluates the uniformity of the internal structure of the support in the thickness direction based on the change in the luminance value in the depth direction of the layered image.
Ultrasonic inspection device.
상기 평가부는, 상기 층상 화상 내의 상층측의 제 1 층의 화상과 하층측의 제 2 층의 화상을 비교했을 때의 휘도값의 감쇠율에 기초하여, 상기 지지체의 내부 구조의 두께 방향의 균일성을 평가하는,
초음파식 검사 장치.According to claim 3,
The evaluation unit determines the uniformity of the internal structure of the support in the thickness direction based on the attenuation rate of the luminance value when comparing the first layer image on the upper layer and the second layer image on the lower layer in the layered image. to evaluate,
Ultrasonic inspection device.
상기 평가부는, 상기 층상 화상의 횡 방향의 휘도값의 변화에 기초하여, 상기 지지체의 내부 구조의 면내 방향의 균일성을 평가하는,
초음파식 검사 장치.According to any one of claims 1 to 4,
The evaluation unit evaluates the uniformity of the internal structure of the support in the in-plane direction based on the change in the luminance value in the transverse direction of the layered image,
Ultrasonic inspection device.
상기 평가부는, 상기 층상 화상의 횡 방향의 휘도값의 편차 정도에 기초하여, 상기 지지체의 내부 구조의 면내 방향의 균일성을 평가하는,
초음파식 검사 장치.According to claim 5,
The evaluation unit evaluates the uniformity of the internal structure of the support in the in-plane direction based on the degree of deviation of the luminance value in the transverse direction of the layered image,
Ultrasonic inspection device.
상기 지지체는, 벨트, 드럼, 또는 롤인,
초음파식 검사 장치.According to any one of claims 1 to 6,
The support is a belt, drum, or roll,
Ultrasonic inspection device.
상기 지지체는, 용액 제막법에 의한 필름의 제조 공정에서 사용되는 지지체인,
초음파식 검사 장치.According to any one of claims 1 to 7,
The support is a support used in the film manufacturing process by the solution film forming method,
Ultrasonic inspection device.
초음파 프로브를 사용하여, 접촉 매질을 개재하여 상기 지지체 내로 초음파를 송신함과 함께, 상기 지지체의 내부로부터의 초음파 에코를 수신하는 처리와,
상기 초음파 프로브로 상기 지지체 내를 초음파 주사했을 때에 각 주사 위치에서 검출되는 상기 초음파 에코에 기초하여, 상기 지지체의 단층 화상을 생성하는 처리와,
상기 단층 화상을 화상 해석하고, 상기 초음파 프로브로부터 송출된 초음파의 상기 지지체의 금속부의 표리면 사이에 있어서의 다중 반사에서 기인하여, 상기 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 상기 지지체의 내부의 상태를 평가하는 처리
를 갖는 검사 방법.As an inspection method for inspecting a support used to manufacture a film,
processing using an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves into the support body through a contact medium and receive ultrasonic echoes from inside the support body;
a process of generating a tomographic image of the support based on the ultrasonic echo detected at each scanning position when ultrasonic scanning of the inside of the support with the ultrasonic probe;
The tomographic image is image analyzed, and based on the aspect of the layered image expressed in the tomographic image due to multiple reflections between the front and back surfaces of the metal part of the support of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe, the support A process that evaluates the state of the internal
A test method with
초음파 프로브를 사용하여, 접촉 매질을 개재하여 상기 지지체 내로 초음파를 송신함과 함께, 상기 지지체의 내부로부터의 초음파 에코를 수신하는 처리와,
상기 초음파 프로브로 상기 지지체 내를 초음파 주사했을 때에 각 주사 위치에서 검출되는 상기 초음파 에코에 기초하여, 상기 지지체의 단층 화상을 생성하는 처리와,
상기 단층 화상을 화상 해석하고, 상기 초음파 프로브로부터 송출된 초음파의 상기 지지체의 금속부의 표리면 사이에 있어서의 다중 반사에서 기인하여, 상기 단층 화상 내에 표출되는 층상 화상의 양태에 기초하여, 상기 지지체의 내부의 상태를 평가하는 처리
를 갖는 검사 프로그램.As an inspection program for inspecting a support used to manufacture a film,
processing using an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves into the support body through a contact medium and receive ultrasonic echoes from inside the support body;
a process of generating a tomographic image of the support based on the ultrasonic echo detected at each scanning position when ultrasonic scanning of the inside of the support with the ultrasonic probe;
The tomographic image is image analyzed, and based on the aspect of the layered image expressed in the tomographic image due to multiple reflections between the front and back surfaces of the metal part of the support of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe, the support A process that evaluates the state of the internal
Inspection program having.
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