JP5156707B2 - Ultrasonic inspection method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、超音波検査方法及び装置に関わり、特に複数の振動子が配列されたアレイセンサによるフェーズドアレイ法を適用した超音波検査方法及び装置に関わる。 The present invention relates to an ultrasonic inspection method and apparatus, and more particularly to an ultrasonic inspection method and apparatus to which a phased array method using an array sensor in which a plurality of transducers are arranged is applied.
各種産業における機器や構造物の非破壊検査方法である超音波検査方法の一つとして、複数の振動子を1次元的または2次元的に配列したアレイセンサを用いたフェーズドアレイ法という方法が公知である。フェーズドアレイ法では、各振動子に与えるパルスの遅延時間を制御することにより、セクタ(扇形)走査やリニア走査などの走査パターンを適用することが可能である。 As an ultrasonic inspection method that is a non-destructive inspection method for equipment and structures in various industries, a method called a phased array method using an array sensor in which a plurality of transducers are arranged one-dimensionally or two-dimensionally is known. It is. In the phased array method, it is possible to apply a scanning pattern such as sector (fan-shaped) scanning or linear scanning by controlling the delay time of pulses applied to each transducer.
セクタ走査は、超音波を1次元的または2次元的に配列した振動子上の一点を中心として超音波入射角度を変えたセクタ走査線に沿って送信,受信し、各セクタ走査線上の反射信号(Aスコープ)の振幅に応じて輝度変調された画像(セクタ走査画像)を表示する。したがって、センサ位置を移動させなくても2次元または3次元の反射信号(エコー)を取得することが可能であり、一つの画面で検査対象の特徴形状部や欠陥等に対応した多くのエコーを表示することができる。 Sector scanning is performed by transmitting and receiving along a sector scanning line in which the ultrasonic incident angle is changed around a point on a transducer in which ultrasonic waves are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and a reflected signal on each sector scanning line. An image (sector scanned image) whose luminance is modulated in accordance with the amplitude of (A scope) is displayed. Therefore, it is possible to obtain a two-dimensional or three-dimensional reflected signal (echo) without moving the sensor position, and a large number of echoes corresponding to a feature shape portion or a defect to be inspected on one screen. Can be displayed.
超音波検査では、検査対象の欠陥部に起因するエコーを形状エコー等のエコーから選別し欠陥部の位置を特定する必要がある。検査対象が単純形状の場合は、欠陥エコーのほかに出現する形状エコー等が少ないため、セクタ走査によって広い範囲を検査することにより短時間で確実に検査することができる。 In ultrasonic inspection, it is necessary to select an echo caused by a defect portion to be inspected from echoes such as shape echoes and to specify the position of the defect portion. When the inspection target is a simple shape, there are few shape echoes or the like appearing in addition to the defect echo, so that a wide range can be inspected by sector scanning so that the inspection can be reliably performed in a short time.
一方、検査対象が複雑形状の場合や、超音波の複数回反射を伴う検査が必要な場合は検査対象の特徴形状部に起因するエコーが非常に多く出現する。形状等に起因するエコーは、超音波が検査対象内部を伝搬する際の反射波や屈折波だけではなく、反射や屈折時に縦波から横波,横波から縦波にモード変換するエコーも含まれる。したがって、特に複雑形状や複数回反射を伴う検査対象では、多くのエコーの中から欠陥エコーを抽出することは容易ではなかった。 On the other hand, when the inspection target has a complicated shape or when inspection with multiple reflections of ultrasonic waves is required, a large number of echoes due to the characteristic shape portion of the inspection target appear. The echo resulting from the shape and the like includes not only a reflected wave and a refracted wave when the ultrasonic wave propagates inside the inspection object, but also an echo that undergoes mode conversion from a longitudinal wave to a transverse wave and from a transverse wave to a longitudinal wave during reflection and refraction. Therefore, it is not easy to extract defect echoes from many echoes, particularly for inspection objects with complex shapes and multiple reflections.
また、溶接部などの音響異方性を持つ部位や不均質な材料等においては、超音波は曲がって進むことが知られており、これらの部位を含む検査対象について伝搬経路を特定するのは難しく、検証に時間がかかるという問題がある。 Also, it is known that ultrasonic waves bend and travel in parts with acoustic anisotropy such as welds and inhomogeneous materials, and it is important to specify a propagation path for an inspection object including these parts. There is a problem that it is difficult and takes time to verify.
従来のフェーズドアレイ法による超音波検査では、測定結果のセクタ走査画像取得後に、測定した画像に基づいて伝搬経路を推定し、欠陥エコーと形状エコーを識別していた。複雑形状の検査結果についてはさらに、解析により伝搬経路を確認したり、検査対象と同形状で欠陥のない参照用試験体に対しての検査結果と比較したりすることにより欠陥エコーを抽出していた。 In the conventional ultrasonic inspection by the phased array method, after acquiring the sector scan image of the measurement result, the propagation path is estimated based on the measured image, and the defect echo and the shape echo are identified. For complex shape inspection results, defect echoes are further extracted by confirming the propagation path through analysis, or by comparing with inspection results for a reference specimen that has the same shape as the inspection target and has no defects. It was.
測定した画像に基づいて伝搬経路を分析する方法としては、例えば特許文献1に示した方法がある。これは、従来手作業で行っていた伝搬経路の推定を電子的にディスプレイ上で行うことで作業効率を高めたものである。また、フェーズドアレイ法による検査結果を数値解析により模擬してエコーの位置や強度を識別しようとしたものには、例えば非特許文献1がある。これは、音場を数値解析することにより、フェーズドアレイ法によるセクタ走査画面をより詳細に模擬し、欠陥エコーの識別性の向上を図るものである。 As a method of analyzing the propagation path based on the measured image, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1. This is an improvement of work efficiency by electronically estimating the propagation path which has been performed manually on the display. For example, Non-Patent Document 1 discloses an attempt to identify the position and intensity of an echo by simulating the inspection result by the phased array method by numerical analysis. In this method, by analyzing the sound field numerically, the sector scanning screen by the phased array method is simulated in more detail, and the discriminability of defect echoes is improved.
しかしながら、特許文献1の方法では各エコーについて伝搬経路を一本ずつ解析するためフェーズドアレイ法によるセクタ走査画像の2次元的な分布について調べるには非常に時間を要する問題があり、また非特許文献1の方法でも、反射や屈折を複数回伴う超音波検査については解析時間が非常に長くなる問題があった。 However, since the method of Patent Document 1 analyzes the propagation path for each echo one by one, there is a problem that it takes a very long time to investigate the two-dimensional distribution of the sector scanned image by the phased array method. Even with the first method, there is a problem that the analysis time becomes very long for ultrasonic inspection involving reflection and refraction a plurality of times.
本発明の目的は、複雑形状や複数回の反射を伴う検査対象に対するフェーズドアレイ法超音波検査方法及び装置において、フェーズドアレイ法によるセクタ走査画像中のエコーの伝搬経路を短時間で表示し、欠陥検査時間短縮と欠陥識別精度向上を図ることにある。 It is an object of the present invention to display a propagation path of echoes in a sector scan image by a phased array method in a short time in a phased array method ultrasonic inspection method and apparatus for an inspection object with a complicated shape and multiple reflections, and to detect defects. The purpose is to shorten inspection time and improve defect identification accuracy.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、フェーズドアレイ法によるセクタ走査を行う超音波検査装置において、検査対象の形状データを記憶する記憶手段と、超音波センサの位置及びレイトレース法による計算に適用する解析条件を入力する入力手段と、前記形状データに対し前記超音波センサにより超音波を発信した時に得られるエコーをレイトレース法により計算する計算手段と、前記レイトレース法による計算結果を複数重ね合わせることによりセクタ走査模擬画像を表示するセクタ模擬画像表示手段と、前記レイトレース法による計算で求められた超音波伝搬経路を前記形状データと重ね合わせて表示する伝搬経路表示手段と、前記セクタ模擬画像表示手段に表示された任意のエコーまたは前記伝搬経路表示手段に表示された任意の超音波伝搬経路を選択することができるエコー選択手段と、前記エコー選択手段によって選択されたエコーと対応する超音波伝搬経路または/および選択された超音波伝搬経路と対応するエコーを強調表示する強調表示手段を備える。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic inspection apparatus that performs sector scanning by a phased array method, a storage unit that stores shape data of an inspection object, a position of an ultrasonic sensor, and a ray tracing method. Input means for inputting analysis conditions to be applied to the calculation by the calculation method, calculation means for calculating the echo obtained when ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic sensor to the shape data by the ray tracing method, and calculation by the ray tracing method Sector simulated image display means for displaying a sector scanning simulated image by superimposing a plurality of results, and a propagation path display means for displaying an ultrasonic propagation path obtained by calculation by the ray tracing method superimposed on the shape data Any echo displayed on the sector simulated image display means or displayed on the propagation path display means An echo selection means capable of selecting a desired ultrasonic propagation path, and an ultrasonic propagation path corresponding to the echo selected by the echo selection means or / and an echo corresponding to the selected ultrasonic propagation path are highlighted. Highlighting means is provided.
このような本発明においては、フェーズドアレイ法によるセクタ走査画像をレイトレース法により模擬した画像から任意のエコーを選択し、その伝搬経路を形状データと重ねて表示することができる。また、形状データと重ねて表示した画像から任意の伝搬経路を選択し、セクタ走査模擬画像中のエコーとして表示することができる。これにより、複雑形状や複数回反射が必要な検査対象の検査で多くのエコーが生じていても、各エコーの伝搬経路を容易に知ることができ、欠陥エコーと形状エコーを短時間で高精度に識別することができる。 In the present invention, an arbitrary echo can be selected from an image obtained by simulating a sector scanning image by the phased array method by the ray tracing method, and the propagation path thereof can be displayed superimposed on the shape data. Also, an arbitrary propagation path can be selected from the image displayed superimposed with the shape data, and can be displayed as an echo in the sector scanning simulated image. This makes it possible to easily know the propagation path of each echo even when many echoes are generated in the inspection of an inspection target that requires a complex shape or multiple reflections, and can accurately detect defect echoes and shape echoes in a short time. Can be identified.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記セクタ模擬画像表示手段乃至は前記伝搬経路表示手段乃至は前記エコー強調表示手段は、その強調表示内容に、エコーの縦波/横波の別乃至はエコー強度を表す情報が盛り込まれている。 (2) In the above (1), preferably, the sector simulated image display unit or the propagation path display unit or the echo enhancement display unit includes, in the highlighted display content, whether the echo longitudinal wave / transverse wave is different or Information representing the echo intensity is included.
このような本発明においては、エコーの波の種類や強度情報でエコーの特性を表示するので、エコーを確実に識別することができ、欠陥エコー識別の信頼性を向上させることができる。 In the present invention, since the echo characteristics are displayed by the type and intensity information of the echo wave, the echo can be reliably identified, and the reliability of defect echo identification can be improved.
(3)上記(1)または(2)において、好ましくは、前記セクタ模擬画像表示手段は、フェーズドアレイ法による超音波検査結果のセクタ走査画像とレイトレース解析によるセクタ走査模擬画像を重ねて表示する表示手段である。 (3) In the above (1) or (2), preferably, the sector simulated image display means displays the sector scanned image of the ultrasonic inspection result by the phased array method and the sector scanned simulated image by the ray trace analysis in an overlapping manner. It is a display means.
(4)上記(1)または(2)において、好ましくは、前記セクタ模擬画像表示手段は、フェーズドアレイ法による超音波検査結果のセクタ走査画像とレイトレース解析によるセクタ走査模擬画像を並べて表示する表示手段である。 (4) In the above (1) or (2), preferably, the sector simulated image display means displays the sector scanned image of the ultrasonic inspection result by the phased array method and the sector scanned simulated image by the ray trace analysis side by side. Means.
このような上記(3),(4)に記載の本発明においては、フェーズドアレイ法による超音波検査結果のセクタ走査画像とレイトレース解析によるセクタ走査模擬画像を容易に比較することができ、検査結果の欠陥エコーと形状エコーの識別を容易にすることができる。 In the present invention as described in the above (3) and (4), the sector scan image of the ultrasonic inspection result by the phased array method and the sector scan simulated image by the ray trace analysis can be easily compared. The resulting defect echo and shape echo can be easily identified.
(5)上記(3)または(4)において、好ましくは、前記計算手段は、前記入力手段で入力される超音波センサの位置及び解析条件が変更されるごとに、フェーズドアレイ法による超音波検査結果の前記セクタ走査画像の代表エコーとレイトレース解析による前記セクタ走査模擬画像の代表エコーが所望のずれの許容範囲内で一致するかを、前記一致するまで繰り返し実行する手段を備える。 (5) In the above (3) or (4), preferably, the calculation means performs an ultrasonic inspection by a phased array method every time the position and analysis conditions of the ultrasonic sensor input by the input means are changed. Means is provided for repeatedly executing until the coincidence whether the resulting representative echo of the sector scanned image and the representative echo of the sector scanned simulated image by ray tracing analysis coincide within a tolerance of a desired deviation.
このような本発明においては、フェーズドアレイ法による超音波検査結果のセクタ走査画像とレイトレース解析によるセクタ走査模擬画像のエコー表示位置を一致する様に表示するので、エコーを容易に比較することができ、検査結果の欠陥エコーと形状エコーの識別を容易にすることができる。 In the present invention, since the echo display positions of the sector scan image of the ultrasonic inspection result by the phased array method and the sector scan simulated image by the ray trace analysis are displayed so as to coincide with each other, the echoes can be easily compared. It is possible to easily identify the defect echo and the shape echo of the inspection result.
(6)上記(3)〜(5)のいずれかにおいて、好ましくは、前記入力手段の一つとして検査時の前記超音波センサの位置を計測する位置計測手段を備え、前記位置計測手段の計測結果を前記超音波センサの位置情報として前記計算手段に入力する手段を備えている。 (6) In any one of the above (3) to (5), preferably, as one of the input means, a position measuring means for measuring the position of the ultrasonic sensor at the time of inspection is provided, and measurement by the position measuring means Means is provided for inputting the result to the calculating means as position information of the ultrasonic sensor.
このような本発明においては、検査時に超音波センサを動かしても、そのときの超音波センサの位置をリアルタイム且つ自動的に計算手段に入力して、その動いた位置におけるレイトレース解析によるセクタ走査模擬画像を迅速に表示するので、探傷時にリアルタイムでフェーズドアレイ法によるセクタ走査画像のエコーを識別することができ、短時間で欠陥エコーを識別することができる。 In the present invention, even if the ultrasonic sensor is moved at the time of inspection, the position of the ultrasonic sensor at that time is automatically input to the calculation means in real time, and sector scanning is performed by ray tracing analysis at the moved position. Since the simulated image is displayed quickly, the echo of the sector scan image by the phased array method can be identified in real time during the flaw detection, and the defect echo can be identified in a short time.
(7)上記(1)〜(6)のいずれかにおいて、好ましくは、前記超音波センサは2次元アレイであり、前記記憶手段に記憶される前記形状データ及び前記セクタ模擬画像表示手段に表示される前記セクタ走査模擬画像及び前記伝搬経路表示手段に表示される伝搬経路は3次元表示である。 (7) In any one of the above (1) to (6), preferably, the ultrasonic sensor is a two-dimensional array, and is displayed on the shape data stored in the storage unit and the sector simulated image display unit. The sector scanning simulation image and the propagation path displayed on the propagation path display means are three-dimensional display.
このように本発明においては、3次元の検査データに対しても欠陥エコーと形状エコーの識別ができるので、短時間に検査をすることができる。 As described above, in the present invention, defect echoes and shape echoes can be identified even for three-dimensional inspection data, so that inspection can be performed in a short time.
(8)上記(1)の超音波検査装置は、次のような超音波検査方法に採用される。 (8) The ultrasonic inspection apparatus of the above (1) is employed in the following ultrasonic inspection method.
その超音波検査方法は、フェーズドアレイ法によるセクタ走査を行う超音波検査方法において、超音波検査装置が、記憶手段で検査対象の形状データを記憶し、入力手段から超音波センサの位置及びレイトレース法による計算に適用する解析条件を受信し、前記検査対象に対し前記超音波センサにより超音波を発信した時に得られるエコーを前記形状データの条件下でレイトレース法により計算し、前記レイトレース法による計算結果を複数重ね合わせることによりセクタ走査模擬画像を表示装置に表示し、前記レイトレース法による計算で得られた超音波伝搬経路を前記形状データによる画像と重ね合わせて前記表示装置に表示し、前記セクタ走査模擬画像中に表示された任意のエコーまたは前記表示装置に表示された任意の超音波伝搬経路のいずれかの選択入力を受け付け、選択された前記エコーと対応する前記超音波伝搬経路または選択された前記超音波伝搬経路と対応する前記セクタ走査模擬画像中の前記エコーを前記表示装置で強調表示することを特徴とする超音波検査方法である。 The ultrasonic inspection method is an ultrasonic inspection method in which sector scanning is performed by a phased array method. The ultrasonic inspection apparatus stores shape data to be inspected in a storage unit, and the position and ray trace of the ultrasonic sensor from the input unit. Receiving an analysis condition applied to the calculation by the method, calculating an echo obtained by transmitting an ultrasonic wave to the inspection object by the ultrasonic sensor by the ray tracing method under the shape data condition, A sector scanning simulation image is displayed on a display device by superimposing a plurality of calculation results obtained by the above, and an ultrasonic propagation path obtained by the calculation by the ray tracing method is displayed on the display device by superimposing the image by the shape data. Any echo displayed in the sector scan simulated image or any ultrasonic wave propagation path displayed on the display device Is selected and the ultrasonic propagation path corresponding to the selected echo or the echo in the sector scan simulated image corresponding to the selected ultrasonic propagation path is highlighted on the display device This is an ultrasonic inspection method.
本発明によれば、複雑形状や複数回反射が必要な検査対象の検査で多くのエコーが生じていても、各エコーの伝搬経路を容易に知ることができ、欠陥エコーと形状エコーを短時間で高精度に識別することができる。 According to the present invention, even if many echoes are generated in an inspection of an inspection target that requires a complicated shape or multiple reflections, the propagation path of each echo can be easily known, and defect echoes and shape echoes can be quickly detected. Can be identified with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の超音波検査装置の一実施形態の全体構成を表す概略図である。この図1において、超音波検査装置は、検査対象100に対してフェーズドアレイ法を用いて広範囲を検査し、例えば欠陥Aを検出することを目的とするものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an embodiment of the ultrasonic inspection apparatus of the present invention. In FIG. 1, the ultrasonic inspection apparatus is intended to inspect a wide range of an
この超音波検査装置は、超音波アレイセンサ101と、超音波受発信部102と、検査対象の形状データを記憶するデータ記憶装置103と、超音波アレイセンサ101の位置及び超音波センサと検査対象100の各種条件を入力する入力手段105と、前記形状データに対し前記超音波センサにより超音波を発信した時に得られるエコーをレイトレース法により計算する計算装置104と、前記レイトレース法による計算結果を複数重ね合わせることによりセクタ走査模擬画像を表示するセクタ模擬画像表示部106aと、レイトレース法による超音波伝搬経路を前記形状データと重ね合わせて表示する伝搬経路表示部106bと、前記セクタ模擬画像表示手段に表示された任意のエコーまたは前記伝搬経路表示手段に表示された任意の伝搬経路を選択することができるエコー選択部106cと、前記エコー選択部によって選択されたエコーと対応する伝搬経路または伝搬経路と対応するエコーを強調表示する強調表示部106dとを備えている。
This ultrasonic inspection apparatus includes an
超音波受発信部102は、超音波を発振するパルサ102aと、超音波を受信するレシーバ102bと、遅延時間制御部102cと、データ収録部102dと、計算装置104と入出力をやりとりする入出力制御部102eとからなっている。また、入力手段105は、ここではたとえばキーボード105aと、マウス105bとからなっている。また、セクタ模擬画像表示部106aと、伝搬経路表示部106bと、エコー選択部106cと、エコー強調表示部106dは、一つの表示装置106に含まれている。
The ultrasonic wave receiving / transmitting
ここで、入力手段105とエコー選択部が同一であり、例えばセクタ模擬画像表示部106aに表示されたエコーをマウス105bで選択してもよい。またエコー強調表示部106dは、セクタ模擬画像表示部106a乃至は伝搬経路表示部106bと同一であり、例えば選択されたエコーを太線や点滅表示で表したり、選択されたエコー以外のエコーを非表示として表したりしてもよい。
Here, the input means 105 and the echo selection unit are the same, and for example, the echo displayed on the sector simulated
図2は、本発明の超音波検査装置の一実施形態における表示装置の表示画面の一例を表す概略図である。図2(a),(b)ともに、表示装置106には、セクタ模擬画像表示部106aと、伝搬経路表示部106bが表示されている。ここで、図2(a)はセクタ模擬画像表示部106aに、レイトレース解析によるセクタ走査模擬画像とともに、フェーズドアレイ法による超音波アレイセンサ101の検査結果であるセクタ走査画像が重ねて表示した例である。図中、ぼかして表示しているのが超音波アレイセンサ101によるセクタ走査画像におけるエコー201であり、点線で表示しているのがレイトレース解析によるセクタ走査模擬画像におけるエコー202である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a display screen of the display device in one embodiment of the ultrasonic inspection apparatus of the present invention. 2A and 2B, the
図2では、検査結果のエコー201と解析結果のエコー202は完全に一致しているが、これは超音波センサ位置等の入力条件を自動的に調整してフィッティングしてもよい。伝搬経路表示部106bでは、形状データ200上に超音波センサ位置205を表示し、そこからの超音波伝搬経路204を表示している。ここで、特定のエコーが得られる超音波伝搬経路のみを表示しているが、表示する伝搬経路と表示しない伝搬経路は任意に設定できる。
In FIG. 2, the
セクタ模擬画像表示部106a中の矢印203と伝搬経路表示部106b中の矢印206は、エコー選択手段である。矢印203によりセクタ模擬画像表示部106a中の特定のエコーが選択された場合、伝搬経路表示部106bにおいて選択されたエコーに対応する伝搬経路が強調表示され、逆に伝搬経路表示部106b中の特定の伝搬経路が選択された場合、セクタ模擬画像表示部106aにおいて選択された伝搬経路に対応するエコーが強調表示される。ここで、エコーの強調表示手段は、選択されたエコーを太線や点滅表示で表したり、選択されたエコー以外のエコーを非表示として表したりしてもよい。
An
図2(b)はセクタ模擬画像表示部106aに、レイトレース解析によるセクタ走査模擬画像と、フェーズドアレイ法による超音波アレイセンサ101の検査結果であるセクタ走査画像を並べて表示した例である。この場合は、解析によるセクタ走査模擬画像中のエコーと検査結果のセクタ走査画像中のエコーの位置が対比できるように、両画像において同じ位置を示す参照線207を表示してもよい。
FIG. 2B shows an example in which the sector simulated image by ray trace analysis and the sector scanned image that is the inspection result of the
また図2(b)において、解析によるセクタ走査模擬画像中のエコーはすべて太線の菱形で表示してあるが、検査結果のセクタ走査画像とより近くなるように音場の影響を取り入れて輝度分布を与えて表示してもよいし、モード変換の影響を考慮して縦波と横波を異なる色または異なる線で表示してもよい。エコー強度についても、その強度に応じて異なる色または異なる線で表示してもよい。これにより、エコーの強度や識別がより容易になり、迅速な検査が可能となる。 In FIG. 2 (b), all echoes in the simulated sector scanning image by analysis are displayed as thick rhombuses. However, the luminance distribution is obtained by taking into account the influence of the sound field so that it is closer to the sector scanning image of the inspection result. The longitudinal wave and the transverse wave may be displayed in different colors or different lines in consideration of the effect of mode conversion. The echo intensity may also be displayed with a different color or a different line depending on the intensity. Thereby, the intensity and identification of the echo becomes easier, and a quick inspection is possible.
このようなエコーの特性を異なる色または異なる線で表示することは、セクタ模擬画像表示手段乃至は伝搬経路表示手段乃至はエコー強調表示手段にても採用されることが好ましく、それによって、エコーの特性を視覚的に認識しやすく、エコーを確実に識別することができ、欠陥エコー識別の信頼性を向上させることができる。 Displaying such echo characteristics in different colors or different lines is also preferably adopted in the sector simulated image display means, the propagation path display means, or the echo emphasis display means. The characteristic can be easily recognized visually, the echo can be reliably identified, and the reliability of defect echo identification can be improved.
図3は、本発明の超音波検査装置の一実施形態における検査手順を説明するためのフローチャートである。検査手順を図3に従って説明する。まず、あらかじめ検査対象の形状データがデータ記憶装置103に記憶される(ステップ0)。次に、超音波アレイセンサ101を検査対象上に設置する(ステップ1)。次に、超音波アレイセンサを設置した位置と超音波アレイセンサ及び検査対象の各種条件を入力手段105により入力する(ステップ2)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining an inspection procedure in an embodiment of the ultrasonic inspection apparatus of the present invention. The inspection procedure will be described with reference to FIG. First, the shape data to be inspected is stored in advance in the data storage device 103 (step 0). Next, the
次に、計算装置104により、データ記憶装置103に記憶された形状データと入力手段105により入力された超音波アレイセンサ位置及び超音波アレイセンサ及び検査対象の各種条件に基づいてレイトレース解析を行う(ステップ3)。ここで、レイトレース解析はフェーズドアレイ法によるセクタ走査を模擬するために、角度を変えた複数の入射条件について行う。
Next, the ray tracing analysis is performed by the
次に、表示装置106中のセクタ模擬画像表示部106aに、複数のレイトレース解析によるセクタ走査模擬画像と、超音波アレイセンサ101によるセクタ走査画像を重ねて表示する(ステップ4)。ここで、解析結果のセクタ走査模擬画像と検査結果のセクタ走査画像がずれている場合は、代表エコーの位置などを自動又は手動で比較し(ステップ5)、そのずれが所望の範囲内と成るセクタ走査模擬画像が得られたか判断し(ステップ6)、超音波センサの位置情報及び各種解析条件を計算装置104が自動又は手動により再入力し(ステップ7)、再入力した条件に基づいて再度レイトレース解析を行う。
Next, the sector simulated
これをそのずれが所望の範囲内と成るまで繰り返して所望のセクタ走査模擬画像が得られた場合、セクタ模擬画像表示部106a中の任意のエコーを人が選択し超音波検査装置では選択情報を受け付けて(ステップ8)、表示装置では伝搬経路表示部106bにおいて選択したエコーに対応する伝搬経路を強調表示する(ステップ9)。また他のエコーの伝搬経路が知りたい場合は、ステップ8と9を繰り返してもよい。さらに、伝搬経路表示部106b中の所望の伝搬経路を人が選択し超音波装置では選択情報を受け取る(ステップ10)ことで、セクタ模擬画像表示部106aにおいて、選択した伝搬経路に対応するエコーを強調表示する(ステップ11)。これにより、確実にエコーの伝搬経路を把握することができる。
When a desired sector scanning simulated image is obtained by repeating this until the deviation falls within a desired range, a person selects an arbitrary echo in the sector simulated
図4は、本発明の超音波検査装置の一変形例における表示装置106の表示画面の一例を表す概略図である。ここでは、形状データ200に欠陥情報300を含む場合の表示装置106中のセクタ模擬画像表示部106aと伝搬経路表示部106bを示している。伝搬経路表示部106b中の欠陥部からの伝搬経路301を選択手段の一例である矢印302によって選択することで、セクタ模擬画像表示部106aにおいて、検査結果のセクタ走査画像中の欠陥エコー303に重ねて表示された解析結果のセクタ走査模擬画像中の欠陥情報300に対応するエコー304を強調表示する。図4では、その他のエコーを非表示している。これにより、検査結果のセクタ走査画像中の欠陥エコーを容易に抽出することができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a display screen of the
図5は、本発明の超音波検査装置の一実施形態における超音波センサ位置入力手段の一例を表す概略図である。図1及び図3による検査手順の説明では、超音波センサ位置を入力手段105で入力するとしたが、入力手段105は、図に示すようなセンサ位置計測装置400でもよい。この場合、センサ位置を正確に入力することができるとともに、リアルタイムでセンサ位置を入力し、位置に応じたレイトレース解析を行うことで、センサを移動させて検査を行う際にも、検査画像と解析画像をリアルタイムで比較しながら伝搬経路を識別することができる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of ultrasonic sensor position input means in an embodiment of the ultrasonic inspection apparatus of the present invention. In the description of the inspection procedure according to FIGS. 1 and 3, the ultrasonic sensor position is input by the
図6は、図5に対応する本発明の超音波検査装置の一変形例における検査手順を説明するためのフローチャートである。ここでは、図3に示したフローチャートと異なる部分のみを説明する。ステップ1の超音波センサ設置の後、図5で示したセンサ位置計測装置400により、超音波センサ位置を計測する(ステップ21)。次に、超音波センサ位置以外の各種解析条件を入力する(ステップ22)。これにより、検査画像と解析画像のずれを最小限にし、位置合わせを容易にすることができる。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an inspection procedure in a modification of the ultrasonic inspection apparatus of the present invention corresponding to FIG. Here, only a different part from the flowchart shown in FIG. 3 is demonstrated. After the ultrasonic sensor is installed in step 1, the ultrasonic sensor position is measured by the sensor
さらに、超音波センサを移動させ(ステップ12)、再び超音波センサ位置を計測する。この次に、ステップ22の各種解析条件入力手順を行ってもよいが、すでに入力してある条件で十分であればこの手順を飛ばしてもよい。さらに、ステップ5,6の手順も飛ばすことができ、これにより、超音波センサを移動させながら、リアルタイムでレイトレース解析によるセクタ模擬画像と検査結果のセクタ走査画像を比較表示することができる。 Further, the ultrasonic sensor is moved (step 12), and the ultrasonic sensor position is measured again. Next, various analysis condition input procedures in step 22 may be performed, but this procedure may be skipped if the already input conditions are sufficient. Further, the procedures of steps 5 and 6 can be skipped, and thereby, the sector simulated image by the ray trace analysis and the sector scanning image of the inspection result can be compared and displayed in real time while moving the ultrasonic sensor.
ここで、レイトレース解析により伝搬経路を解析するメリットは、セクタ模擬画像からの伝搬経路参照ができることのほかに、計算時間が短いため、センサ移動に伴う検査結果のセクタ走査画像表示に対してほとんど遅れることなく解析結果のセクタ模擬画像を表示できることにある。 Here, the merit of analyzing the propagation path by ray-trace analysis is that the propagation path can be referred to from the sector simulated image, and the calculation time is short, so it is almost the same as the sector scan image display of the inspection result accompanying the sensor movement. The analysis sector simulated image can be displayed without delay.
図7は、本発明の超音波検査装置の一変形例における3次元の検査に対応した一例を表す概略図である。図7(a)は、検査対象100に対して2次元アレイセンサ501を用いて3次元に検査する例を示す。このとき、3次元に対応したフェーズドアレイ法により、3次元的に超音波502を検査対象100の内部に入射する。
FIG. 7 is a schematic view showing an example corresponding to a three-dimensional inspection in a modification of the ultrasonic inspection apparatus of the present invention. FIG. 7A shows an example in which the
図7(b)は、表示装置503の表示画面の一例を表す概略図である。表示装置503中には、3次元走査模擬画像表示部504と伝搬経路表示部505が表示されている。ここで、3次元走査模擬画像表示部504は、3次元形状データ500と、レイトレース解析による3次元走査模擬画像および、超音波2次元アレイセンサ501による検査結果の3次元走査画像を重ねて表示する3次元表示部504aと、任意の断面について形状データと、解析による3次元走査模擬画像および、検査結果の3次元走査画像を重ねて表示する断面表示部504bおよび504cを含んでいる。
FIG. 7B is a schematic diagram illustrating an example of a display screen of the
またそれぞれの形状データ上には、超音波2次元アレイセンサ501の位置を示すセンサ位置表示505が表示される。超音波2次元アレイセンサ501による検査結果のエコー506およびレイトレース解析によるエコー507は、3次元形状データの反射位置に表示される。このとき、超音波2次元アレイセンサ501による検査結果のエコー506は、レイトレース解析による伝搬経路の分析を利用して、反射経路を折りたたんで表示する処理をしている。
A
さらに、3次元走査模擬画像表示部504において、エコー選択手段508により任意のレイトレース解析によるエコーを選択することにより、伝搬経路表示部505に、対応する伝搬経路509を表示することができる。
Further, in the three-dimensional scanning simulation
これにより、3次元の検査結果において、3次元走査画像中の欠陥エコーを容易に抽出することができる。また、逆の手順で、伝搬経路表示部505の伝搬経路を選択し、3次元走査模擬画像表示部の対応するエコーを強調表示する処理を利用して、レイトレース解析による3次元走査模擬画像および、超音波2次元アレイセンサ501による検査結果の3次元走査画像を位置合わせすることもできる。
Thereby, defect echoes in the three-dimensional scanned image can be easily extracted from the three-dimensional inspection result. Further, in a reverse procedure, a propagation path of the propagation
100 検査対象
101 超音波アレイセンサ
102 超音波受発信部
103 データ記憶装置
104 計算装置
105 入力装置(入力手段)
106 表示装置
A 欠陥部
DESCRIPTION OF
106 Display A Defective part
Claims (8)
検査対象の形状データを記憶する記憶手段と、超音波センサの位置及びレイトレース法による計算に適用する解析条件を入力する入力手段と、
前記形状データに対し前記超音波センサにより超音波を発信した時に得られるエコーをレイトレース法により計算する計算手段と、
前記レイトレース法による計算結果を複数重ね合わせることによりセクタ走査模擬画像を表示するセクタ模擬画像表示手段と、
前記レイトレース法による計算で求められた超音波伝搬経路を前記形状データと重ね合わせて表示する伝搬経路表示手段と、
前記セクタ模擬画像表示手段に表示された任意のエコーまたは前記伝搬経路表示手段に表示された任意の超音波伝搬経路を選択することができるエコー選択手段と、
前記エコー選択手段によって選択されたエコーと対応する超音波伝搬経路または/および選択された超音波伝搬経路と対応するエコーを強調表示する強調表示手段を備えたことを特徴とする超音波検査装置。 In an ultrasonic inspection apparatus that performs sector scanning by the phased array method,
Storage means for storing the shape data of the object to be inspected, input means for inputting the position of the ultrasonic sensor and analysis conditions applied to the calculation by the ray tracing method,
A calculation means for calculating an echo obtained by transmitting an ultrasonic wave by the ultrasonic sensor with respect to the shape data by a ray tracing method;
Sector simulated image display means for displaying a sector scanning simulated image by superimposing a plurality of calculation results by the ray tracing method;
Propagation path display means for displaying the ultrasonic wave propagation path obtained by the calculation by the ray tracing method superimposed on the shape data;
Echo selection means that can select any echo displayed on the sector simulated image display means or any ultrasonic propagation path displayed on the propagation path display means;
An ultrasonic inspection apparatus comprising: highlighting means for highlighting an ultrasonic propagation path corresponding to an echo selected by the echo selection means and / or an echo corresponding to the selected ultrasonic propagation path.
超音波検査装置が、
記憶手段で検査対象の形状データを記憶し、
入力手段から超音波センサの位置及びレイトレース法による計算に適用する解析条件を受信し、
前記検査対象に対し前記超音波センサにより超音波を発信した時に得られるエコーを前記形状データの条件下でレイトレース法により計算し、
前記レイトレース法による計算結果を複数重ね合わせることによりセクタ走査模擬画像を表示装置に表示し、
前記レイトレース法による計算で得られた超音波伝搬経路を前記形状データによる画像と重ね合わせて前記表示装置に表示し、
前記セクタ走査模擬画像中に表示された任意のエコーまたは前記表示装置に表示された任意の超音波伝搬経路のいずれかの選択入力を受け付け、選択された前記エコーと対応する前記超音波伝搬経路または選択された前記超音波伝搬経路と対応する前記セクタ走査模擬画像中の前記エコーを前記表示装置で強調表示することを特徴とする超音波検査方法。 In the ultrasonic inspection method for performing sector scanning by the phased array method,
Ultrasonic inspection equipment
Store the shape data of the inspection object in the storage means,
Receives the ultrasonic sensor position from the input means and the analysis conditions applied to the calculation by the ray tracing method,
The echo obtained when transmitting ultrasonic waves by the ultrasonic sensor to the inspection object is calculated by the ray tracing method under the condition of the shape data,
Display a sector scanning simulation image on a display device by superimposing a plurality of calculation results by the ray tracing method,
The ultrasonic propagation path obtained by the calculation by the ray tracing method is superimposed on the image by the shape data and displayed on the display device,
A selection input of any echo displayed in the sector scan simulated image or any ultrasonic propagation path displayed on the display device is received, and the ultrasonic propagation path corresponding to the selected echo or An ultrasonic inspection method, wherein the echo in the sector scan simulated image corresponding to the selected ultrasonic propagation path is highlighted on the display device.
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