[发明专利]超声波检查装置以及超声波检查方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用由排列成矩阵状或者一列且分别独立形成的多个压电变换部所构成的超声波换能器(ultrasonic transducer)收发的超声波，使构造物或部件内的缺陷、空隙(void)、接合部的剥离等状态可视化的超声波检查装置以及超声波检查方法。

背景技术

在以往的使用了由多个独立并形成为矩阵状或者一列的压电变换部构成的超声波换能器的超声波检查装置中，一般设置有当需要对一定范围的检查对象自动进行探伤时，在检查对象面上驱动超声波换能器，对检查对象进行扫描的扫描机构。

扫描机构采用具备X轴、Y轴、Z轴、或者根据需要具备A轴(绕X轴的旋转轴)、B轴(绕Y轴的旋转轴)、C轴(绕Z轴的旋转轴)等轴的正交机器人，或者基本构成了臂机构的工业用机器人等形成。

由扫描机构驱动超声波换能器的路径需要将超声波换能器的孔径宽度作为1次的扫描宽度，基于检查对象的形状而预先生成。该生成的方法有：根据检查对象的形状设计数据，使用计算机软件预先生成的方法；以及实际移动扫描机构，来一点一点示教、登记路径信息的方法。另外，还公知一种通过距离传感器对距离的测定来取得检查对象的实际形状的方法(例如参照专利文献1)。

在超声波检查中，需要使超声波换能器发送的超声波按照与检查对象面正交的方式入射。另外，还公知一种通过孔径合成法来进行探伤的超声波检查装置(例如参照专利文献2)，在如此通过孔径合成法进行探伤的超声波检查装置中，重要的是将超声波换能器与检查对象面的距离保持为一定。此外，还公知一种利用频率不同的多个超声波探头，能够降低超声波的相互干扰，并同时检查多个接合部位的状态的技术(例如参照专利文献3)。

【专利文献1】日本特开昭63-309852号公报

【专利文献2】日本特开2004-053360公报

【专利文献3】日本特开平11-295276号公报

在上述的现有技术中，通过根据检查对象的形状设计数据，利用计算机软件预先生成对超声波换能器进行驱动的路径的方法，能够比较容易地生成路径信息，但由于路径信息基于理想的形状设计数据，所以因加工精度会发生与实际的检查对象形状不一致。而且，在扫描机构内将检查对象固定来进行检查，但在是复杂形状的检查对象的情况下，不容易以高的精度、高的再现性将其固定。

另外，在实际移动扫描机构来一点一点示教、登记路径信息的方法中，为了一点一点示教、登记路径信息而需要大量的时间，尤其是在轴构成复杂的扫描机构的情况下，由于为了示教、登记路径信息而需要非常复杂的顺序、操作，所以示教、登记精密的路径信息成为非常困难的作业。而且，即使在取得了形状数据后，如果在扫描机构内不能精度良好地设置检查对象，则也会发生路径信息不一致。

另外，在通过距离传感器的距离测定来取得实际形状的方法中，如果在取得了形状数据后，不能在扫描机构内精度良好地设置检查对象，则也会发生路径信息不一致。

如上述那样，以往难以生成与现实的检查对象的状态完全一致的路径信息。

针对上述的课题，可以考虑下述的方法：通过利用对超声波换能器与检查对象面的距离、倾斜进行检测(sensing)的功能、和控制超声波换能器的致动器功能，能够自律地调整扫描机构的路径信息与现实的检查对象之间存在的误差因素。

这里，在超声波检查中，为了从超声波换能器向检查对象物入射超声波，或者利用超声波换能器接收来自检查对象物的超声波回波，需要在超声波换能器与检查对象物之间夹设水等介质。鉴于这样的情况，超声波检查大多将超声波换能器、检查对象物沉浸到水中来进行。对水中的超声波检查而言，作为用于使对超声波换能器与检查对象面的距离、或者倾斜进行检测的功能和超声波换能器一体化的一个方法，可以考虑使用超声波探头作为距离或者倾斜检测用的传感器。超声波探头能够在水中使用，易于选择尺寸条件等适当的探头。

但是，在使用了超声波探头作为距离或者倾斜检测用的传感器时，由于使用与超声波检查时所使用的超声波换能器相同的超声波，所以在检查用超声波换能器与距离或者倾斜检测用的超声波探头之间，有可能发生超声波彼此的干扰。如果发生超声波的干扰，则通过超声波换能器而取得的检查用数据、检查用图像会劣化，或者由超声波探头测定的检查对象物与超声波换能器之间的距离、倾斜的测定不能正确进行。