検査装置
【課題】検査対象物に存在する孔の検出精度を向上させること。
【解決手段】本発明の実施形態における検査装置は、検査容器の内部に設置された缶体を検査して、缶体に存在する孔の有無を検出する。このとき、検査装置は、缶体の内部空間に設置されたスピーカ４０から特定周波数の音波を出力させ、マイクロフォン３０により検出させる。検査装置における孔検出部１０において、スピーカ４０から出力させた音波を示す電気信号と、マイクロフォン３０により検出された音波から変換された電気信号と同期検波させる。これにより、検査装置は、缶体を透過した音波の影響をほとんど受けずに、孔を通過した音波の振幅成分を得ることができる。
【解決手段】本発明の実施形態における検査装置は、検査容器の内部に設置された缶体を検査して、缶体に存在する孔の有無を検出する。このとき、検査装置は、缶体の内部空間に設置されたスピーカ４０から特定周波数の音波を出力させ、マイクロフォン３０により検出させる。検査装置における孔検出部１０において、スピーカ４０から出力させた音波を示す電気信号と、マイクロフォン３０により検出された音波から変換された電気信号と同期検波させる。これにより、検査装置は、缶体を透過した音波の影響をほとんど受けずに、孔を通過した音波の振幅成分を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物を貫通する孔の有無を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一斗缶、ドラム缶などの缶体の製造時において、缶体に微細な孔が存在してしまう場合がある。そのため、缶体を検査する検査装置を製造ラインに設けることにより、孔が存在する缶体は、不良品として製造工程から除去される。このような検査装置の例として、特許文献１には、缶体内部において検査音を発生させて、孔から缶体外部に漏れる検査音を検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１１０３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
缶体内部の検査音は、缶体自体をも振動させることになる。この缶体自体の振動により缶体の外部にも音波が透過する。缶体に存在する孔が小さくなるほど、缶体自体の振動により外部に透過した音波により孔から漏れた検査音がマスクされてしまう。このように検査音がマスクされてしまうと、検査音の検出ができなくなるため、小さい孔は検出できず、検出精度の向上が望まれていた。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、検査対象物に存在する孔の検出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、検査対象物を検査して、貫通する孔の有無を判定する検査装置であって、特定周波数の第１の電気信号を生成する生成手段と、前記生成された第１の電気信号を音波に変換して出力するスピーカと、前記検査対象物を透過した前記音波を検出する位置に配置され、当該検出した音波を第２の電気信号に変換して出力するマイクロフォンと、前記第１の電気信号に対して、前記マイクロフォンと前記スピーカとの位置関係に応じて決められた量の移相処理を施して出力する移相部と、前記移相部から出力された第１の電気信号と、前記マイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した乗算信号を出力する乗算部と、前記乗算信号の直流成分の信号レベルが予め決められた検出レベルを越えた場合に、前記検査対象物に前記孔が存在すると判定する判定部とを具備することを特徴とする検査装置を提供する。
【０００６】
また、別の好ましい態様において、前記マイクロフォンは、複数設けられ、前記移相部は、前記複数のマイクロフォンの各々に対応した量の移相処理を施した第１の電気信号を、各マイクロフォンに対応して出力し、前記乗算部は、前記移相部から出力された第１の電気信号と、当該第１の電気信号に対応するマイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した前記乗算信号を、当該マイクロフォンに対応して出力することを特徴とする。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、内面が吸音材により構成された部材により、前記複数のマイクロフォンの各々が互いに異なる筒状の空間内に位置するように仕切る仕切部材をさらに具備し、前記筒状の空間は、前記マイクロフォンから前記検査対象物に向けて延びていることを特徴とする。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記検査対象物が内部の空間に配置され、内面に吸音材を有する検査容器をさらに具備し、前記検査対象物が前記内部の空間に配置された状態において、前記内部の空間は、前記検査対象物によって前記スピーカが位置する第１の空間と前記マイクロフォンが位置する第２の空間とに分離されることを特徴とする。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記検査対象物は缶体であり、前記缶体の内部空間が前記第１の空間となり、前記缶体の外面と前記検査容器の内面とに挟まれる空間が前記第２空間となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検査対象物に存在する孔の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における検査装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態における検査容器へ缶体が収容される状態を説明する図である。
【図３】図２（ｂ）に示す矢視III−III方向から見た検査容器および缶体の断面図である。
【図４】本発明の実施形態における孔検出部の構成を説明するブロック図である。
【図５】本発明の変形例１における仕切部材の構成を説明する図である。
【図６】本発明の変形例２における検査対象物と検査容器との関係を説明する図である。
【図７】本発明の変形例３における検査容器へ缶体が収容される状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態における検査装置１の構成を説明する図である。検査装置１は、検査対象物の一例である缶体５０（図２参照）を検査して、缶体５０に存在する孔を検出する装置である。検査装置１は、検査対象物である缶体５０を収容する概ね直方体の形状をしている検査容器２０と、検査容器２０に収容された缶体５０に存在する孔を検出するための構成を有する孔検出部１０を具備する。
[検査容器２０の構成]
【００１３】
図２は、本発明の実施形態における検査容器２０へ缶体５０が収容される状態を説明する図である。検査容器２０は、缶体５０を覆う蓋部２１と、缶体５０が設置される設置台２２とを有している。蓋部２１の内面側には、複数のマイクロフォン３０（マイクロフォン３０−１、３０−２、・・・（以下、それぞれを区別する必要が無い場合には、マイクロフォン３０という））が設けられている。図２、図３においてはマイクロフォン３０と記載している。設置台２２には、スピーカ４０が設けられている。
【００１４】
マイクロフォン３０は、特定周波数（この例においては、４０ｋＨｚ）を含む帯域の音波（以下、「音波」とは、可聴帯域以外の超音波も含まれるものとする）を検出し、電気信号に変換して出力する。マイクロフォン３０は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製されたいわゆるシリコンマイクなどを用いてもよい。
スピーカ４０は、入力された電気信号を音波に変換して出力する。この例においては、スピーカ４０は、上記の特定周波数の音波を周囲に向けて出力することができる構成になっている。なお、特定周波数とは、上記のように可聴帯域以外の周波数に限らず、可聴帯域の周波数であってもよい。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、缶体５０は、設置台２２に設置される。このとき、缶体５０の内部に内容物などを導入するために設けられている開口部から、缶体５０により構成される内部の空間（以下、単に缶体５０の内部空間という）にスピーカ４０が導入される。このように缶体５０の内部空間に導入されたスピーカ４０は、この例においては、缶体５０の内部空間中央部に位置するように構成されている。スピーカ４０が缶体５０の内部空間に導入された後、缶体５０の開口部は塞がれるようになっている。なお、スピーカ４０の位置は、必ずしも缶体５０の内部空間中央部でなくてもよい。
【００１６】
続いて、図２（ｂ）に示すように、缶体５０を覆うように蓋部２１が被せられる。このようにして、缶体５０は、検査容器２０の内部空間に配置され、缶体５０の内部空間にスピーカ４０が設置され、蓋部２１の内面側に設けられた複数のマイクロフォン３０に囲まれた状態となる。この状態において、複数のマイクロフォン３０は、収音方向が缶体５０を向くように構成されている。
【００１７】
検査容器２０（蓋部２１および設置台２２）の内面側は、この例においては吸音材に覆われている。吸音材に覆われることにより、缶体５０と検査容器２０との間による音波の多重反射が防止される。そのため、缶体５０のうち、ある特定のマイクロフォン３０の近傍部分を透過、または近傍部分の孔を通過した音波以外の音波が、その特定のマイクロフォン３０に到達しにくくなる。
【００１８】
図２（ｂ）に示す状態のように、検査対象物である缶体５０により検査容器２０の内部の空間が、スピーカ４０が位置する空間（缶体５０の内部空間）と、マイクロフォン３０が位置する空間（缶体５０の外面と検査容器２０の内面とに挟まれる空間）とに分離された状態において、検査装置１は、検査容器２０内部に設置された缶体５０の検査を開始する。検査装置１は、図２（ｂ）に示す状態になったら自動的に検査を開始してもよいし、図示しない操作部への利用者の操作に応じて開始してもよい。
【００１９】
図３は、図２（ｂ）に示す矢視III−III方向から見た検査容器２０および缶体５０の断面図である。上述したように、蓋部２１の内面側には複数のマイクロフォン３０が設置され、缶体５０の周りを囲むようになっている。
後述するようにして、スピーカ４０に電気信号が入力されると、スピーカ４０から出力される音波は周囲に広がり、缶体５０に到達すると缶体５０を振動させることにより、その一部が透過してマイクロフォン３０に検出される。また、図３に示すように、缶体５０に孔５１が存在する場合には、スピーカ４０から出力された音波は、孔５１を通過してマイクロフォン３０に検出される。缶体５０の孔５１を通過した音波（例えば、図３におけるｗ１）、および、缶体５０を透過した音波（例えば、図３におけるｗ２）は、これらの音波が到達する部分の近傍におけるマイクロフォン３０によって検出される。
【００２０】
[孔検出部１０の構成]
図４は、本発明の実施形態における孔検出部１０の構成を説明するブロック図である。孔検出部１０は、缶体５０の検査が開始されると動作する構成である。孔検出部１０は、信号生成部１０１および報知部１０２を有し、さらに、各マイクロフォン３０（マイクロフォン３０−１、３０−２、…を総称してマイクロフォン３０という）に対応した検出部１００（検出部１００−１、１００−２、…を総称して検出部１００という）を有する。このように、孔検出部１０は、マイクロフォン３０の数の検出部１００を有している。
【００２１】
信号生成部１０１は、スピーカ４０から出力させる音波の波形となる電気信号を生成して出力する。この例においては、信号生成部１０１は、スピーカ４０から特定周波数（この例においては４０ｋＨｚ）の音波を予め決められた時間（この例においては、０．３７５ｍ秒（１５周期分））にわたって出力させるための電気信号を生成する。
【００２２】
このように、一定時間より短い時間で音波を発生させた場合には、缶体５０の内面における音波の反射の影響を除去することができる。一定時間とは、例えば、スピーカ４０から出力された音波が最初に孔５１に到達してから、別の行路を通った一次反射音波のうち最初の一次反射音波が孔５１に到達するまでの時間とするのが望ましい。例えば、缶体５０の内面の一辺が２３８ｍｍであり、スピーカ４０が缶体５０の内部空間の中心に位置する場合には、スピーカ４０から孔５１までの長さは１１９ｍｍである。また、一次反射音波の行路で孔５１までの最短の長さは、１１９×５１／２ｍｍであるから、これらの行路差と音速とから算出されるように、一次反射音波は、最初に孔５１に到達する音波から約０．４３ｍ秒遅れて到達する。したがって、上記の一定時間は、この０．４３ｍ秒とすればよい。
【００２３】
なお、音波は一定時間以上の長さで出力されてもよく、この場合には、以下に説明する検出部１００において電気信号に対して行う処理を、信号生成部１０１から出力されてから上記一定時間経過するまでの電気信号に限定して処理することが望ましい。
【００２４】
続いて、検出部１００について説明する。ここでは、マイクフォン３０−１に対応する検出部１００−１について代表して説明する。なお、マイクロフォン３０−２、３０−３・・・に対応する検出部１００−２、１００−３、・・・については、検出部１００−１と同様の構成を有するため、説明を省略する。
【００２５】
マイクロフォン３０−１に対応する検出部１００−１は、移相部１１０−１、乗算部１２０−１、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３０−１および判定部１４０−１を有している。なお、以下の説明において、検出部１００−１、１００−２、・・・をそれぞれ区別しない場合には、検出部１００といい、移相部１１０、乗算部１２０、ＬＰＦ１３０、判定部１４０についても同様である。
【００２６】
移相部１１０−１は、信号生成部１０１から出力された電気信号に対して、移相処理を施して出力する。この移相処理により変化する電気信号の位相は、スピーカ４０とマイクロフォン３０−１との位置関係に応じて予め決められている。この移相処理は、信号生成部１０１から出力された電気信号が示す音波の位相と、マイクロフォン３０−１により検出される音波のうち缶体５０の孔を通過した音波の位相とが合うように調整して、検出部１００−１において同期検波するための処理である。
【００２７】
そのため、移相処理により移相される量は、スピーカ４０から出力された音波が缶体５０の孔を通過してマイクロフォン３０−１において検出されるまでの時間、すなわち、スピーカ４０とマイクロフォン３０−１との距離（位置関係）に応じて決められる。
なお、その他のマイクロフォン３０、例えばマイクロフォン３０−２に対応する検出部１００−２における移相部１１０−２には、スピーカ４０とマイクロフォン３０−２との位置関係に応じて決められた量が、移相処理により移相される量として設定される。
【００２８】
乗算部１２０−１は、移相部１１０−１によって移相処理が施されて出力される電気信号と、マイクロフォン３０−１から出力される電気信号とを乗算した乗算信号を出力する。
ＬＰＦ１３０−１は、乗算部１２０−１から出力された乗算信号のうち、直流成分を抽出して出力するローパスフィルタである。
判定部１４０−１は、ＬＰＦ１３０−１から出力された乗算信号の直流成分の信号レベルが予め決められた検出レベルを越えた場合に、缶体５０のうちマイクロフォン３０−１の近傍において孔が存在すると判定する。そして、判定部１４０−１は、判定結果を示す判定情報を出力する。
以上が、検出部１００−１の構成についての説明である。
【００２９】
報知部１０２は、検出部１００−１、１００−２、・・・における判定部１４０−１、１４０−２、・・・から出力される判定情報を取得して、いずれかの判定情報において孔が存在する判定結果を示す場合には、缶体５０を検査した結果として缶体５０に孔が検出されたことを報知する。報知の態様としては、表示画面に缶体５０の検査結果を表示してもよいし、音、振動、匂いなど、検査者が認識可能なものであれば、どのようなものであってもよい。なお、指示された缶体５０を製造ラインから除去する装置に対して、報知部１０２は、上記の報知とともに、または報知に代えて、孔が存在する検査結果が得られた缶体５０を製造ラインから除去する指示をするようにしてもよい。
【００３０】
また、報知部１０２は、マイクロフォン３０と缶体５０との位置関係を記憶しておき、以下の処理をしてもよい。報知部１０２は、孔が存在する判定情報について、これが出力された検出部１００に対応するマイクロフォン３０の位置を特定する。そして、報知部１０２は、特定した位置と対応する部分の缶体５０を示す表示などにより、缶体５０のうち、どの部分に孔が存在するかを示す報知を行ってもよい。
以上が、孔検出部１０の構成についての説明である。
【００３１】
[孔検出原理]
次に、孔検出部１０における孔の検出原理について説明する。まず、スピーカ４０から出力される音波について、移相部１１０において移相処理された音波を示す電気信号をｓｉｎ（ωｔ）とする。マイクロフォン３０において検出される音波のうち、孔５１を通過した音波ｗ１が示す電気信号をＡｓｉｎ（ωｔ）、缶体５０を透過した音波ｗ２が示す電気信号をＢｓｉｎ（ωｔ＋θ）とする。すなわち、マイクロフォン３０において検出される音波はＡｓｉｎ（ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（ωｔ＋θ）と表される。
【００３２】
音波ｗ２が示す電気信号におけるθは、缶体５０を透過するときに変化する位相を示す。音波ｗ１は、孔５１を通過するときに位相はほとんど変化しないため、θは、音波ｗ１と音波ｗ２との位相差に対応する。音波ｗ２の缶体５０への入射波は音圧ｐｉ、粒子速度ｖｉ、缶体５０からの反射波は音圧ｐｒ、粒子速度ｖｒ、缶体５０を透過する透過波は音圧ｐｔ、粒子速度ｖｔ、缶体５０は面密度ｍ、粒子速度ｖｗ、機械インピーダンスＺｗ、空気の密度ρ、音速ｃとすると、以下の関係式を満たす。
（ｐｉ＋ｐｒ）−ｐｔ＝Ｚｗ・ｖｗ ＝ ｊωｍ・ｖｗ
ｖｗ ＝ ｖｉ−ｖｒ ＝ ｖｔ
ｖｉ ＝ ｐｉ／ρｃ、ｖｒ ＝ ｐｒ／ρｃ、ｖｔ ＝ｐｔ／ρｃ
したがって、
ｐｉ＝ｐｔ・（１＋ｊωｍ／２ρｃ）
となる。
【００３３】
ここで、缶体５０が、厚さ０．３２ｍｍのスチール（密度が７８００ｋｇ／ｍ３）で構成されているとすると、音波の周波数が１ｋＨｚで音圧ｐｔの「実数部：虚数部」が概ね「１：１９」となり、音圧ｐｉと音圧ｐｔとの位相差はほぼ９０°となる。さらに音波の周波数が高くなれば、位相差は、より９０°に近づくことになる。
【００３４】
乗算部１２０から出力される乗算信号は、以下に示す式により表される。
ｓｉｎ（ωｔ）×｛Ａｓｉｎ（ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（ωｔ＋θ）｝
＝ Ａｓｉｎ２（ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（ωｔ＋θ）
＝ （Ａ／２）｛１＋ｃｏｓ（２ωｔ）｝＋（Ｂ／２）｛ｃｏｓ（θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）｝
＝ （Ａ／２）＋（Ｂ／２）ｃｏｓ（θ）＋（Ａ／２）ｃｏｓ（２ωｔ）＋（Ｂ／２）ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）
となる。
【００３５】
この乗算信号からＬＰＦ１３０における処理により直流成分を抽出して得られる信号の信号レベルＳＬは、以下の式で表される。
ＳＬ＝（Ａ／２）＋（Ｂ／２）ｃｏｓ（θ）
【００３６】
ここで、上述のとおりθはほぼ９０°であるから、第２項はほぼ「０」となり、信号レベルＳＬ＝Ａ／２となる。すなわち、上述に示す孔検出部１０において同期検波をすることで、音波ｗ２における振幅Ｂの影響をほとんど受けずに、音波ｗ１の振幅Ａに応じた信号レベルＳＬの信号を判定部１４０において得ることができる。
【００３７】
したがって、缶体５０に孔が存在しない場合には、音波ｗ１はマイクロフォン３０に到達しないから、Ａ＝０、すなわち、信号レベルＳＬは「０」となる。そのため、判定部１４０は、検出レベルを「０」として、信号レベルＳＬが「０」でない場合には、缶体５０に孔が存在すると判定すればよい。なお、判定部１４０は、測定ノイズなどを考慮して、信号レベルＳＬが予め決められた値として決められた検出レベルを超えた場合に、缶体５０に孔が存在すると判定してもよい。
【００３８】
このように、検査装置１は、検査容器２０の内部に設置された缶体５０を検査して、缶体５０に存在する孔の有無を検出する。このとき、検査装置１は、缶体５０の内部空間に設置されたスピーカ４０から特定周波数の音波を出力させ、マイクロフォン３０により検出させる。検査装置１における孔検出部１０において、スピーカ４０から出力させた音波を示す電気信号と、マイクロフォン３０により検出された音波から変換された電気信号と同期検波させる。これにより、検査装置１は、缶体５０を透過した音波ｗ２の影響をほとんど受けずに、孔を通過した音波ｗ１の振幅成分を得ることができる。
【００３９】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例１]
上述した実施形態において、缶体５０を透過する音波がマイクロフォン３０に到達するときに、缶体５０とマイクロフォン３０との最短距離で到達する音波以外の斜め方向からの音波についてもマイクロフォン３０において検出される場合には、以下に示すような仕切部材を各マイクロフォン３０に対応した位置に設けてもよい。このように構成することにより、缶体５０の振動により透過した音波が斜め方向からマイクロフォン３０に到達しないようにすることができる。
【００４０】
図５は、本発明の変形例１における仕切部材２５の構成を説明する図である。図５（ａ）は、図３に示す場合と同様の方向からみた場合の検査容器２０Ａの蓋部２１と缶体５０との間を拡大して示した図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す矢視V−V方向にみた場合の断面図である。仕切部材２５は、内面が吸音材により構成された部材であり、図５に示すように、蓋部２１に接続され、複数のマイクロフォン３０の各々が互いに異なる筒状の空間に位置するように仕切る。
【００４１】
仕切部材２５が構成する筒状の空間は、マイクロフォン３０から缶体５０に向けて延びた構成になっている。この筒状の空間は、角柱形状であり、この例においては、底面は正方形であり、一辺の長さがＷ、筒の缶体５０側の先端からマイクロフォン３０までの長さがＤ、筒の先端から缶体５０までの距離がＧである。この場合には、缶体５０からマイクロフォン３０まで最短で到達する音波の行路Ｌと斜めから到達する最長の行路Ｌａの行路差ΔＬは、以下の式で表される。
ΔＬ ＝ （Ｄ＋Ｇ）（１／（ｓｉｎ（α）−１））
ｔａｎ（α）＝Ｄ／（Ｗ／２）
【００４２】
具体的な数値として、Ｗ＝２５ｍｍ、Ｇ＝２５ｍｍ、Ｄ＝２５０ｍｍとすると、ΔＬ＝０．３４ｍｍとなる。スピーカ４０から出力される音波の特定周波数が２０ｋＨｚとした場合には、行路Ｌａを通った音波と行路Ｌを通った音波との位相差は７．２°である。そのため、判定部１４０に入力される信号の信号レベルＳＬには、行路Ｌの音波だけの場合と比べて缶体５０を透過した音波の成分が含まれ、完全には除去されないことになるが、ｃｏｓ（９０°−７．２°）＝０．１２５であるから、少なくとも１８ｄＢ以上の低減効果は認められることになる。
【００４３】
[変形例２]
上述した実施形態において、検査対象物は、缶体５０であったが、容器となる形状ではなく板状の部材であってもよい。この場合には、図６に示すように、検査容器２０Ｂの蓋部２１Ｂを構成すればよい。
【００４４】
図６は、本発明の変形例２における検査対象物５０Ｂと検査容器２０Ｂとの関係を説明する図である。図６は、図３に示す場合と同様の方向からみた場合の検査容器２０Ｂの蓋部２１Ｂと板状の部材である検査対象物５０Ｂとの間を拡大して示した図である。蓋部２１Ｂは、検査対象物５０Ｂを保持する保持部２１０Ｂを有している。検査対象物５０Ｂが保持部２１０Ｂによって蓋部２１Ｂに保持されると、検査容器２０Ｂの内部の空間は、スピーカ４０が位置する空間と、マイクロフォン３０が位置する空間とに分離される。
この状態において、孔検出部１０は、スピーカ４０から音波を出力させて、マイクロフォン３０により検査対象物５０Ｂを透過した音波、および孔５１Ｂを通過した音波を検出することにより、検査対象物５０Ｂにおける孔５１Ｂの存在の有無を判定することができる。
【００４５】
なお、検査容器２０Ｂは、必ずしも密閉された空間を内部に構成しなくてもよい。すなわち、スピーカ４０から出力された音波が検査対象物を透過して、透過した音波がマイクロフォン３０において検出されるような位置関係に構成されていればよい。
【００４６】
[変形例３]
上述した実施形態においては、缶体５０の下面側（設置台２２側）にはマイクロフォン３０が設けられていなかったが、マイクロフォン３０が設けられた構成としてもよい。この場合の構成について、図７を用いて説明する。
【００４７】
図７は、本発明の変形例３における検査容器２０Ｃへ缶体５０が収容される状態を説明する図である。図７は、実施形態における図２に対応する図である。図７（ａ）に示すように、缶体５０は、その下面側と設置台２２Ｃとが接しないように、設置台２２Ｃの上面に設けられた支柱２２１により支持される。図７（ｂ）に示すように、蓋部２１Ｃが缶体５０を覆うように被せられたときに、缶体５０の下面と設置台２２Ｃの上面との距離が、缶体５０の上面（または側面）と蓋部２１Ｃとの距離とほぼ同じになることが望ましい。
【００４８】
また、設置台２２Ｃには、複数のマイクロフォン３０が設けられている。これらのマイクロフォン３０は、缶体５０が支柱２２１により支持された状態において、収音方向が缶体５０を向くように構成されている。図７（ｂ）に示す状態において、検査装置１は、実施形態と同様に缶体５０を検査して、缶体５０に存在する孔の有無を検出する。この構成によれば、缶体５０の下面側における孔の有無についても検出することができる。
【００４９】
[変形例４]
上述した実施形態において、音波を検出するマイクロフォン３０は、複数設けられていたが、単数であってもよい。孔検出部１０は、単数のマイクロフォン３０であっても、そのマイクロフォン３０の近傍における検査対象物に存在する孔の有無を検出することができる。
【００５０】
[変形例５]
上述した実施形態においては、缶体５０を透過する音波ｗ２は、缶体５０の透過により、変化する位相θは、概ね９０°であったが、必ずしも９０°にならなくてもよい。すなわち、９０°であるのは理想的な場合であって、缶体５０の材質、スピーカ４０から出力される音波における特定周波数の設定内容などの影響により、変化する位相θが６０°であったとしても、信号レベルＳＬのうち、音波ｗ２の振幅に応じたレベルをｃｏｓ（６０°）＝１／２に低減することができるから、孔検出部１０の構成を用いない場合に比べて、孔の検出精度は向上する。
【００５１】
[変形例６]
上述した実施形態においては、スピーカ４０から出力される音波の特定周波数は、一つの周波数として決められていたが、複数の周波数を特定周波数としてもよい。この場合には、孔検出部１０は、信号生成部１０１において生成する電気信号の周波数を、時系列に分割して切り替えて、それぞれの周波数の音波を用いて、孔の検出を行うようにしてもよい。
【００５２】
そして、判定部１４０は、複数の周波数の全てにおいて孔が存在すると判定した場合に、孔が存在する判定結果を示す判定情報を出力してもよい。なお、判定部１４０は、いずれかの周波数において孔が存在すると判定した場合に、孔が存在する判定結果を示す判定情報を出力するようにしてもよい。
【００５３】
[変形例７]
上述した実施形態においては、孔検出部１０は、ハードウエアの構成として説明したが、コンピュータが特定のプログラムを実行することによって実現してもよい。この場合には、スピーカ４０およびマイクロフォン３０と接続するインターフェイスを有するコンピュータに、この特定のプログラムをインストールしておく。そして、コンピュータのＣＰＵなどを有する制御部は、特定のプログラムを実行して、孔検出部１０の各構成をソフトウエアの構成として実現する。そして、コンピュータの制御部は、インターフェイスを解してスピーカ４０に電気信号を出力し、マイクロフォン３０から電気信号を取得して、ソフトウエアの構成として実現されている孔検出部１０の乗算部１２０に出力するようにすればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…検査装置、１０…孔検出部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…検査容器、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…蓋部、２２，２２Ｃ…設置台、２５…仕切部材、３０，３０−１，３０−２，・・・…マイクロフォン、４０…スピーカ、５０…缶体、５０Ｂ…検査対象物、５１，５１Ｂ…孔、１００−１，１００−２，・・・…検出部、１０１…信号生成部、１０２…報知部、１１０−１，１１０−２，・・・…移相部、１２０−１，１２０−２，・・・…乗算部、１３０−１，１３０−２，・・・…ＬＰＦ、１４０−１，１４０−２，・・・…判定部、２１０Ｂ…保持部、２２１…支柱
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物を貫通する孔の有無を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一斗缶、ドラム缶などの缶体の製造時において、缶体に微細な孔が存在してしまう場合がある。そのため、缶体を検査する検査装置を製造ラインに設けることにより、孔が存在する缶体は、不良品として製造工程から除去される。このような検査装置の例として、特許文献１には、缶体内部において検査音を発生させて、孔から缶体外部に漏れる検査音を検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１１０３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
缶体内部の検査音は、缶体自体をも振動させることになる。この缶体自体の振動により缶体の外部にも音波が透過する。缶体に存在する孔が小さくなるほど、缶体自体の振動により外部に透過した音波により孔から漏れた検査音がマスクされてしまう。このように検査音がマスクされてしまうと、検査音の検出ができなくなるため、小さい孔は検出できず、検出精度の向上が望まれていた。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、検査対象物に存在する孔の検出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、検査対象物を検査して、貫通する孔の有無を判定する検査装置であって、特定周波数の第１の電気信号を生成する生成手段と、前記生成された第１の電気信号を音波に変換して出力するスピーカと、前記検査対象物を透過した前記音波を検出する位置に配置され、当該検出した音波を第２の電気信号に変換して出力するマイクロフォンと、前記第１の電気信号に対して、前記マイクロフォンと前記スピーカとの位置関係に応じて決められた量の移相処理を施して出力する移相部と、前記移相部から出力された第１の電気信号と、前記マイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した乗算信号を出力する乗算部と、前記乗算信号の直流成分の信号レベルが予め決められた検出レベルを越えた場合に、前記検査対象物に前記孔が存在すると判定する判定部とを具備することを特徴とする検査装置を提供する。
【０００６】
また、別の好ましい態様において、前記マイクロフォンは、複数設けられ、前記移相部は、前記複数のマイクロフォンの各々に対応した量の移相処理を施した第１の電気信号を、各マイクロフォンに対応して出力し、前記乗算部は、前記移相部から出力された第１の電気信号と、当該第１の電気信号に対応するマイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した前記乗算信号を、当該マイクロフォンに対応して出力することを特徴とする。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、内面が吸音材により構成された部材により、前記複数のマイクロフォンの各々が互いに異なる筒状の空間内に位置するように仕切る仕切部材をさらに具備し、前記筒状の空間は、前記マイクロフォンから前記検査対象物に向けて延びていることを特徴とする。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記検査対象物が内部の空間に配置され、内面に吸音材を有する検査容器をさらに具備し、前記検査対象物が前記内部の空間に配置された状態において、前記内部の空間は、前記検査対象物によって前記スピーカが位置する第１の空間と前記マイクロフォンが位置する第２の空間とに分離されることを特徴とする。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記検査対象物は缶体であり、前記缶体の内部空間が前記第１の空間となり、前記缶体の外面と前記検査容器の内面とに挟まれる空間が前記第２空間となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検査対象物に存在する孔の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における検査装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態における検査容器へ缶体が収容される状態を説明する図である。
【図３】図２（ｂ）に示す矢視III−III方向から見た検査容器および缶体の断面図である。
【図４】本発明の実施形態における孔検出部の構成を説明するブロック図である。
【図５】本発明の変形例１における仕切部材の構成を説明する図である。
【図６】本発明の変形例２における検査対象物と検査容器との関係を説明する図である。
【図７】本発明の変形例３における検査容器へ缶体が収容される状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態における検査装置１の構成を説明する図である。検査装置１は、検査対象物の一例である缶体５０（図２参照）を検査して、缶体５０に存在する孔を検出する装置である。検査装置１は、検査対象物である缶体５０を収容する概ね直方体の形状をしている検査容器２０と、検査容器２０に収容された缶体５０に存在する孔を検出するための構成を有する孔検出部１０を具備する。
[検査容器２０の構成]
【００１３】
図２は、本発明の実施形態における検査容器２０へ缶体５０が収容される状態を説明する図である。検査容器２０は、缶体５０を覆う蓋部２１と、缶体５０が設置される設置台２２とを有している。蓋部２１の内面側には、複数のマイクロフォン３０（マイクロフォン３０−１、３０−２、・・・（以下、それぞれを区別する必要が無い場合には、マイクロフォン３０という））が設けられている。図２、図３においてはマイクロフォン３０と記載している。設置台２２には、スピーカ４０が設けられている。
【００１４】
マイクロフォン３０は、特定周波数（この例においては、４０ｋＨｚ）を含む帯域の音波（以下、「音波」とは、可聴帯域以外の超音波も含まれるものとする）を検出し、電気信号に変換して出力する。マイクロフォン３０は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製されたいわゆるシリコンマイクなどを用いてもよい。
スピーカ４０は、入力された電気信号を音波に変換して出力する。この例においては、スピーカ４０は、上記の特定周波数の音波を周囲に向けて出力することができる構成になっている。なお、特定周波数とは、上記のように可聴帯域以外の周波数に限らず、可聴帯域の周波数であってもよい。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、缶体５０は、設置台２２に設置される。このとき、缶体５０の内部に内容物などを導入するために設けられている開口部から、缶体５０により構成される内部の空間（以下、単に缶体５０の内部空間という）にスピーカ４０が導入される。このように缶体５０の内部空間に導入されたスピーカ４０は、この例においては、缶体５０の内部空間中央部に位置するように構成されている。スピーカ４０が缶体５０の内部空間に導入された後、缶体５０の開口部は塞がれるようになっている。なお、スピーカ４０の位置は、必ずしも缶体５０の内部空間中央部でなくてもよい。
【００１６】
続いて、図２（ｂ）に示すように、缶体５０を覆うように蓋部２１が被せられる。このようにして、缶体５０は、検査容器２０の内部空間に配置され、缶体５０の内部空間にスピーカ４０が設置され、蓋部２１の内面側に設けられた複数のマイクロフォン３０に囲まれた状態となる。この状態において、複数のマイクロフォン３０は、収音方向が缶体５０を向くように構成されている。
【００１７】
検査容器２０（蓋部２１および設置台２２）の内面側は、この例においては吸音材に覆われている。吸音材に覆われることにより、缶体５０と検査容器２０との間による音波の多重反射が防止される。そのため、缶体５０のうち、ある特定のマイクロフォン３０の近傍部分を透過、または近傍部分の孔を通過した音波以外の音波が、その特定のマイクロフォン３０に到達しにくくなる。
【００１８】
図２（ｂ）に示す状態のように、検査対象物である缶体５０により検査容器２０の内部の空間が、スピーカ４０が位置する空間（缶体５０の内部空間）と、マイクロフォン３０が位置する空間（缶体５０の外面と検査容器２０の内面とに挟まれる空間）とに分離された状態において、検査装置１は、検査容器２０内部に設置された缶体５０の検査を開始する。検査装置１は、図２（ｂ）に示す状態になったら自動的に検査を開始してもよいし、図示しない操作部への利用者の操作に応じて開始してもよい。
【００１９】
図３は、図２（ｂ）に示す矢視III−III方向から見た検査容器２０および缶体５０の断面図である。上述したように、蓋部２１の内面側には複数のマイクロフォン３０が設置され、缶体５０の周りを囲むようになっている。
後述するようにして、スピーカ４０に電気信号が入力されると、スピーカ４０から出力される音波は周囲に広がり、缶体５０に到達すると缶体５０を振動させることにより、その一部が透過してマイクロフォン３０に検出される。また、図３に示すように、缶体５０に孔５１が存在する場合には、スピーカ４０から出力された音波は、孔５１を通過してマイクロフォン３０に検出される。缶体５０の孔５１を通過した音波（例えば、図３におけるｗ１）、および、缶体５０を透過した音波（例えば、図３におけるｗ２）は、これらの音波が到達する部分の近傍におけるマイクロフォン３０によって検出される。
【００２０】
[孔検出部１０の構成]
図４は、本発明の実施形態における孔検出部１０の構成を説明するブロック図である。孔検出部１０は、缶体５０の検査が開始されると動作する構成である。孔検出部１０は、信号生成部１０１および報知部１０２を有し、さらに、各マイクロフォン３０（マイクロフォン３０−１、３０−２、…を総称してマイクロフォン３０という）に対応した検出部１００（検出部１００−１、１００−２、…を総称して検出部１００という）を有する。このように、孔検出部１０は、マイクロフォン３０の数の検出部１００を有している。
【００２１】
信号生成部１０１は、スピーカ４０から出力させる音波の波形となる電気信号を生成して出力する。この例においては、信号生成部１０１は、スピーカ４０から特定周波数（この例においては４０ｋＨｚ）の音波を予め決められた時間（この例においては、０．３７５ｍ秒（１５周期分））にわたって出力させるための電気信号を生成する。
【００２２】
このように、一定時間より短い時間で音波を発生させた場合には、缶体５０の内面における音波の反射の影響を除去することができる。一定時間とは、例えば、スピーカ４０から出力された音波が最初に孔５１に到達してから、別の行路を通った一次反射音波のうち最初の一次反射音波が孔５１に到達するまでの時間とするのが望ましい。例えば、缶体５０の内面の一辺が２３８ｍｍであり、スピーカ４０が缶体５０の内部空間の中心に位置する場合には、スピーカ４０から孔５１までの長さは１１９ｍｍである。また、一次反射音波の行路で孔５１までの最短の長さは、１１９×５１／２ｍｍであるから、これらの行路差と音速とから算出されるように、一次反射音波は、最初に孔５１に到達する音波から約０．４３ｍ秒遅れて到達する。したがって、上記の一定時間は、この０．４３ｍ秒とすればよい。
【００２３】
なお、音波は一定時間以上の長さで出力されてもよく、この場合には、以下に説明する検出部１００において電気信号に対して行う処理を、信号生成部１０１から出力されてから上記一定時間経過するまでの電気信号に限定して処理することが望ましい。
【００２４】
続いて、検出部１００について説明する。ここでは、マイクフォン３０−１に対応する検出部１００−１について代表して説明する。なお、マイクロフォン３０−２、３０−３・・・に対応する検出部１００−２、１００−３、・・・については、検出部１００−１と同様の構成を有するため、説明を省略する。
【００２５】
マイクロフォン３０−１に対応する検出部１００−１は、移相部１１０−１、乗算部１２０−１、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３０−１および判定部１４０−１を有している。なお、以下の説明において、検出部１００−１、１００−２、・・・をそれぞれ区別しない場合には、検出部１００といい、移相部１１０、乗算部１２０、ＬＰＦ１３０、判定部１４０についても同様である。
【００２６】
移相部１１０−１は、信号生成部１０１から出力された電気信号に対して、移相処理を施して出力する。この移相処理により変化する電気信号の位相は、スピーカ４０とマイクロフォン３０−１との位置関係に応じて予め決められている。この移相処理は、信号生成部１０１から出力された電気信号が示す音波の位相と、マイクロフォン３０−１により検出される音波のうち缶体５０の孔を通過した音波の位相とが合うように調整して、検出部１００−１において同期検波するための処理である。
【００２７】
そのため、移相処理により移相される量は、スピーカ４０から出力された音波が缶体５０の孔を通過してマイクロフォン３０−１において検出されるまでの時間、すなわち、スピーカ４０とマイクロフォン３０−１との距離（位置関係）に応じて決められる。
なお、その他のマイクロフォン３０、例えばマイクロフォン３０−２に対応する検出部１００−２における移相部１１０−２には、スピーカ４０とマイクロフォン３０−２との位置関係に応じて決められた量が、移相処理により移相される量として設定される。
【００２８】
乗算部１２０−１は、移相部１１０−１によって移相処理が施されて出力される電気信号と、マイクロフォン３０−１から出力される電気信号とを乗算した乗算信号を出力する。
ＬＰＦ１３０−１は、乗算部１２０−１から出力された乗算信号のうち、直流成分を抽出して出力するローパスフィルタである。
判定部１４０−１は、ＬＰＦ１３０−１から出力された乗算信号の直流成分の信号レベルが予め決められた検出レベルを越えた場合に、缶体５０のうちマイクロフォン３０−１の近傍において孔が存在すると判定する。そして、判定部１４０−１は、判定結果を示す判定情報を出力する。
以上が、検出部１００−１の構成についての説明である。
【００２９】
報知部１０２は、検出部１００−１、１００−２、・・・における判定部１４０−１、１４０−２、・・・から出力される判定情報を取得して、いずれかの判定情報において孔が存在する判定結果を示す場合には、缶体５０を検査した結果として缶体５０に孔が検出されたことを報知する。報知の態様としては、表示画面に缶体５０の検査結果を表示してもよいし、音、振動、匂いなど、検査者が認識可能なものであれば、どのようなものであってもよい。なお、指示された缶体５０を製造ラインから除去する装置に対して、報知部１０２は、上記の報知とともに、または報知に代えて、孔が存在する検査結果が得られた缶体５０を製造ラインから除去する指示をするようにしてもよい。
【００３０】
また、報知部１０２は、マイクロフォン３０と缶体５０との位置関係を記憶しておき、以下の処理をしてもよい。報知部１０２は、孔が存在する判定情報について、これが出力された検出部１００に対応するマイクロフォン３０の位置を特定する。そして、報知部１０２は、特定した位置と対応する部分の缶体５０を示す表示などにより、缶体５０のうち、どの部分に孔が存在するかを示す報知を行ってもよい。
以上が、孔検出部１０の構成についての説明である。
【００３１】
[孔検出原理]
次に、孔検出部１０における孔の検出原理について説明する。まず、スピーカ４０から出力される音波について、移相部１１０において移相処理された音波を示す電気信号をｓｉｎ（ωｔ）とする。マイクロフォン３０において検出される音波のうち、孔５１を通過した音波ｗ１が示す電気信号をＡｓｉｎ（ωｔ）、缶体５０を透過した音波ｗ２が示す電気信号をＢｓｉｎ（ωｔ＋θ）とする。すなわち、マイクロフォン３０において検出される音波はＡｓｉｎ（ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（ωｔ＋θ）と表される。
【００３２】
音波ｗ２が示す電気信号におけるθは、缶体５０を透過するときに変化する位相を示す。音波ｗ１は、孔５１を通過するときに位相はほとんど変化しないため、θは、音波ｗ１と音波ｗ２との位相差に対応する。音波ｗ２の缶体５０への入射波は音圧ｐｉ、粒子速度ｖｉ、缶体５０からの反射波は音圧ｐｒ、粒子速度ｖｒ、缶体５０を透過する透過波は音圧ｐｔ、粒子速度ｖｔ、缶体５０は面密度ｍ、粒子速度ｖｗ、機械インピーダンスＺｗ、空気の密度ρ、音速ｃとすると、以下の関係式を満たす。
（ｐｉ＋ｐｒ）−ｐｔ＝Ｚｗ・ｖｗ ＝ ｊωｍ・ｖｗ
ｖｗ ＝ ｖｉ−ｖｒ ＝ ｖｔ
ｖｉ ＝ ｐｉ／ρｃ、ｖｒ ＝ ｐｒ／ρｃ、ｖｔ ＝ｐｔ／ρｃ
したがって、
ｐｉ＝ｐｔ・（１＋ｊωｍ／２ρｃ）
となる。
【００３３】
ここで、缶体５０が、厚さ０．３２ｍｍのスチール（密度が７８００ｋｇ／ｍ３）で構成されているとすると、音波の周波数が１ｋＨｚで音圧ｐｔの「実数部：虚数部」が概ね「１：１９」となり、音圧ｐｉと音圧ｐｔとの位相差はほぼ９０°となる。さらに音波の周波数が高くなれば、位相差は、より９０°に近づくことになる。
【００３４】
乗算部１２０から出力される乗算信号は、以下に示す式により表される。
ｓｉｎ（ωｔ）×｛Ａｓｉｎ（ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（ωｔ＋θ）｝
＝ Ａｓｉｎ２（ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（ωｔ）ｓｉｎ（ωｔ＋θ）
＝ （Ａ／２）｛１＋ｃｏｓ（２ωｔ）｝＋（Ｂ／２）｛ｃｏｓ（θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）｝
＝ （Ａ／２）＋（Ｂ／２）ｃｏｓ（θ）＋（Ａ／２）ｃｏｓ（２ωｔ）＋（Ｂ／２）ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）
となる。
【００３５】
この乗算信号からＬＰＦ１３０における処理により直流成分を抽出して得られる信号の信号レベルＳＬは、以下の式で表される。
ＳＬ＝（Ａ／２）＋（Ｂ／２）ｃｏｓ（θ）
【００３６】
ここで、上述のとおりθはほぼ９０°であるから、第２項はほぼ「０」となり、信号レベルＳＬ＝Ａ／２となる。すなわち、上述に示す孔検出部１０において同期検波をすることで、音波ｗ２における振幅Ｂの影響をほとんど受けずに、音波ｗ１の振幅Ａに応じた信号レベルＳＬの信号を判定部１４０において得ることができる。
【００３７】
したがって、缶体５０に孔が存在しない場合には、音波ｗ１はマイクロフォン３０に到達しないから、Ａ＝０、すなわち、信号レベルＳＬは「０」となる。そのため、判定部１４０は、検出レベルを「０」として、信号レベルＳＬが「０」でない場合には、缶体５０に孔が存在すると判定すればよい。なお、判定部１４０は、測定ノイズなどを考慮して、信号レベルＳＬが予め決められた値として決められた検出レベルを超えた場合に、缶体５０に孔が存在すると判定してもよい。
【００３８】
このように、検査装置１は、検査容器２０の内部に設置された缶体５０を検査して、缶体５０に存在する孔の有無を検出する。このとき、検査装置１は、缶体５０の内部空間に設置されたスピーカ４０から特定周波数の音波を出力させ、マイクロフォン３０により検出させる。検査装置１における孔検出部１０において、スピーカ４０から出力させた音波を示す電気信号と、マイクロフォン３０により検出された音波から変換された電気信号と同期検波させる。これにより、検査装置１は、缶体５０を透過した音波ｗ２の影響をほとんど受けずに、孔を通過した音波ｗ１の振幅成分を得ることができる。
【００３９】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例１]
上述した実施形態において、缶体５０を透過する音波がマイクロフォン３０に到達するときに、缶体５０とマイクロフォン３０との最短距離で到達する音波以外の斜め方向からの音波についてもマイクロフォン３０において検出される場合には、以下に示すような仕切部材を各マイクロフォン３０に対応した位置に設けてもよい。このように構成することにより、缶体５０の振動により透過した音波が斜め方向からマイクロフォン３０に到達しないようにすることができる。
【００４０】
図５は、本発明の変形例１における仕切部材２５の構成を説明する図である。図５（ａ）は、図３に示す場合と同様の方向からみた場合の検査容器２０Ａの蓋部２１と缶体５０との間を拡大して示した図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す矢視V−V方向にみた場合の断面図である。仕切部材２５は、内面が吸音材により構成された部材であり、図５に示すように、蓋部２１に接続され、複数のマイクロフォン３０の各々が互いに異なる筒状の空間に位置するように仕切る。
【００４１】
仕切部材２５が構成する筒状の空間は、マイクロフォン３０から缶体５０に向けて延びた構成になっている。この筒状の空間は、角柱形状であり、この例においては、底面は正方形であり、一辺の長さがＷ、筒の缶体５０側の先端からマイクロフォン３０までの長さがＤ、筒の先端から缶体５０までの距離がＧである。この場合には、缶体５０からマイクロフォン３０まで最短で到達する音波の行路Ｌと斜めから到達する最長の行路Ｌａの行路差ΔＬは、以下の式で表される。
ΔＬ ＝ （Ｄ＋Ｇ）（１／（ｓｉｎ（α）−１））
ｔａｎ（α）＝Ｄ／（Ｗ／２）
【００４２】
具体的な数値として、Ｗ＝２５ｍｍ、Ｇ＝２５ｍｍ、Ｄ＝２５０ｍｍとすると、ΔＬ＝０．３４ｍｍとなる。スピーカ４０から出力される音波の特定周波数が２０ｋＨｚとした場合には、行路Ｌａを通った音波と行路Ｌを通った音波との位相差は７．２°である。そのため、判定部１４０に入力される信号の信号レベルＳＬには、行路Ｌの音波だけの場合と比べて缶体５０を透過した音波の成分が含まれ、完全には除去されないことになるが、ｃｏｓ（９０°−７．２°）＝０．１２５であるから、少なくとも１８ｄＢ以上の低減効果は認められることになる。
【００４３】
[変形例２]
上述した実施形態において、検査対象物は、缶体５０であったが、容器となる形状ではなく板状の部材であってもよい。この場合には、図６に示すように、検査容器２０Ｂの蓋部２１Ｂを構成すればよい。
【００４４】
図６は、本発明の変形例２における検査対象物５０Ｂと検査容器２０Ｂとの関係を説明する図である。図６は、図３に示す場合と同様の方向からみた場合の検査容器２０Ｂの蓋部２１Ｂと板状の部材である検査対象物５０Ｂとの間を拡大して示した図である。蓋部２１Ｂは、検査対象物５０Ｂを保持する保持部２１０Ｂを有している。検査対象物５０Ｂが保持部２１０Ｂによって蓋部２１Ｂに保持されると、検査容器２０Ｂの内部の空間は、スピーカ４０が位置する空間と、マイクロフォン３０が位置する空間とに分離される。
この状態において、孔検出部１０は、スピーカ４０から音波を出力させて、マイクロフォン３０により検査対象物５０Ｂを透過した音波、および孔５１Ｂを通過した音波を検出することにより、検査対象物５０Ｂにおける孔５１Ｂの存在の有無を判定することができる。
【００４５】
なお、検査容器２０Ｂは、必ずしも密閉された空間を内部に構成しなくてもよい。すなわち、スピーカ４０から出力された音波が検査対象物を透過して、透過した音波がマイクロフォン３０において検出されるような位置関係に構成されていればよい。
【００４６】
[変形例３]
上述した実施形態においては、缶体５０の下面側（設置台２２側）にはマイクロフォン３０が設けられていなかったが、マイクロフォン３０が設けられた構成としてもよい。この場合の構成について、図７を用いて説明する。
【００４７】
図７は、本発明の変形例３における検査容器２０Ｃへ缶体５０が収容される状態を説明する図である。図７は、実施形態における図２に対応する図である。図７（ａ）に示すように、缶体５０は、その下面側と設置台２２Ｃとが接しないように、設置台２２Ｃの上面に設けられた支柱２２１により支持される。図７（ｂ）に示すように、蓋部２１Ｃが缶体５０を覆うように被せられたときに、缶体５０の下面と設置台２２Ｃの上面との距離が、缶体５０の上面（または側面）と蓋部２１Ｃとの距離とほぼ同じになることが望ましい。
【００４８】
また、設置台２２Ｃには、複数のマイクロフォン３０が設けられている。これらのマイクロフォン３０は、缶体５０が支柱２２１により支持された状態において、収音方向が缶体５０を向くように構成されている。図７（ｂ）に示す状態において、検査装置１は、実施形態と同様に缶体５０を検査して、缶体５０に存在する孔の有無を検出する。この構成によれば、缶体５０の下面側における孔の有無についても検出することができる。
【００４９】
[変形例４]
上述した実施形態において、音波を検出するマイクロフォン３０は、複数設けられていたが、単数であってもよい。孔検出部１０は、単数のマイクロフォン３０であっても、そのマイクロフォン３０の近傍における検査対象物に存在する孔の有無を検出することができる。
【００５０】
[変形例５]
上述した実施形態においては、缶体５０を透過する音波ｗ２は、缶体５０の透過により、変化する位相θは、概ね９０°であったが、必ずしも９０°にならなくてもよい。すなわち、９０°であるのは理想的な場合であって、缶体５０の材質、スピーカ４０から出力される音波における特定周波数の設定内容などの影響により、変化する位相θが６０°であったとしても、信号レベルＳＬのうち、音波ｗ２の振幅に応じたレベルをｃｏｓ（６０°）＝１／２に低減することができるから、孔検出部１０の構成を用いない場合に比べて、孔の検出精度は向上する。
【００５１】
[変形例６]
上述した実施形態においては、スピーカ４０から出力される音波の特定周波数は、一つの周波数として決められていたが、複数の周波数を特定周波数としてもよい。この場合には、孔検出部１０は、信号生成部１０１において生成する電気信号の周波数を、時系列に分割して切り替えて、それぞれの周波数の音波を用いて、孔の検出を行うようにしてもよい。
【００５２】
そして、判定部１４０は、複数の周波数の全てにおいて孔が存在すると判定した場合に、孔が存在する判定結果を示す判定情報を出力してもよい。なお、判定部１４０は、いずれかの周波数において孔が存在すると判定した場合に、孔が存在する判定結果を示す判定情報を出力するようにしてもよい。
【００５３】
[変形例７]
上述した実施形態においては、孔検出部１０は、ハードウエアの構成として説明したが、コンピュータが特定のプログラムを実行することによって実現してもよい。この場合には、スピーカ４０およびマイクロフォン３０と接続するインターフェイスを有するコンピュータに、この特定のプログラムをインストールしておく。そして、コンピュータのＣＰＵなどを有する制御部は、特定のプログラムを実行して、孔検出部１０の各構成をソフトウエアの構成として実現する。そして、コンピュータの制御部は、インターフェイスを解してスピーカ４０に電気信号を出力し、マイクロフォン３０から電気信号を取得して、ソフトウエアの構成として実現されている孔検出部１０の乗算部１２０に出力するようにすればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…検査装置、１０…孔検出部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…検査容器、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…蓋部、２２，２２Ｃ…設置台、２５…仕切部材、３０，３０−１，３０−２，・・・…マイクロフォン、４０…スピーカ、５０…缶体、５０Ｂ…検査対象物、５１，５１Ｂ…孔、１００−１，１００−２，・・・…検出部、１０１…信号生成部、１０２…報知部、１１０−１，１１０−２，・・・…移相部、１２０−１，１２０−２，・・・…乗算部、１３０−１，１３０−２，・・・…ＬＰＦ、１４０−１，１４０−２，・・・…判定部、２１０Ｂ…保持部、２２１…支柱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を検査して、貫通する孔の有無を判定する検査装置であって、
特定周波数の第１の電気信号を生成する生成手段と、
前記生成された第１の電気信号を音波に変換して出力するスピーカと、
前記検査対象物を透過した前記音波を検出する位置に配置され、当該検出した音波を第２の電気信号に変換して出力するマイクロフォンと、
前記第１の電気信号に対して、前記マイクロフォンと前記スピーカとの位置関係に応じて決められた量の移相処理を施して出力する移相部と、
前記移相部から出力された第１の電気信号と、前記マイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した乗算信号を出力する乗算部と、
前記乗算信号の直流成分の信号レベルが予め決められた検出レベルを越えた場合に、前記検査対象物に前記孔が存在すると判定する判定部と
を具備することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記マイクロフォンは、複数設けられ、
前記移相部は、前記複数のマイクロフォンの各々に対応した量の移相処理を施した第１の電気信号を、各マイクロフォンに対応して出力し、
前記乗算部は、前記移相部から出力された第１の電気信号と、当該第１の電気信号に対応するマイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した前記乗算信号を、当該マイクロフォンに対応して出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
内面が吸音材により構成された部材により、前記複数のマイクロフォンの各々が互いに異なる筒状の空間内に位置するように仕切る仕切部材をさらに具備し、
前記筒状の空間は、前記マイクロフォンから前記検査対象物に向けて延びている
ことを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記検査対象物が内部の空間に配置され、内面に吸音材を有する検査容器をさらに具備し、
前記検査対象物が前記内部の空間に配置された状態において、前記内部の空間は、前記検査対象物によって前記スピーカが位置する第１の空間と前記マイクロフォンが位置する第２の空間とに分離される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記検査対象物は缶体であり、
前記缶体の内部空間が前記第１の空間となり、前記缶体の外面と前記検査容器の内面とに挟まれる空間が前記第２空間となる
ことを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項１】
検査対象物を検査して、貫通する孔の有無を判定する検査装置であって、
特定周波数の第１の電気信号を生成する生成手段と、
前記生成された第１の電気信号を音波に変換して出力するスピーカと、
前記検査対象物を透過した前記音波を検出する位置に配置され、当該検出した音波を第２の電気信号に変換して出力するマイクロフォンと、
前記第１の電気信号に対して、前記マイクロフォンと前記スピーカとの位置関係に応じて決められた量の移相処理を施して出力する移相部と、
前記移相部から出力された第１の電気信号と、前記マイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した乗算信号を出力する乗算部と、
前記乗算信号の直流成分の信号レベルが予め決められた検出レベルを越えた場合に、前記検査対象物に前記孔が存在すると判定する判定部と
を具備することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記マイクロフォンは、複数設けられ、
前記移相部は、前記複数のマイクロフォンの各々に対応した量の移相処理を施した第１の電気信号を、各マイクロフォンに対応して出力し、
前記乗算部は、前記移相部から出力された第１の電気信号と、当該第１の電気信号に対応するマイクロフォンから出力された第２の電気信号とを乗算した前記乗算信号を、当該マイクロフォンに対応して出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
内面が吸音材により構成された部材により、前記複数のマイクロフォンの各々が互いに異なる筒状の空間内に位置するように仕切る仕切部材をさらに具備し、
前記筒状の空間は、前記マイクロフォンから前記検査対象物に向けて延びている
ことを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記検査対象物が内部の空間に配置され、内面に吸音材を有する検査容器をさらに具備し、
前記検査対象物が前記内部の空間に配置された状態において、前記内部の空間は、前記検査対象物によって前記スピーカが位置する第１の空間と前記マイクロフォンが位置する第２の空間とに分離される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記検査対象物は缶体であり、
前記缶体の内部空間が前記第１の空間となり、前記缶体の外面と前記検査容器の内面とに挟まれる空間が前記第２空間となる
ことを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１２７１３（Ｐ２０１２−１１２７１３Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０２４７（Ｐ２０１０−２６０２４７）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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