超音波検査装置および超音波検査方法
【課題】超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が供給されているか否かを精度良く判定することが可能な超音波検査装置および超音波検査方法を提供する。
【解決手段】超音波検査装置１００に、被検査物１の被検査面１ａに接触媒質５を供給する接触媒質供給機構１３０と、接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信すると共に受信した超音波の強度を検出する超音波センサ１４１と、超音波強度−受信時間グラフを近似する三次以上の高次関数の二次以上の係数の値に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部１５１ｄと、を具備した。
【解決手段】超音波検査装置１００に、被検査物１の被検査面１ａに接触媒質５を供給する接触媒質供給機構１３０と、接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信すると共に受信した超音波の強度を検出する超音波センサ１４１と、超音波強度−受信時間グラフを近似する三次以上の高次関数の二次以上の係数の値に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部１５１ｄと、を具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被検査物の内部の品質を検査する技術に関する。
より詳細には、超音波を発生する超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が供給されているか否かを判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて被検査物の内部の品質、例えば被検査物の内部にクラックが有るか否か、被検査物の内部に異物が有るか否か等を検査する超音波検査装置は公知となっている。
このような超音波検査装置は、一般には超音波を被検査物に向かって発信するとともに被検査物により反射されてきた超音波の受信強度に応じた強度の信号を出力する超音波センサと、超音波センサが出力した信号に基づいて被検査物の内部に異物が有るか否か等を判定する判定装置と、を具備する。
【０００３】
また、このような超音波検査装置は、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に水あるいはグリセリン等の接触媒質を介在させることにより、超音波センサが発信する超音波を被検査物に効率良く（あまり減衰させずに）入射させる。
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質を介在させる方法としては、以下の（１）および（２）の方法が知られている。
【０００４】
（１）の方法は、容器（水槽等）に接触媒質および被検査物を収容し、被検査物が接触媒質に浸漬された状態で検査を行う方法である。
（１）の方法は、接触媒質を超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に確実に介在させる（供給する）ことが可能である点において優れている。
しかし、（１）の方法は接触媒質が収容（貯留）された容器に被検査物を浸漬する作業および検査後に被検査物を取り出す作業を要し、被検査物が重量物（作業者が手で持って搬送することが困難な程度の重量を有する物品）である場合にはこれらの作業を機械化するための装置が必要であるため、全体として装置が大型化・複雑化するという問題点を有する。
【０００５】
（２）の方法は、例えばノズルの先端から接触媒質を吐出することにより超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に継続して接触媒質を供給しつつ検査を行う方法である。
（２）の方法が適用される装置としては、例えば、特許文献１に記載の超音波探傷装置が知られている。
（２）の方法は、接触媒質が収容された容器に被検査物を浸漬する作業および検査後に被検査物を取り出す作業を必要としない分、装置を簡素化・小型化し易いという利点を有する。
しかし、（２）の方法は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に流体たる接触媒質を供給するため、被検査物の形状、姿勢、その他の装置構成等によっては超音波センサと被検査物とで挟まれる位置にうまく接触媒質を供給することができない場合がある。
また、一般に、超音波センサが受信する超音波の強度（受信強度）は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かにより変動する（接触媒質が介在しない場合には受信強度が小さくなる）。
従って、上記（２）の方法は、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していたことが確認されない限り、検査結果の信頼性が低いという問題を有する。
【０００６】
上記（２）の方法の問題点を解消する装置としては、特許文献２および特許文献３に記載の装置が知られている。
【０００７】
特許文献２に記載の自動超音波探傷装置は、被検査物と接触媒質との境界面で反射した超音波（境界エコー）の立ち上がり時間（超音波センサから発信された超音波が接触媒質に入射してから被検査物と接触媒質との境界面により反射され、超音波センサにより受信されるまでに要する時間）が接触媒質の厚さに略比例する性質を利用して接触媒質の厚さを推定する。
また、特許文献２に記載の自動超音波探傷装置は、予め接触媒質の厚さと超音波センサの受信感度との関係を実験的に求めておき、当該関係および推定された接触媒質の厚さを用いて超音波センサが受信した超音波の受信強度を補正する。
しかし、特許文献２に記載の自動超音波探傷装置は、実験的に求められる接触媒質の厚さと超音波センサの受信感度との関係が信頼性（再現性）の高いものでなければ、結局は検査結果の信頼性を高めることが困難であるという問題を有する。
【０００８】
特許文献３に記載の超音波試験装置は、超音波センサが受信する超音波の強度（音圧）が予め設定された閾値以上である場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していると判定し、超音波センサが受信する超音波の強度（音圧）が予め設定された閾値未満である場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していないと判定する。
しかし、特許文献３に記載の超音波試験装置は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かを判定するための超音波の閾値を設定することが困難であるという問題を有する。
【０００９】
超音波センサにより検出される超音波のうち、超音波センサが超音波を発信してから受信するまでの時間（受信時間）が短いものは接触媒質により反射された超音波であると考えられる。
そして、定性的には、受信時間が短い超音波の強度が比較的大きい場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していると考えられ、受信時間が短い超音波の強度が比較的小さい場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していないと考えられる。
従って、外部からのノイズの影響を考慮しない場合には、図４の（ａ）および（ｂ）に示す如く、受信時間が短い所定の判定区間における超音波の強度の最大値が所定の閾値以上であるか否かで超音波試験装置は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かを判定することが可能である。
【００１０】
しかし、図４の（ｃ）に示す如く、実際の検査では超音波センサにより検出される超音波に外部のノイズが重畳し、超音波センサにより検出される超音波のうち、受信時間が短いものの強度が一時的に大きくなる場合がある。このような場合には、ノイズに起因する超音波の強度（電圧）のピーク値が予め設定された閾値以上となる場合がある。
図４の（ｃ）に示す場合、実際には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していない状態で検査が行われているにもかかわらず、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在している状態で検査が行われていると誤判定されることとなる。
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していない状態で検査が行われた場合、受信時間から見て被検査物の内部から反射したものと思われる超音波の強度が全体的に小さくなるので、実際には欠陥があるにもかかわらず欠陥が無いと誤判定する、あるいは欠陥のサイズを実際よりも小さいものと誤判定する、といった事態を引き起こすこととなる。
このように、超音波センサにより検出される超音波のうち、受信時間が短いものの強度のみに基づいて超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かを判定する方法は検査結果の信頼性を向上することが困難であり、ひいては検査の自動化を行う上で障害となる（例えば、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していない状態で大量の被検査物を検査し、実際にはこれらの被検査物の中に欠陥を有するものが混入しているにもかかわらずこれらの被検査物にはいずれも欠陥が無いと誤判定する、といった事態を引き起こす恐れがある）。
【特許文献１】特開２０００−２９８１２０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９８８６５号公報
【特許文献３】特開２００６−２３４７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が供給されているか否かを精度良く判定することが可能な超音波検査装置および超音波検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
すなわち、請求項１においては、
被検査物の被検査面に接触媒質を供給する接触媒質供給部と、
前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波センサと、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波センサが超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部と、
を具備するものである。
【００１４】
請求項２においては、
前記接触媒質判定部は、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定するものである。
【００１５】
請求項３においては、
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生部を具備するものである。
【００１６】
請求項４においては、
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動部を具備するものである。
【００１７】
請求項５においては、
前記移動部は、
前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口と前記超音波センサとの相対的な位置を保持しつつ、前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口および前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させるものである。
【００１８】
請求項６においては、
前記移動部は、
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動を停止するものである。
【００１９】
請求項７においては、
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質を供給している状態で、前記超音波センサが前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波発信・受信工程と、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波発信・受信工程において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを生成する超音波強度−受信時間グラフ生成工程と、
前記超音波強度−受信時間グラフ生成工程において生成されたグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定工程と、
を具備するものである。
【００２０】
請求項８においては、
前記接触媒質判定工程において、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定するものである。
【００２１】
請求項９においては、
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生工程を具備するものである。
【００２２】
請求項１０においては、
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動工程を具備するものである。
【００２３】
請求項１１においては、
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動および前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置への前記接触媒質の供給を停止する緊急停止工程を具備するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下では、図１を用いて本発明に係る超音波検査装置の実施の一形態である超音波検査装置１００について説明する。
【００２６】
超音波検査装置１００は被検査物１の品質を検査する装置である。
「被検査物」は、超音波検査装置による検査の対象となる物品を指す。被検査物の具体例としては、ダイキャスト製品、複数の部品が溶接により接合された物品の溶接部、半導体のインゴット等が挙げられる。
「被検査物の品質を検査すること」には、被検査物の内部に欠陥（クラック、異物、空洞等）があるか否かを判定すること等が含まれる。
本実施形態の被検査物１の形状は直方体形状であり、その上面が被検査面１ａとなる。
「被検査物の被検査面」は被検査物の表面のうち、超音波センサから発信された超音波が入射される面を指す。
なお、本発明に係る被検査物の形状は本実施形態の如き直方体形状に限定されないが、本発明に係る超音波検査装置による検査結果の信頼性を向上させる観点からは、被検査物の被検査面が平滑であることが望ましく、超音波センサから被検査物の被検査面までの距離が一定に保持された状態で検査が行われることが望ましい。
【００２７】
図１に示す如く、超音波検査装置１００は主として検査台１１０、移動機構１２０、接触媒質供給機構１３０、超音波センサユニット１４０および検査ユニット１５０を具備する。
【００２８】
検査台１１０は被検査物１を所定の位置に所定の姿勢で載置する台である。
本実施形態の検査台１１０は長方形の板状の部材であり、地面あるいは床面に載置される。地面あるいは床面に載置された検査台１１０の上面（被検査物１が載置される面）は水平面（重力が作用する方向に垂直な面）に対して平行となる。
【００２９】
移動機構１２０は本発明に係る移動部の実施の一形態であり、後述する超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面に沿って相対移動させるものである。
移動機構１２０はフレーム１２１、レール１２２、ボールネジ１２３、スライドブロック１２４、モータ１２５および移動制御装置１２６を有する。
【００３０】
フレーム１２１は移動機構１２０の主たる構造体を成す部材である。フレーム１２１は検査台１１０の二つの隅からそれぞれ立設される柱１２１ａ・１２１ａおよび柱１２１ａ・１２１ａの上端部を連結する梁１２１ｂを有する。
【００３１】
レール１２２は長い棒状の部材であり、検査台１１０の上方に配置される。レール１２２の両端部はフレーム１２１に固定される。
【００３２】
ボールネジ１２３は全長にわたって外周面に雄ネジが形成された丸棒状の部材である。
ボールネジ１２３は、その軸線方向がレール１２２の長手方向と平行となるように配置される。ボールネジ１２３の両端部はフレーム１２２に回転可能に軸支される。
【００３３】
スライドブロック１２４はレール１２２に係合しつつレール１２２の長手方向に摺動する部材である。スライドブロック１２４はボールネジ１２３に螺合する。
【００３４】
モータ１２５はボールネジ１２３を回転駆動する駆動源である。本実施形態のモータ１２５は回転量（回転角度）を制御することが可能な電気式のモータ（例えば、サーボモータ、ステッピングモータ等）からなる。
モータ１２５に通電するとボールネジ１２３が回転駆動され、ボールネジ１２３に螺合するスライドブロック１２４がレール１２２に沿って摺動する。
【００３５】
移動制御装置１２６はモータ１２５の動作、ひいては移動機構１２０の動作を制御する装置である。移動制御装置１２６には移動機構１２０の動作に係るプログラムが格納される。本実施形態の移動制御装置１２６はプログラマブルロジックコントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＰＬＣ）からなる。
【００３６】
接触媒質供給機構１３０は本発明に係る接触媒質供給部の実施の一形態であり、被検査物１の上面に接触媒質５を供給するものである。
「接触媒質」は超音波センサが発信する超音波を被検査物に伝達するための媒質（波動が伝播する場となる物質あるいは物体）であり、通常は流動性を有する物質（液体またはゲル状の物質）からなる。接触媒質の具体例としては、水、油、グリセリン、水ガラス（珪酸ナトリウムの水溶液）等が挙げられる。
接触媒質供給機構１３０は主としてタンク１３１、第一搬送配管１３２、ポンプ１３３、第二搬送配管１３４、ノズル１３５を有する。
【００３７】
タンク１３１は接触媒質５を収容する容器である。
第一搬送配管１３２はタンク１３１に収容された接触媒質５を取り出して搬送するための配管であり、その一端はタンク１３１に挿入される。
ポンプ１３３はタンク１３１に収容された接触媒質５を吸入し、圧力を作用させて吐出するものである。ポンプ１３３は吸入ポートおよび吐出ポートの二つのポートを有し、吸入ポートから接触媒質５を吸入し、吸入した接触媒質５を吐出ポートから吐出する。ポンプ１３３の吸入ポートは第一搬送配管１３２の他端に接続される。
第二搬送配管１３４はポンプ１３３から吐出された接触媒質５を搬送するための配管であり、その一端はポンプ１３３の吐出ポートに接続される。本実施形態の第二搬送配管１３４は屈曲可能な材質（例えば、ゴム、樹脂等）からなる。
ノズル１３５は接触媒質供給機構１３０における接触媒質５の吐出口を成す筒状の部材であり、第二搬送配管１３４の他端に接続される。ノズル１３５は移動機構１２０のスライドブロック１２４に固定され、スライドブロック１２４と一体的に移動する。
【００３８】
接触媒質供給機構１３０のポンプ１３３が動作することにより、タンク１３１に収容された接触媒質５が第一搬送配管１３２、ポンプ１３３および第二搬送配管１３４を経てノズル１３５まで圧送され、ノズル１３５から吐出される。ノズル１３５から吐出された接触媒質５は被検査物１の被検査面１ａに注がれる。
【００３９】
超音波センサユニット１４０は超音波センサ１４１、超音波発信機１４２および超音波受信機１４３を有する。
【００４０】
超音波センサ１４１は本発明に係る超音波センサの実施の一形態であり、接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出するものである。
本実施形態の超音波センサ１４１はユニモルフ構造の振動子、すなわち圧電セラミックに金属板を貼り合わせるとともに一対の電極を設けた振動子を有する。
【００４１】
超音波発信機１４２は超音波センサ１４１の振動子に所定周波数の電圧を印加する装置である。超音波発信機１４２は超音波センサ１４１の振動子に設けられた一対の電極に接続される。
超音波発信機１４２が超音波センサ１４１の振動子に所定周波数の電圧を印加すると、当該振動子は超音波発信機１４２が印加した電圧の周波数と同じ周波数で屈曲し、当該振動子は超音波発信機１４２が印加した電圧の周波数と同じ周波数の超音波を発信する。
【００４２】
超音波センサ１４１の振動子が外部からの超音波を受信すると、受信した超音波の周波数と同じ周波数を有し、かつ、超音波センサ１４１の振動子が受信した超音波の強度（音圧）に比例する電圧を有する電気信号を生成する。当該電気信号は、超音波センサ１４１が検出した超音波の強度に係る情報に相当する。
【００４３】
超音波受信機１４３は超音波センサ１４１の振動子が生成した電気信号を受信し、受信した信号を後述するユニット本体１５１が受信可能な電気信号に変換する装置である。超音波受信機１４３は超音波センサ１４１の振動子に設けられた一対の電極に接続される。超音波受信機１４３により変換された電気信号も、超音波センサ１４１が検出した超音波の強度に係る情報に相当する。
【００４４】
超音波センサ１４１はスライドブロック１２４に固定され、検査台１１０に載置された被検査物１に向けて（本実施形態では、斜め下方に）超音波を発信する。
検査台１１０に載置された被検査物１の被検査面１ａおよびレール１２２の長手方向はいずれも水平面に平行であるため、スライドブロック１２４がレール１２２に沿って移動しても超音波センサ１４１の下端部から被検査物１の被検査面１ａまでの距離は一定に保持される。
【００４５】
接触媒質供給機構１３０により被検査物１の被検査面１ａに注がれた接触媒質５は、超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとの間に供給され、超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとの間は接触媒質５により満たされる。
従って、超音波センサ１４１が発信した超音波は、接触媒質５を介して被検査物１に入射されることとなる。
また、被検査物１の内部の欠陥または接触媒質５により反射された超音波（反射波）は接触媒質５を介して超音波センサ１４１に伝わり、超音波センサ１４１に受信される。
【００４６】
本実施形態では、ノズル１３５（接触媒質供給機構１３０における接触媒質５の吐出口）および超音波センサ１４１がともにスライドブロック１２４に固定されるため、ノズル１３５と超音波センサ１４１との相対的な位置が保持された状態でスライドブロック１２４が移動する。
また、ノズル１３５はその先端（接触媒質５の吐出口）が超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとで挟まれる位置に向けられた状態でスライドブロック１２４に固定されるので、スライドブロック１２４が移動しても（被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置が変化しても）接触媒質５が超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとで挟まれる位置に安定して供給される。
【００４７】
検査ユニット１５０はユニット本体１５１、入力装置１５２および表示装置１５３を備える。
【００４８】
ユニット本体１５１は種々のプログラム等を格納することができ、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができ、当該演算の結果等を外部に出力することができる。
【００４９】
ユニット本体１５１は、実体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等がバスで相互に接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；大規模集積回路）等からなる構成であっても良い。
本実施形態におけるユニット本体１５１は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等にプログラム等を適宜格納したもので達成することも可能である。
【００５０】
ユニット本体１５１は移動制御装置１２６に接続される。ユニット本体１５１は移動機構１２０の動作（スライドブロック１２４の移動）およびその停止を指令するための信号を移動制御装置１２６に送信することが可能である。
【００５１】
ユニット本体１５１はポンプ１３３に接続される。ユニット本体１５１はポンプ１３３の動作（接触媒質５の圧送）およびその停止を指令するための信号をポンプ１３３に送信することが可能である。
【００５２】
ユニット本体１５１は超音波発信機１４２に接続される。ユニット本体１５１は超音波発信機１４２の動作（超音波センサ１４１の振動子への所定周波数の電圧の印加）およびその停止を指令するための信号を超音波発信機１４２に送信することが可能である。
【００５３】
ユニット本体１５１は超音波受信機１４３に接続される。ユニット本体１５１は、超音波受信機１４３により変換された電気信号を取得することが可能である。
【００５４】
入力装置１５２は超音波検査装置１００による被検査物１の検査に係る種々の情報・指示等をユニット本体１５１に入力するものであり、ユニット本体１５１に接続される。
本実施形態の入力装置１５２は専用品であるが、例えば市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等を用いても良い。
【００５５】
表示装置１５３は入力装置１５２からユニット本体１５１への入力内容、超音波検査装置１００の動作状況等を表示するものであり、ユニット本体１５１に接続される。
本実施形態の表示装置１５３は専用品であるが、例えば市販の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴディスプレイ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を用いても良い。
【００５６】
以下では、ユニット本体１５１の構成の詳細について説明する。
ユニット本体１５１は、機能的には記憶部１５１ａ、動作制御部１５１ｂ、欠陥判定部１５１ｃおよび接触媒質判定部１５１ｄを有する。
【００５７】
記憶部１５１ａは動作制御部１５１ｂ、欠陥判定部１５１ｃおよび接触媒質判定部１５１ｄが行う演算等に用いられる各種パラメータ（数値）、超音波検査装置１００の動作状況の履歴、超音波検査装置１００による検査結果等を記憶するものである。
記憶部１５１ａは、実体的にはＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭあるいはＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体からなる。
【００５８】
動作制御部１５１ｂは超音波検査装置１００が行う一連の動作を制御するものである。
実体的には、ユニット本体１５１が、ユニット本体１５１に格納された動作制御プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、動作制御部１５１ｂとしての機能を果たす。
【００５９】
動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５を圧送する。その結果、接触媒質５はノズル１３５から吐出され、被検査物１の被検査面１ａに注がれる。
【００６０】
動作制御部１５１ｂは移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した動作制御部１５１ｂはスライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１を所定方向に所定距離（例えば、数ｍｍ）だけ移動させる。
【００６１】
動作制御部１５１ｂは超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した超音波発信機１４２は、所定時間だけ超音波センサ１４１の振動子に所定周波数の電圧を印加する。その結果、超音波センサ１４１（の振動子）は所定時間だけ所定周波数の超音波を発信する。
【００６２】
動作制御部１５１ｂが移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信するタイミングと動作制御部１５１ｂが超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信するタイミングとは同期している。
すなわち、これらの信号が交互に送信されることにより、スライドブロック１２４（超音波センサ１４１）の所定距離の移動および超音波センサ１４１（の振動子）による超音波の発信が交互に行われる。
【００６３】
欠陥判定部１５１ｃは被検査物１の内部に欠陥があるか否かを判定するものである。
実体的には、ユニット本体１５１が、ユニット本体１５１に格納された欠陥判定プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、欠陥判定部１５１ｃとしての機能を果たす。
欠陥判定部１５１ｃは、超音波受信機１４３により変換された電気信号および動作制御部１５１ｂが超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信するタイミングとに基づいて、図２の（ａ）あるいは（ｂ）に示す如き「超音波センサ１４１により検出された超音波の強度（本実施形態では、「電圧」の形で表される）と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間（受信時間）との関係を示すグラフ（以下、「超音波強度−受信時間グラフ」という。）」を生成する。
欠陥判定部１５１ｃにより生成された「超音波強度−受信時間グラフ」は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００６４】
欠陥判定部１５１ｃは、生成された「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて、被検査物１の内部に欠陥が有るか否かを判定する。
図２の（ａ）および（ｂ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」の横軸（受信時間）と被検査物１の被検査面１ａからの深さとの間には相関があり、縦軸（電圧のピーク値）と超音波を反射する欠陥のサイズとの間には相関がある。
欠陥判定部１５１ｃは、受信時間と被検査物１の被検査面１ａからの深さとの相関および電圧のピーク値と欠陥のサイズとの相関を利用して、欠陥が存在する位置（被検査物１の被検査面１ａからの深さ）および欠陥のサイズを判定する。
欠陥判定部１５１ｃによる欠陥の有無、欠陥の位置および欠陥のサイズに係る判定結果は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００６５】
接触媒質判定部１５１ｄは本発明に係る接触媒質判定部の実施の一形態であり、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定するものである。
実体的には、ユニット本体１５１が、ユニット本体１５１に格納された接触媒質判定プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、接触媒質判定部１５１ｄとしての機能を果たす。
【００６６】
以下では、接触媒質判定部１５１ｄによる判定（超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かの判定）の手順について説明する。
【００６７】
まず、接触媒質判定部１５１ｄは、欠陥判定部１５１ｃが生成した「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて、当該グラフを近似する四次関数（Ｙ＝ａＸ４＋ｂＸ３＋ｃＸ２＋ｄＸ＋ｅ）を生成する。
生成された四次関数は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００６８】
図２の（ａ）に示す如く、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている場合には、「超音波強度−受信時間グラフ」における比較的受信時間が短い領域（本実施形態では受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域）に高い電圧のピーク群が見られる。
これに対して、図２の（ｂ）に示す如く、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない場合には、「超音波強度−受信時間グラフ」における比較的受信時間が短い領域（本実施形態では受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域）に高い電圧のピーク群が見られない。
本実施形態における受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域に対応する電圧のピーク群は、接触媒質５により反射された超音波に対応する。
【００６９】
なお、四次関数を生成する場合には受信時間の下限値たるｔ０および上限値たるｔ１を予め設定する必要がある。
接触媒質判定部１５１ｄは、実質的には、超音波検査装置１００に異常がなければ接触媒質５により反射されて超音波センサ１４１に受信される超音波の強度に基づいて、実際に超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定するものである。
従って、受信時間の下限値たるｔ０と上限値たるｔ１は、超音波センサ１４１から被検査物１の被検査面１ａまでの距離Ｌおよび接触媒質５を伝播する超音波の速度（音速）Ｖに基づいて算出される「超音波が超音波センサ１４１から発信してから接触媒質５と被検査物１との境界（本実施形態の場合、被検査面１ａ）で反射されて超音波センサ１４１に受信されるまでに要する時間（＝２Ｌ／Ｖ）の範囲に収まっていること（０≦ｔ０＜ｔ１≦２Ｌ／Ｖが成立すること）が望ましい。
また、接触媒質５により反射される超音波を超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かの判定に最大限に反映させる観点からは、ｔ０を極力０（ゼロ）に近い値とし、ｔ１を極力２Ｌ／Ｖに近い値とすることが望ましい。
【００７０】
本実施形態の場合、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数（図２の（ａ）において太い実線で表される）は、受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域（ｔ０≦Ｘ≦ｔ１）について生成され、Ｙ＝ａ１Ｘ４＋ｂ１Ｘ３＋ｃ１Ｘ２＋ｄ１Ｘ＋ｅ１で表される。
また、図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数（図２の（ｂ）において太い実線で表される）は、受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域（ｔ０≦Ｘ≦ｔ１）について生成され、Ｙ＝ａ２Ｘ４＋ｂ２Ｘ３＋ｃ２Ｘ２＋ｄ２Ｘ＋ｅ２で表される。
【００７１】
図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」を三次以上の高次関数（本実施形態では、四次関数）で近似した場合、図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」を三次以上の高次関数で近似した場合に比べて二次以上の係数の絶対値の値が大きくなる傾向がある。
これは、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」の場合には横軸（受信時間）がゼロに近い領域に接触媒質５により反射された超音波のピーク群が現れるためである。
また、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」および図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」にノイズ等の外乱要素に起因する電圧のピークが重畳した場合、これらの「超音波強度−受信時間グラフ」を近似した高次関数の二次以上の係数の絶対値が大きく変化することは無い。
【００７２】
次に、接触媒質判定部１５１ｄは、算出された四次関数の二次以上の係数の値に基づいて、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する。
より詳細には、接触媒質判定部１５１ｄは、欠陥判定部１５１ｃが生成した「超音波強度−受信時間グラフ」に対応する四次関数の四次の係数ａの絶対値｜ａ｜、三次の係数ｂの絶対値｜ｂ｜および二次の係数ｃの絶対値｜ｃ｜と、記憶部１５１ａにより予め記憶された四次の係数の基準値ａ０の絶対値｜ａ０｜、三次の係数の基準値ｂ０の絶対値｜ｂ０｜、および二次の係数の基準値ｃ０の絶対値｜ｃ０｜と、を比較する。
その結果、接触媒質判定部１５１ｄは、（Ａ）｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている（より厳密には、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている状態で発信および受信された超音波に基づいて「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された）」と判定する。
また、接触媒質判定部１５１ｄは、（Ｂ）｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない（より厳密には、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で発信および受信された超音波に基づいて「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された）」と判定する。
接触媒質判定部１５１ｄによる判定結果は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００７３】
なお、本実施形態において「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定される場合の具体例としては、タンク１３１に接触媒質５が収容されていない場合（タンク１３１が空になっている場合）、ポンプ１３３が故障して接触媒質５を圧送することが出来ない場合（あるいは接触媒質５を圧送する量が少ない場合）、第二搬送配管１３４の中途部が破れて接触媒質５が漏れている場合、スライドブロック１２４に固定されているノズル１３５の向きが変わってしまった場合等が挙げられる。
【００７４】
本実施形態の場合、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数の四次の係数ａ１の絶対値｜ａ１｜、三次の係数ｂ１の絶対値｜ｂ１｜および二次の係数ｃ１の絶対値｜ｃ１｜がそれぞれ四次の係数の基準値ａ０の絶対値｜ａ０｜、三次の係数の基準値ｂ０の絶対値｜ｂ０｜、および二次の係数の基準値ｃ０の絶対値｜ｃ０｜よりも大きくなるように、ａ０、ｂ０およびｃ０の値が設定される（｜ａ１｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ１｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ１｜≧｜ｃ０｜が成立する）。
また、図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数の四次の係数ａ２の絶対値｜ａ２｜、三次の係数ｂ２の絶対値｜ｂ２｜および二次の係数ｃ２の絶対値｜ｃ２｜がそれぞれ四次の係数の基準値ａ０の絶対値｜ａ０｜、三次の係数の基準値ｂ０の絶対値｜ｂ０｜、および二次の係数の基準値ｃ０の絶対値｜ｃ０｜よりも小さくなるように、ａ０、ｂ０およびｃ０の値が設定される（｜ａ２｜＜｜ａ０｜かつ｜ｂ２｜＜｜ｂ０｜かつ｜ｃ２｜＜｜ｃ０｜が成立する）。
従って、接触媒質判定部１５１ｄは、図２の（ａ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された場合には「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている」と判定し、図２の（ｂ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された場合には「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定することとなる。
【００７５】
記憶部１５１ａにより予め記憶される四次の係数の基準値ａ０、三次の係数の基準値ｂ０および二次の係数の基準値ｃ０は、予め実験等により求められる。
四次の係数の基準値ａ０、三次の係数の基準値ｂ０および二次の係数の基準値ｃ０を求める実験の具体例としては、接触媒質供給機構１３０が超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に供給する接触媒質５の量（ポンプ１３３が圧送する単位時間当たりの接触媒質５の体積）を適宜変更しつつ超音波センサ１４１による超音波（反射波）の受信を行い、得られた複数の「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて生成される四次関数の二次以上の係数を比較する実験等が挙げられる。
【００７６】
接触媒質判定部１５１ｄは、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合には、表示装置１５３に警報信号を送信する。
表示装置１５３は、接触媒質判定部１５１ｄから警報信号を受信した場合には、「接触媒質が供給されていません」という文言を表示する。
このように、表示装置１５３は本発明に係る警報発生部の実施の一形態であり、接触媒質判定部１５１ｄが超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に警報を発する。
【００７７】
接触媒質判定部１５１ｄは、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合には、移動制御装置１２６に移動機構１２０の動作の停止を指令するための信号（移動部停止信号）を送信する。
接触媒質判定部１５１ｄから移動部停止信号を受信した移動機構１２０（の移動制御装置１２６）は、モータ１２５の駆動、ひいてはスライドブロック１２４の移動を停止する。
【００７８】
接触媒質判定部１５１ｄは、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合には、ポンプ１３３にポンプ１３３の動作の停止を指令するための信号（圧送停止信号）を送信する。
接触媒質判定部１５１ｄから圧送停止信号を受信した接触媒質供給機構１３０（のポンプ１３３）は、ポンプ１３３による接触媒質５の圧送を停止する。
【００７９】
以上の如く、
超音波検査装置１００は、
被検査物１の被検査面１ａに接触媒質５を供給する接触媒質供給機構１３０と、
接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波センサ１４１と、
「超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）」を近似する四次関数（Ｙ＝ａＸ４＋ｂＸ３＋ｃＸ２＋ｄＸ＋ｅ）を生成し、当該四次関数の二次以上の係数の値（四次の係数ａ、三次の係数ｂおよび二次の係数ｃ）に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部１５１ｄと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、接触媒質判定部１５１ｄは、超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを近似する四次関数の二次以上の係数の値に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定するため、単に当該グラフにおける超音波の強度（電圧）のみに基づいて判定する場合よりもノイズ等の外乱の影響を受けにくく、判定結果の安定性が高い（ロバスト性が高い）。
従って、超音波検査装置１００は、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【００８０】
本実施形態では接触媒質判定部１５１ｄは超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数を生成したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、接触媒質判定部が「超音波強度−受信時間グラフ」を近似する三次関数あるいは五次以上の高次関数を生成する構成としても良い。
【００８１】
また、超音波検査装置１００の接触媒質判定部１５１ｄは、
超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていると判定し、
当該四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【００８２】
本実施形態では、超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数の二次以上の係数の絶対値の全て（｜ａ｜、｜ｂ｜および｜ｃ｜）を用いて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に供給される接触媒質５の有無を判定するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、「超音波強度−受信時間グラフ」を近似する四次関数の二次以上の係数の絶対値のいずれか一つを用いて超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に供給される接触媒質の有無を判定しても良い。
【００８３】
また、超音波検査装置１００は、
接触媒質判定部１５１ｄが超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に「接触媒質が供給されていません」という文言を表示することにより警報を発する表示装置１５３を具備する。
このように構成することにより、作業者は超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないことを容易に認識することが可能である。
【００８４】
本実施形態では、表示装置１５３が「接触媒質が供給されていません」という文言を表示することにより警報を発するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明に係る警報発生部の他の実施形態としては、音を発生する警報器（ブザー）、点灯または点滅するランプ等が挙げられる。
【００８５】
また、超音波検査装置１００は、
超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる移動機構１２０を具備する。
このように構成することにより、被検査物１の複数の位置について検査することが可能である。
【００８６】
本実施形態の移動機構１２０は超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに平行な一軸方向（レール１２２の長手方向に平行な方向）にのみ移動させるが、本発明に係る移動部はこれに限定されない。
例えば、超音波センサを被検査物の被検査面に平行かつ互いに平行でない二軸方向に移動させても良い。
【００８７】
本実施形態の移動機構１２０はボールネジ１２３の回転により超音波センサ１４１が固定されたスライドブロック１２４を移動させるが、本発明に係る移動部はこれに限定されない。
例えば、ロボットアームの先端部に超音波センサを固定し、当該ロボットアームが動作することにより超音波センサが被検査物の被検査面に沿って移動しても良い。
【００８８】
本実施形態では被検査物１が検査台１１０に載置（静置）され、スライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１が移動する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、超音波センサ１４１が所定の位置に固定（静止）され、被検査物１が移動することにより超音波センサ１４１が被検査物１に対して相対的に移動する（相対移動する）構成としても良い。
【００８９】
また、超音波検査装置１００の移動機構１２０は、
接触媒質供給機構１３０における接触媒質５の吐出口であるノズル１３５および超音波センサ１４１をスライドブロック１２４に固定することにより、ノズル１３５および超音波センサ１４１の相対的な位置を保持しつつ、これらを被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる。
このように構成することにより、超音波センサ１４１が被検査物１に対して相対的に移動しても超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５を安定して供給することが可能であり、ひいては超音波検査装置１００による被検査物１の検査結果の信頼性が向上する。
【００９０】
また、超音波検査装置１００の移動機構１２０は、
接触媒質判定部１５１ｄが超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合にスライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１（およびノズル１３５）の移動を停止する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で検査を継続することを防止し、検査結果の信頼性を向上することが可能である。
また、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で検査を継続することを防止することにより、先に検査が行われた被検査物１について（検査の確実を期するために）再度検査を行う等の検査作業における無駄を排除することが可能であり、ひいては作業効率の向上に寄与する。
【００９１】
本実施形態では一つの超音波センサ１４１が超音波を接触媒質５を介して被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、超音波を接触媒質を介して被検査物に向けて発信する第一の超音波センサ、並びに、被検査物および接触媒質により反射された超音波を接触媒質を介して受信するとともに受信した超音波の強度を検出する第二の超音波センサ、の二つの超音波センサを用いても良い。
【００９２】
以下では、図３を用いて本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態について説明する。
本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、超音波検査装置１００を用いて被検査物１を検査する方法である。
図３に示す如く、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は主として設定工程Ｓ１１００、被検査物載置工程Ｓ１２００、接触媒質供給開始工程Ｓ１３００、移動工程Ｓ１４００、超音波発信・受信工程Ｓ１５００、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００、接触媒質判定工程Ｓ１７００、移動判定工程Ｓ１８００、通常停止工程Ｓ１９００、警報発生工程Ｓ２０００および緊急停止工程Ｓ２１００を具備する。
【００９３】
設定工程Ｓ１１００は超音波検査装置１００を適正に動作させるための設定を行う工程である。設定工程Ｓ１１００における設定には、（１）被検査物１の識別番号（ロット番号等）の入力、超音波センサ１４１から被検査物１への超音波の入射条件（超音波の周波数、入射角度等）の入力、（３）基準値ａ０、ｂ０、ｃ０の入力、超音波センサ１４１の移動速度および移動ピッチの入力、等が含まれる。
設定工程Ｓ１１００において、作業者は、上記（１）〜（３）等の入力作業を行う。
設定工程Ｓ１１００が終了したら、被検査物載置工程Ｓ１２００に移行する。
【００９４】
なお、超音波検査装置１００が複数の被検査物１・１・・・を順次検査する場合、設定工程Ｓ１１００は最初の被検査物１を検査する際にのみ行い、それ以降については設定工程Ｓ１１００を省略することが可能である。
【００９５】
被検査物載置工程Ｓ１２００は被検査物１を所定の検査位置（本実施形態では検査台１１０の上面）に載置する工程である。
被検査物載置工程Ｓ１２００において、作業者は、被検査物１を手で持って検査台１１０の上面に載置し、超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに所定の距離（間隔）を空けて対向させる。
被検査物載置工程Ｓ１２００が終了したら、接触媒質供給開始工程Ｓ１３００に移行する。
【００９６】
本実施形態では、作業者が被検査物１を手で持って検査台１１０の上面に載置するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、複数の被検査物を順に並べて搬送可能なベルトコンベア等の搬送装置を用いて被検査物を所定の検査位置に載置しても良い。
【００９７】
接触媒質供給開始工程Ｓ１３００は超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を開始する工程である。
接触媒質供給開始工程Ｓ１３００において、動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５を圧送する。
その結果、接触媒質５はノズル１３５から吐出され、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給される（これ以降、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給は、後述する通常停止工程Ｓ１９００または緊急停止工程Ｓ２１００に移行するまで継続される）。
接触媒質供給開始工程Ｓ１３００が終了したら、移動工程Ｓ１４００に移行する。
【００９８】
移動工程Ｓ１４００は本発明に係る移動工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる工程である。
移動工程Ｓ１４００において、動作制御部１５１ｂは移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した動作制御部１５１ｂはスライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１を所定方向に所定距離だけ移動させる。
移動工程Ｓ１４００が終了したら、超音波発信・受信工程Ｓ１５００に移行する。
【００９９】
超音波発信・受信工程Ｓ１５００は本発明に係る超音波発信・受信工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５を供給している状態で、超音波センサ１４１が接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する工程である。
超音波発信・受信工程Ｓ１５００において、動作制御部１５１ｂは超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した超音波発信機１４２は超音波センサ１４１の振動子に電圧を印加する。その結果、超音波センサ１４１は所定周波数の超音波を発信する。
超音波センサ１４１により発信された超音波は接触媒質５を介して被検査物１に入射される。接触媒質５および被検査物１により反射された超音波は超音波センサ１４１により受信され、受信された超音波の強度および周波数を示す電気信号を生成される。超音波センサ１４１により生成された電気信号を受信した超音波受信機１４３は当該電気信号を欠陥判定部１５１ｃ（ユニット本体１５１）が受信可能な電気信号に変換し、欠陥判定部１５１ｃに送信する。
超音波発信・受信工程Ｓ１５００が終了したら、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００に移行する。
【０１００】
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００は本発明に係る超音波強度−受信時間グラフ生成工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波発信・受信工程Ｓ１５００において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間（受信時間）との関係を示すグラフ、すなわち「超音波強度−受信時間グラフ」を生成する工程である。
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００において、欠陥判定部１５１ｃは超音波受信機１４３から受信した電気信号に基づいて、図２の（ａ）あるいは（ｂ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」を生成する。
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００が終了したら、接触媒質判定工程Ｓ１７００に移行する。
なお、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００の終了後、欠陥判定部１５１ｃは、生成された「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて、超音波検査装置１００の本来の目的である「被検査物１の内部に欠陥が有るか否かの判定」を行う。
【０１０１】
接触媒質判定工程Ｓ１７００は本発明に係る接触媒質判定工程の実施の一形態であり、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００において生成されたグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数（Ｙ＝ａＸ４＋ｂＸ３＋ｃＸ２＋ｄＸ＋ｅ）を生成し、当該四次関数の二次以上の係数の値（本実施形態の場合四次の係数ａの絶対値｜ａ｜、三次の係数ｂの絶対値｜ｂ｜および二次の係数ｃの絶対値｜ｃ｜）に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する工程である。
接触媒質判定工程Ｓ１７００において、接触媒質判定部１５１ｄは（Ａ）｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている」と判定し、（Ｂ）｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定する。
【０１０２】
接触媒質判定部１５１ｄが「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている」と判定した場合、移動判定工程Ｓ１８００に移行する。
接触媒質判定部１５１ｄが「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合、接触媒質判定部１５１ｄは警報発生工程Ｓ２０００に移行する。
【０１０３】
移動判定工程Ｓ１８００は超音波センサ１４１が移動する必要があるか否かを判定する工程である。
移動判定工程Ｓ１８００において、動作制御部１５１ｂは被検査物１に対する超音波センサ１４１（スライドブロック１２４）の相対的な位置に基づいて、超音波センサ１４１が移動する必要があるか否かを判定する。
具体的には、動作制御部１５１ｂは被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置と予め記憶部１５１ａにより記憶された「最終位置（超音波検査装置１００による被検査物１の検査が滞りなく行われた場合における最終的な超音波センサ１４１の到達位置）」とを比較する。
その結果、動作制御部１５１ｂは、被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置が最終位置に到達していない場合には「超音波センサ１４１が移動する必要がある」と判定し、被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置が最終位置に到達している場合には「超音波センサ１４１が移動する必要が無い」と判定する。
【０１０４】
動作制御部１５１ｂが「超音波センサ１４１が移動する必要がある」と判定した場合には移動工程Ｓ１４００に移行する。
すなわち、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に適正に接触媒質５が供給された状態が継続している場合、超音波センサ１４１が最終位置に到達するまでは移動工程Ｓ１４００→超音波発信・受信工程Ｓ１５００→超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００→接触媒質判定工程Ｓ１７００→移動判定工程Ｓ１８００→移動工程Ｓ１４００→・・・という一連のサイクルが繰り返し行われることとなる。
【０１０５】
動作制御部１５１ｂが「超音波センサ１４１が移動する必要が無い」と判定した場合には通常停止工程Ｓ１９００に移行する。
【０１０６】
通常停止工程Ｓ１９００は、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を停止する工程である。
通常停止工程Ｓ１９００において、動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作を停止する旨の信号を送信し、当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５の圧送を停止する。
その結果、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給が停止される。
通常停止工程Ｓ１９００が終了したら、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態（超音波検査装置１００による被検査物１の検査）が終了する。
【０１０７】
本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態が通常停止工程Ｓ１９００を経て終了することは、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に適正に接触媒質５が供給された状態で超音波検査装置１００による被検査物１の検査が行われたことを意味し、得られた被検査物１の検査結果の信頼性が高い。
【０１０８】
警報発生工程Ｓ２０００は本発明に係る警報発生工程の実施の一形態であり、接触媒質判定工程Ｓ１７００において超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に警報を発する工程である。
警報発生工程Ｓ２０００において、表示装置１５３は「接触媒質が供給されていません」という文言を表示する。
警報発生工程Ｓ２０００が終了したら、緊急停止工程Ｓ２１００に移行する。
【０１０９】
緊急停止工程Ｓ２１００は本発明に係る緊急停止工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１の相対移動および超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を停止する工程である。
また、緊急停止工程Ｓ２１００において、動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作を停止する旨の信号を送信し、当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５の圧送を停止する。
その結果、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給が停止される。
また、緊急停止工程Ｓ２１００に移行した後、動作制御部１５１ｂは移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信しないので、超音波センサ１４１の移動が停止される。
緊急停止工程Ｓ２１００が終了したら、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態（超音波検査装置１００による被検査物１の検査）が終了する。
【０１１０】
本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態が緊急停止工程Ｓ２１００を経て終了することは、超音波検査装置１００による被検査物１の検査の途中で超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に適正に接触媒質５が供給されない状態に陥ったことを意味する。
【０１１１】
以上の如く、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５を供給している状態で、超音波センサ１４１が接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波発信・受信工程Ｓ１５００と、
超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波発信・受信工程Ｓ１５００において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間（受信時間）との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を生成する超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００と、
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００において生成された超音波強度−受信時間グラフを近似する四次関数を生成し、当該四次関数の二次以上の係数の値（本実施形態の場合、四次の係数ａの絶対値｜ａ｜、三次の係数ｂの絶対値｜ｂ｜および二次の係数ｃの絶対値｜ｃ｜）に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する接触媒質判定工程Ｓ１７００と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、単に超音波強度−受信時間グラフにおける超音波の強度（電圧）のみに基づいて判定する場合よりもノイズ等の外乱の影響を受けにくく、判定結果の安定性が高い（ロバスト性が高い）。
従って、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【０１１２】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
接触媒質判定工程Ｓ１７００において、
生成された四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていると判定し、
当該四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【０１１３】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
接触媒質判定工程Ｓ１７００において超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生工程Ｓ２０００を具備する。
このように構成することにより、作業者は超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないことを容易に認識することが可能である。
【０１１４】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる移動工程Ｓ１４００を具備する．
このように構成することにより、被検査物１の複数の位置について検査することが可能である。
【０１１５】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
接触媒質判定工程Ｓ１７００において超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に超音波センサ１４１の相対移動および超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を停止する緊急停止工程Ｓ２１００を具備する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で検査を継続することを防止し、検査結果の信頼性を向上することが可能である。
【０１１６】
本実施形態では、警報発生工程Ｓ２０００が終了したら緊急停止工程Ｓ２１００に移行する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、警報発生工程および緊急停止工程が並行して行われる構成としても良く、緊急停止工程が終了したら警報発生工程に移行する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明に係る超音波検査装置の実施の一形態を示す図。
【図２】本発明に係る超音波検査装置の実施の一形態が作成する「超音波の強度と受信時間との関係を示すグラフ」および「当該グラフを近似する四次関数」を示す図。
【図３】本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態を示すフロー図。
【図４】従来の超音波検査装置が作成する「超音波の強度と受信時間との関係を示すグラフ」を示す図。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 被検査物
１ａ 被検査面
５ 接触媒質
１２０ 移動機構（移動部）
１３０ 接触媒質供給機構（接触媒質供給部）
１４１ 超音波センサ
１５１ｄ 接触媒質判定部
１５３ 表示装置（警報発生部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被検査物の内部の品質を検査する技術に関する。
より詳細には、超音波を発生する超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が供給されているか否かを判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて被検査物の内部の品質、例えば被検査物の内部にクラックが有るか否か、被検査物の内部に異物が有るか否か等を検査する超音波検査装置は公知となっている。
このような超音波検査装置は、一般には超音波を被検査物に向かって発信するとともに被検査物により反射されてきた超音波の受信強度に応じた強度の信号を出力する超音波センサと、超音波センサが出力した信号に基づいて被検査物の内部に異物が有るか否か等を判定する判定装置と、を具備する。
【０００３】
また、このような超音波検査装置は、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に水あるいはグリセリン等の接触媒質を介在させることにより、超音波センサが発信する超音波を被検査物に効率良く（あまり減衰させずに）入射させる。
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質を介在させる方法としては、以下の（１）および（２）の方法が知られている。
【０００４】
（１）の方法は、容器（水槽等）に接触媒質および被検査物を収容し、被検査物が接触媒質に浸漬された状態で検査を行う方法である。
（１）の方法は、接触媒質を超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に確実に介在させる（供給する）ことが可能である点において優れている。
しかし、（１）の方法は接触媒質が収容（貯留）された容器に被検査物を浸漬する作業および検査後に被検査物を取り出す作業を要し、被検査物が重量物（作業者が手で持って搬送することが困難な程度の重量を有する物品）である場合にはこれらの作業を機械化するための装置が必要であるため、全体として装置が大型化・複雑化するという問題点を有する。
【０００５】
（２）の方法は、例えばノズルの先端から接触媒質を吐出することにより超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に継続して接触媒質を供給しつつ検査を行う方法である。
（２）の方法が適用される装置としては、例えば、特許文献１に記載の超音波探傷装置が知られている。
（２）の方法は、接触媒質が収容された容器に被検査物を浸漬する作業および検査後に被検査物を取り出す作業を必要としない分、装置を簡素化・小型化し易いという利点を有する。
しかし、（２）の方法は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に流体たる接触媒質を供給するため、被検査物の形状、姿勢、その他の装置構成等によっては超音波センサと被検査物とで挟まれる位置にうまく接触媒質を供給することができない場合がある。
また、一般に、超音波センサが受信する超音波の強度（受信強度）は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かにより変動する（接触媒質が介在しない場合には受信強度が小さくなる）。
従って、上記（２）の方法は、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していたことが確認されない限り、検査結果の信頼性が低いという問題を有する。
【０００６】
上記（２）の方法の問題点を解消する装置としては、特許文献２および特許文献３に記載の装置が知られている。
【０００７】
特許文献２に記載の自動超音波探傷装置は、被検査物と接触媒質との境界面で反射した超音波（境界エコー）の立ち上がり時間（超音波センサから発信された超音波が接触媒質に入射してから被検査物と接触媒質との境界面により反射され、超音波センサにより受信されるまでに要する時間）が接触媒質の厚さに略比例する性質を利用して接触媒質の厚さを推定する。
また、特許文献２に記載の自動超音波探傷装置は、予め接触媒質の厚さと超音波センサの受信感度との関係を実験的に求めておき、当該関係および推定された接触媒質の厚さを用いて超音波センサが受信した超音波の受信強度を補正する。
しかし、特許文献２に記載の自動超音波探傷装置は、実験的に求められる接触媒質の厚さと超音波センサの受信感度との関係が信頼性（再現性）の高いものでなければ、結局は検査結果の信頼性を高めることが困難であるという問題を有する。
【０００８】
特許文献３に記載の超音波試験装置は、超音波センサが受信する超音波の強度（音圧）が予め設定された閾値以上である場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していると判定し、超音波センサが受信する超音波の強度（音圧）が予め設定された閾値未満である場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していないと判定する。
しかし、特許文献３に記載の超音波試験装置は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かを判定するための超音波の閾値を設定することが困難であるという問題を有する。
【０００９】
超音波センサにより検出される超音波のうち、超音波センサが超音波を発信してから受信するまでの時間（受信時間）が短いものは接触媒質により反射された超音波であると考えられる。
そして、定性的には、受信時間が短い超音波の強度が比較的大きい場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していると考えられ、受信時間が短い超音波の強度が比較的小さい場合には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していないと考えられる。
従って、外部からのノイズの影響を考慮しない場合には、図４の（ａ）および（ｂ）に示す如く、受信時間が短い所定の判定区間における超音波の強度の最大値が所定の閾値以上であるか否かで超音波試験装置は超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かを判定することが可能である。
【００１０】
しかし、図４の（ｃ）に示す如く、実際の検査では超音波センサにより検出される超音波に外部のノイズが重畳し、超音波センサにより検出される超音波のうち、受信時間が短いものの強度が一時的に大きくなる場合がある。このような場合には、ノイズに起因する超音波の強度（電圧）のピーク値が予め設定された閾値以上となる場合がある。
図４の（ｃ）に示す場合、実際には超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していない状態で検査が行われているにもかかわらず、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在している状態で検査が行われていると誤判定されることとなる。
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していない状態で検査が行われた場合、受信時間から見て被検査物の内部から反射したものと思われる超音波の強度が全体的に小さくなるので、実際には欠陥があるにもかかわらず欠陥が無いと誤判定する、あるいは欠陥のサイズを実際よりも小さいものと誤判定する、といった事態を引き起こすこととなる。
このように、超音波センサにより検出される超音波のうち、受信時間が短いものの強度のみに基づいて超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在しているか否かを判定する方法は検査結果の信頼性を向上することが困難であり、ひいては検査の自動化を行う上で障害となる（例えば、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が介在していない状態で大量の被検査物を検査し、実際にはこれらの被検査物の中に欠陥を有するものが混入しているにもかかわらずこれらの被検査物にはいずれも欠陥が無いと誤判定する、といった事態を引き起こす恐れがある）。
【特許文献１】特開２０００−２９８１２０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９８８６５号公報
【特許文献３】特開２００６−２３４７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が供給されているか否かを精度良く判定することが可能な超音波検査装置および超音波検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
すなわち、請求項１においては、
被検査物の被検査面に接触媒質を供給する接触媒質供給部と、
前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波センサと、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波センサが超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部と、
を具備するものである。
【００１４】
請求項２においては、
前記接触媒質判定部は、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定するものである。
【００１５】
請求項３においては、
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生部を具備するものである。
【００１６】
請求項４においては、
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動部を具備するものである。
【００１７】
請求項５においては、
前記移動部は、
前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口と前記超音波センサとの相対的な位置を保持しつつ、前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口および前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させるものである。
【００１８】
請求項６においては、
前記移動部は、
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動を停止するものである。
【００１９】
請求項７においては、
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質を供給している状態で、前記超音波センサが前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波発信・受信工程と、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波発信・受信工程において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを生成する超音波強度−受信時間グラフ生成工程と、
前記超音波強度−受信時間グラフ生成工程において生成されたグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定工程と、
を具備するものである。
【００２０】
請求項８においては、
前記接触媒質判定工程において、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定するものである。
【００２１】
請求項９においては、
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生工程を具備するものである。
【００２２】
請求項１０においては、
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動工程を具備するものである。
【００２３】
請求項１１においては、
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動および前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置への前記接触媒質の供給を停止する緊急停止工程を具備するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下では、図１を用いて本発明に係る超音波検査装置の実施の一形態である超音波検査装置１００について説明する。
【００２６】
超音波検査装置１００は被検査物１の品質を検査する装置である。
「被検査物」は、超音波検査装置による検査の対象となる物品を指す。被検査物の具体例としては、ダイキャスト製品、複数の部品が溶接により接合された物品の溶接部、半導体のインゴット等が挙げられる。
「被検査物の品質を検査すること」には、被検査物の内部に欠陥（クラック、異物、空洞等）があるか否かを判定すること等が含まれる。
本実施形態の被検査物１の形状は直方体形状であり、その上面が被検査面１ａとなる。
「被検査物の被検査面」は被検査物の表面のうち、超音波センサから発信された超音波が入射される面を指す。
なお、本発明に係る被検査物の形状は本実施形態の如き直方体形状に限定されないが、本発明に係る超音波検査装置による検査結果の信頼性を向上させる観点からは、被検査物の被検査面が平滑であることが望ましく、超音波センサから被検査物の被検査面までの距離が一定に保持された状態で検査が行われることが望ましい。
【００２７】
図１に示す如く、超音波検査装置１００は主として検査台１１０、移動機構１２０、接触媒質供給機構１３０、超音波センサユニット１４０および検査ユニット１５０を具備する。
【００２８】
検査台１１０は被検査物１を所定の位置に所定の姿勢で載置する台である。
本実施形態の検査台１１０は長方形の板状の部材であり、地面あるいは床面に載置される。地面あるいは床面に載置された検査台１１０の上面（被検査物１が載置される面）は水平面（重力が作用する方向に垂直な面）に対して平行となる。
【００２９】
移動機構１２０は本発明に係る移動部の実施の一形態であり、後述する超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面に沿って相対移動させるものである。
移動機構１２０はフレーム１２１、レール１２２、ボールネジ１２３、スライドブロック１２４、モータ１２５および移動制御装置１２６を有する。
【００３０】
フレーム１２１は移動機構１２０の主たる構造体を成す部材である。フレーム１２１は検査台１１０の二つの隅からそれぞれ立設される柱１２１ａ・１２１ａおよび柱１２１ａ・１２１ａの上端部を連結する梁１２１ｂを有する。
【００３１】
レール１２２は長い棒状の部材であり、検査台１１０の上方に配置される。レール１２２の両端部はフレーム１２１に固定される。
【００３２】
ボールネジ１２３は全長にわたって外周面に雄ネジが形成された丸棒状の部材である。
ボールネジ１２３は、その軸線方向がレール１２２の長手方向と平行となるように配置される。ボールネジ１２３の両端部はフレーム１２２に回転可能に軸支される。
【００３３】
スライドブロック１２４はレール１２２に係合しつつレール１２２の長手方向に摺動する部材である。スライドブロック１２４はボールネジ１２３に螺合する。
【００３４】
モータ１２５はボールネジ１２３を回転駆動する駆動源である。本実施形態のモータ１２５は回転量（回転角度）を制御することが可能な電気式のモータ（例えば、サーボモータ、ステッピングモータ等）からなる。
モータ１２５に通電するとボールネジ１２３が回転駆動され、ボールネジ１２３に螺合するスライドブロック１２４がレール１２２に沿って摺動する。
【００３５】
移動制御装置１２６はモータ１２５の動作、ひいては移動機構１２０の動作を制御する装置である。移動制御装置１２６には移動機構１２０の動作に係るプログラムが格納される。本実施形態の移動制御装置１２６はプログラマブルロジックコントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＰＬＣ）からなる。
【００３６】
接触媒質供給機構１３０は本発明に係る接触媒質供給部の実施の一形態であり、被検査物１の上面に接触媒質５を供給するものである。
「接触媒質」は超音波センサが発信する超音波を被検査物に伝達するための媒質（波動が伝播する場となる物質あるいは物体）であり、通常は流動性を有する物質（液体またはゲル状の物質）からなる。接触媒質の具体例としては、水、油、グリセリン、水ガラス（珪酸ナトリウムの水溶液）等が挙げられる。
接触媒質供給機構１３０は主としてタンク１３１、第一搬送配管１３２、ポンプ１３３、第二搬送配管１３４、ノズル１３５を有する。
【００３７】
タンク１３１は接触媒質５を収容する容器である。
第一搬送配管１３２はタンク１３１に収容された接触媒質５を取り出して搬送するための配管であり、その一端はタンク１３１に挿入される。
ポンプ１３３はタンク１３１に収容された接触媒質５を吸入し、圧力を作用させて吐出するものである。ポンプ１３３は吸入ポートおよび吐出ポートの二つのポートを有し、吸入ポートから接触媒質５を吸入し、吸入した接触媒質５を吐出ポートから吐出する。ポンプ１３３の吸入ポートは第一搬送配管１３２の他端に接続される。
第二搬送配管１３４はポンプ１３３から吐出された接触媒質５を搬送するための配管であり、その一端はポンプ１３３の吐出ポートに接続される。本実施形態の第二搬送配管１３４は屈曲可能な材質（例えば、ゴム、樹脂等）からなる。
ノズル１３５は接触媒質供給機構１３０における接触媒質５の吐出口を成す筒状の部材であり、第二搬送配管１３４の他端に接続される。ノズル１３５は移動機構１２０のスライドブロック１２４に固定され、スライドブロック１２４と一体的に移動する。
【００３８】
接触媒質供給機構１３０のポンプ１３３が動作することにより、タンク１３１に収容された接触媒質５が第一搬送配管１３２、ポンプ１３３および第二搬送配管１３４を経てノズル１３５まで圧送され、ノズル１３５から吐出される。ノズル１３５から吐出された接触媒質５は被検査物１の被検査面１ａに注がれる。
【００３９】
超音波センサユニット１４０は超音波センサ１４１、超音波発信機１４２および超音波受信機１４３を有する。
【００４０】
超音波センサ１４１は本発明に係る超音波センサの実施の一形態であり、接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出するものである。
本実施形態の超音波センサ１４１はユニモルフ構造の振動子、すなわち圧電セラミックに金属板を貼り合わせるとともに一対の電極を設けた振動子を有する。
【００４１】
超音波発信機１４２は超音波センサ１４１の振動子に所定周波数の電圧を印加する装置である。超音波発信機１４２は超音波センサ１４１の振動子に設けられた一対の電極に接続される。
超音波発信機１４２が超音波センサ１４１の振動子に所定周波数の電圧を印加すると、当該振動子は超音波発信機１４２が印加した電圧の周波数と同じ周波数で屈曲し、当該振動子は超音波発信機１４２が印加した電圧の周波数と同じ周波数の超音波を発信する。
【００４２】
超音波センサ１４１の振動子が外部からの超音波を受信すると、受信した超音波の周波数と同じ周波数を有し、かつ、超音波センサ１４１の振動子が受信した超音波の強度（音圧）に比例する電圧を有する電気信号を生成する。当該電気信号は、超音波センサ１４１が検出した超音波の強度に係る情報に相当する。
【００４３】
超音波受信機１４３は超音波センサ１４１の振動子が生成した電気信号を受信し、受信した信号を後述するユニット本体１５１が受信可能な電気信号に変換する装置である。超音波受信機１４３は超音波センサ１４１の振動子に設けられた一対の電極に接続される。超音波受信機１４３により変換された電気信号も、超音波センサ１４１が検出した超音波の強度に係る情報に相当する。
【００４４】
超音波センサ１４１はスライドブロック１２４に固定され、検査台１１０に載置された被検査物１に向けて（本実施形態では、斜め下方に）超音波を発信する。
検査台１１０に載置された被検査物１の被検査面１ａおよびレール１２２の長手方向はいずれも水平面に平行であるため、スライドブロック１２４がレール１２２に沿って移動しても超音波センサ１４１の下端部から被検査物１の被検査面１ａまでの距離は一定に保持される。
【００４５】
接触媒質供給機構１３０により被検査物１の被検査面１ａに注がれた接触媒質５は、超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとの間に供給され、超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとの間は接触媒質５により満たされる。
従って、超音波センサ１４１が発信した超音波は、接触媒質５を介して被検査物１に入射されることとなる。
また、被検査物１の内部の欠陥または接触媒質５により反射された超音波（反射波）は接触媒質５を介して超音波センサ１４１に伝わり、超音波センサ１４１に受信される。
【００４６】
本実施形態では、ノズル１３５（接触媒質供給機構１３０における接触媒質５の吐出口）および超音波センサ１４１がともにスライドブロック１２４に固定されるため、ノズル１３５と超音波センサ１４１との相対的な位置が保持された状態でスライドブロック１２４が移動する。
また、ノズル１３５はその先端（接触媒質５の吐出口）が超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとで挟まれる位置に向けられた状態でスライドブロック１２４に固定されるので、スライドブロック１２４が移動しても（被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置が変化しても）接触媒質５が超音波センサ１４１と被検査物１の被検査面１ａとで挟まれる位置に安定して供給される。
【００４７】
検査ユニット１５０はユニット本体１５１、入力装置１５２および表示装置１５３を備える。
【００４８】
ユニット本体１５１は種々のプログラム等を格納することができ、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができ、当該演算の結果等を外部に出力することができる。
【００４９】
ユニット本体１５１は、実体的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等がバスで相互に接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；大規模集積回路）等からなる構成であっても良い。
本実施形態におけるユニット本体１５１は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等にプログラム等を適宜格納したもので達成することも可能である。
【００５０】
ユニット本体１５１は移動制御装置１２６に接続される。ユニット本体１５１は移動機構１２０の動作（スライドブロック１２４の移動）およびその停止を指令するための信号を移動制御装置１２６に送信することが可能である。
【００５１】
ユニット本体１５１はポンプ１３３に接続される。ユニット本体１５１はポンプ１３３の動作（接触媒質５の圧送）およびその停止を指令するための信号をポンプ１３３に送信することが可能である。
【００５２】
ユニット本体１５１は超音波発信機１４２に接続される。ユニット本体１５１は超音波発信機１４２の動作（超音波センサ１４１の振動子への所定周波数の電圧の印加）およびその停止を指令するための信号を超音波発信機１４２に送信することが可能である。
【００５３】
ユニット本体１５１は超音波受信機１４３に接続される。ユニット本体１５１は、超音波受信機１４３により変換された電気信号を取得することが可能である。
【００５４】
入力装置１５２は超音波検査装置１００による被検査物１の検査に係る種々の情報・指示等をユニット本体１５１に入力するものであり、ユニット本体１５１に接続される。
本実施形態の入力装置１５２は専用品であるが、例えば市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等を用いても良い。
【００５５】
表示装置１５３は入力装置１５２からユニット本体１５１への入力内容、超音波検査装置１００の動作状況等を表示するものであり、ユニット本体１５１に接続される。
本実施形態の表示装置１５３は専用品であるが、例えば市販の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴディスプレイ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を用いても良い。
【００５６】
以下では、ユニット本体１５１の構成の詳細について説明する。
ユニット本体１５１は、機能的には記憶部１５１ａ、動作制御部１５１ｂ、欠陥判定部１５１ｃおよび接触媒質判定部１５１ｄを有する。
【００５７】
記憶部１５１ａは動作制御部１５１ｂ、欠陥判定部１５１ｃおよび接触媒質判定部１５１ｄが行う演算等に用いられる各種パラメータ（数値）、超音波検査装置１００の動作状況の履歴、超音波検査装置１００による検査結果等を記憶するものである。
記憶部１５１ａは、実体的にはＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭあるいはＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体からなる。
【００５８】
動作制御部１５１ｂは超音波検査装置１００が行う一連の動作を制御するものである。
実体的には、ユニット本体１５１が、ユニット本体１５１に格納された動作制御プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、動作制御部１５１ｂとしての機能を果たす。
【００５９】
動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５を圧送する。その結果、接触媒質５はノズル１３５から吐出され、被検査物１の被検査面１ａに注がれる。
【００６０】
動作制御部１５１ｂは移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した動作制御部１５１ｂはスライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１を所定方向に所定距離（例えば、数ｍｍ）だけ移動させる。
【００６１】
動作制御部１５１ｂは超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した超音波発信機１４２は、所定時間だけ超音波センサ１４１の振動子に所定周波数の電圧を印加する。その結果、超音波センサ１４１（の振動子）は所定時間だけ所定周波数の超音波を発信する。
【００６２】
動作制御部１５１ｂが移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信するタイミングと動作制御部１５１ｂが超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信するタイミングとは同期している。
すなわち、これらの信号が交互に送信されることにより、スライドブロック１２４（超音波センサ１４１）の所定距離の移動および超音波センサ１４１（の振動子）による超音波の発信が交互に行われる。
【００６３】
欠陥判定部１５１ｃは被検査物１の内部に欠陥があるか否かを判定するものである。
実体的には、ユニット本体１５１が、ユニット本体１５１に格納された欠陥判定プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、欠陥判定部１５１ｃとしての機能を果たす。
欠陥判定部１５１ｃは、超音波受信機１４３により変換された電気信号および動作制御部１５１ｂが超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信するタイミングとに基づいて、図２の（ａ）あるいは（ｂ）に示す如き「超音波センサ１４１により検出された超音波の強度（本実施形態では、「電圧」の形で表される）と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間（受信時間）との関係を示すグラフ（以下、「超音波強度−受信時間グラフ」という。）」を生成する。
欠陥判定部１５１ｃにより生成された「超音波強度−受信時間グラフ」は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００６４】
欠陥判定部１５１ｃは、生成された「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて、被検査物１の内部に欠陥が有るか否かを判定する。
図２の（ａ）および（ｂ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」の横軸（受信時間）と被検査物１の被検査面１ａからの深さとの間には相関があり、縦軸（電圧のピーク値）と超音波を反射する欠陥のサイズとの間には相関がある。
欠陥判定部１５１ｃは、受信時間と被検査物１の被検査面１ａからの深さとの相関および電圧のピーク値と欠陥のサイズとの相関を利用して、欠陥が存在する位置（被検査物１の被検査面１ａからの深さ）および欠陥のサイズを判定する。
欠陥判定部１５１ｃによる欠陥の有無、欠陥の位置および欠陥のサイズに係る判定結果は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００６５】
接触媒質判定部１５１ｄは本発明に係る接触媒質判定部の実施の一形態であり、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定するものである。
実体的には、ユニット本体１５１が、ユニット本体１５１に格納された接触媒質判定プログラムに従って所定の演算等を行うことにより、接触媒質判定部１５１ｄとしての機能を果たす。
【００６６】
以下では、接触媒質判定部１５１ｄによる判定（超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かの判定）の手順について説明する。
【００６７】
まず、接触媒質判定部１５１ｄは、欠陥判定部１５１ｃが生成した「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて、当該グラフを近似する四次関数（Ｙ＝ａＸ４＋ｂＸ３＋ｃＸ２＋ｄＸ＋ｅ）を生成する。
生成された四次関数は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００６８】
図２の（ａ）に示す如く、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている場合には、「超音波強度−受信時間グラフ」における比較的受信時間が短い領域（本実施形態では受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域）に高い電圧のピーク群が見られる。
これに対して、図２の（ｂ）に示す如く、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない場合には、「超音波強度−受信時間グラフ」における比較的受信時間が短い領域（本実施形態では受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域）に高い電圧のピーク群が見られない。
本実施形態における受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域に対応する電圧のピーク群は、接触媒質５により反射された超音波に対応する。
【００６９】
なお、四次関数を生成する場合には受信時間の下限値たるｔ０および上限値たるｔ１を予め設定する必要がある。
接触媒質判定部１５１ｄは、実質的には、超音波検査装置１００に異常がなければ接触媒質５により反射されて超音波センサ１４１に受信される超音波の強度に基づいて、実際に超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定するものである。
従って、受信時間の下限値たるｔ０と上限値たるｔ１は、超音波センサ１４１から被検査物１の被検査面１ａまでの距離Ｌおよび接触媒質５を伝播する超音波の速度（音速）Ｖに基づいて算出される「超音波が超音波センサ１４１から発信してから接触媒質５と被検査物１との境界（本実施形態の場合、被検査面１ａ）で反射されて超音波センサ１４１に受信されるまでに要する時間（＝２Ｌ／Ｖ）の範囲に収まっていること（０≦ｔ０＜ｔ１≦２Ｌ／Ｖが成立すること）が望ましい。
また、接触媒質５により反射される超音波を超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かの判定に最大限に反映させる観点からは、ｔ０を極力０（ゼロ）に近い値とし、ｔ１を極力２Ｌ／Ｖに近い値とすることが望ましい。
【００７０】
本実施形態の場合、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数（図２の（ａ）において太い実線で表される）は、受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域（ｔ０≦Ｘ≦ｔ１）について生成され、Ｙ＝ａ１Ｘ４＋ｂ１Ｘ３＋ｃ１Ｘ２＋ｄ１Ｘ＋ｅ１で表される。
また、図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数（図２の（ｂ）において太い実線で表される）は、受信時間がｔ０以上ｔ１以下となる領域（ｔ０≦Ｘ≦ｔ１）について生成され、Ｙ＝ａ２Ｘ４＋ｂ２Ｘ３＋ｃ２Ｘ２＋ｄ２Ｘ＋ｅ２で表される。
【００７１】
図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」を三次以上の高次関数（本実施形態では、四次関数）で近似した場合、図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」を三次以上の高次関数で近似した場合に比べて二次以上の係数の絶対値の値が大きくなる傾向がある。
これは、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」の場合には横軸（受信時間）がゼロに近い領域に接触媒質５により反射された超音波のピーク群が現れるためである。
また、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」および図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」にノイズ等の外乱要素に起因する電圧のピークが重畳した場合、これらの「超音波強度−受信時間グラフ」を近似した高次関数の二次以上の係数の絶対値が大きく変化することは無い。
【００７２】
次に、接触媒質判定部１５１ｄは、算出された四次関数の二次以上の係数の値に基づいて、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する。
より詳細には、接触媒質判定部１５１ｄは、欠陥判定部１５１ｃが生成した「超音波強度−受信時間グラフ」に対応する四次関数の四次の係数ａの絶対値｜ａ｜、三次の係数ｂの絶対値｜ｂ｜および二次の係数ｃの絶対値｜ｃ｜と、記憶部１５１ａにより予め記憶された四次の係数の基準値ａ０の絶対値｜ａ０｜、三次の係数の基準値ｂ０の絶対値｜ｂ０｜、および二次の係数の基準値ｃ０の絶対値｜ｃ０｜と、を比較する。
その結果、接触媒質判定部１５１ｄは、（Ａ）｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている（より厳密には、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている状態で発信および受信された超音波に基づいて「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された）」と判定する。
また、接触媒質判定部１５１ｄは、（Ｂ）｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない（より厳密には、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で発信および受信された超音波に基づいて「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された）」と判定する。
接触媒質判定部１５１ｄによる判定結果は、記憶部１５１ａにより適宜記憶される。
【００７３】
なお、本実施形態において「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定される場合の具体例としては、タンク１３１に接触媒質５が収容されていない場合（タンク１３１が空になっている場合）、ポンプ１３３が故障して接触媒質５を圧送することが出来ない場合（あるいは接触媒質５を圧送する量が少ない場合）、第二搬送配管１３４の中途部が破れて接触媒質５が漏れている場合、スライドブロック１２４に固定されているノズル１３５の向きが変わってしまった場合等が挙げられる。
【００７４】
本実施形態の場合、図２の（ａ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数の四次の係数ａ１の絶対値｜ａ１｜、三次の係数ｂ１の絶対値｜ｂ１｜および二次の係数ｃ１の絶対値｜ｃ１｜がそれぞれ四次の係数の基準値ａ０の絶対値｜ａ０｜、三次の係数の基準値ｂ０の絶対値｜ｂ０｜、および二次の係数の基準値ｃ０の絶対値｜ｃ０｜よりも大きくなるように、ａ０、ｂ０およびｃ０の値が設定される（｜ａ１｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ１｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ１｜≧｜ｃ０｜が成立する）。
また、図２の（ｂ）に示す「超音波強度−受信時間グラフ」に対応して生成される四次関数の四次の係数ａ２の絶対値｜ａ２｜、三次の係数ｂ２の絶対値｜ｂ２｜および二次の係数ｃ２の絶対値｜ｃ２｜がそれぞれ四次の係数の基準値ａ０の絶対値｜ａ０｜、三次の係数の基準値ｂ０の絶対値｜ｂ０｜、および二次の係数の基準値ｃ０の絶対値｜ｃ０｜よりも小さくなるように、ａ０、ｂ０およびｃ０の値が設定される（｜ａ２｜＜｜ａ０｜かつ｜ｂ２｜＜｜ｂ０｜かつ｜ｃ２｜＜｜ｃ０｜が成立する）。
従って、接触媒質判定部１５１ｄは、図２の（ａ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された場合には「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている」と判定し、図２の（ｂ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」が生成された場合には「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定することとなる。
【００７５】
記憶部１５１ａにより予め記憶される四次の係数の基準値ａ０、三次の係数の基準値ｂ０および二次の係数の基準値ｃ０は、予め実験等により求められる。
四次の係数の基準値ａ０、三次の係数の基準値ｂ０および二次の係数の基準値ｃ０を求める実験の具体例としては、接触媒質供給機構１３０が超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に供給する接触媒質５の量（ポンプ１３３が圧送する単位時間当たりの接触媒質５の体積）を適宜変更しつつ超音波センサ１４１による超音波（反射波）の受信を行い、得られた複数の「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて生成される四次関数の二次以上の係数を比較する実験等が挙げられる。
【００７６】
接触媒質判定部１５１ｄは、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合には、表示装置１５３に警報信号を送信する。
表示装置１５３は、接触媒質判定部１５１ｄから警報信号を受信した場合には、「接触媒質が供給されていません」という文言を表示する。
このように、表示装置１５３は本発明に係る警報発生部の実施の一形態であり、接触媒質判定部１５１ｄが超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に警報を発する。
【００７７】
接触媒質判定部１５１ｄは、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合には、移動制御装置１２６に移動機構１２０の動作の停止を指令するための信号（移動部停止信号）を送信する。
接触媒質判定部１５１ｄから移動部停止信号を受信した移動機構１２０（の移動制御装置１２６）は、モータ１２５の駆動、ひいてはスライドブロック１２４の移動を停止する。
【００７８】
接触媒質判定部１５１ｄは、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合には、ポンプ１３３にポンプ１３３の動作の停止を指令するための信号（圧送停止信号）を送信する。
接触媒質判定部１５１ｄから圧送停止信号を受信した接触媒質供給機構１３０（のポンプ１３３）は、ポンプ１３３による接触媒質５の圧送を停止する。
【００７９】
以上の如く、
超音波検査装置１００は、
被検査物１の被検査面１ａに接触媒質５を供給する接触媒質供給機構１３０と、
接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波センサ１４１と、
「超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）」を近似する四次関数（Ｙ＝ａＸ４＋ｂＸ３＋ｃＸ２＋ｄＸ＋ｅ）を生成し、当該四次関数の二次以上の係数の値（四次の係数ａ、三次の係数ｂおよび二次の係数ｃ）に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部１５１ｄと、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、接触媒質判定部１５１ｄは、超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを近似する四次関数の二次以上の係数の値に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定するため、単に当該グラフにおける超音波の強度（電圧）のみに基づいて判定する場合よりもノイズ等の外乱の影響を受けにくく、判定結果の安定性が高い（ロバスト性が高い）。
従って、超音波検査装置１００は、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【００８０】
本実施形態では接触媒質判定部１５１ｄは超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数を生成したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、接触媒質判定部が「超音波強度−受信時間グラフ」を近似する三次関数あるいは五次以上の高次関数を生成する構成としても良い。
【００８１】
また、超音波検査装置１００の接触媒質判定部１５１ｄは、
超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていると判定し、
当該四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【００８２】
本実施形態では、超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波センサ１４１が超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数の二次以上の係数の絶対値の全て（｜ａ｜、｜ｂ｜および｜ｃ｜）を用いて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に供給される接触媒質５の有無を判定するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、「超音波強度−受信時間グラフ」を近似する四次関数の二次以上の係数の絶対値のいずれか一つを用いて超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に供給される接触媒質の有無を判定しても良い。
【００８３】
また、超音波検査装置１００は、
接触媒質判定部１５１ｄが超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に「接触媒質が供給されていません」という文言を表示することにより警報を発する表示装置１５３を具備する。
このように構成することにより、作業者は超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないことを容易に認識することが可能である。
【００８４】
本実施形態では、表示装置１５３が「接触媒質が供給されていません」という文言を表示することにより警報を発するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明に係る警報発生部の他の実施形態としては、音を発生する警報器（ブザー）、点灯または点滅するランプ等が挙げられる。
【００８５】
また、超音波検査装置１００は、
超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる移動機構１２０を具備する。
このように構成することにより、被検査物１の複数の位置について検査することが可能である。
【００８６】
本実施形態の移動機構１２０は超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに平行な一軸方向（レール１２２の長手方向に平行な方向）にのみ移動させるが、本発明に係る移動部はこれに限定されない。
例えば、超音波センサを被検査物の被検査面に平行かつ互いに平行でない二軸方向に移動させても良い。
【００８７】
本実施形態の移動機構１２０はボールネジ１２３の回転により超音波センサ１４１が固定されたスライドブロック１２４を移動させるが、本発明に係る移動部はこれに限定されない。
例えば、ロボットアームの先端部に超音波センサを固定し、当該ロボットアームが動作することにより超音波センサが被検査物の被検査面に沿って移動しても良い。
【００８８】
本実施形態では被検査物１が検査台１１０に載置（静置）され、スライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１が移動する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、超音波センサ１４１が所定の位置に固定（静止）され、被検査物１が移動することにより超音波センサ１４１が被検査物１に対して相対的に移動する（相対移動する）構成としても良い。
【００８９】
また、超音波検査装置１００の移動機構１２０は、
接触媒質供給機構１３０における接触媒質５の吐出口であるノズル１３５および超音波センサ１４１をスライドブロック１２４に固定することにより、ノズル１３５および超音波センサ１４１の相対的な位置を保持しつつ、これらを被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる。
このように構成することにより、超音波センサ１４１が被検査物１に対して相対的に移動しても超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５を安定して供給することが可能であり、ひいては超音波検査装置１００による被検査物１の検査結果の信頼性が向上する。
【００９０】
また、超音波検査装置１００の移動機構１２０は、
接触媒質判定部１５１ｄが超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合にスライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１（およびノズル１３５）の移動を停止する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で検査を継続することを防止し、検査結果の信頼性を向上することが可能である。
また、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で検査を継続することを防止することにより、先に検査が行われた被検査物１について（検査の確実を期するために）再度検査を行う等の検査作業における無駄を排除することが可能であり、ひいては作業効率の向上に寄与する。
【００９１】
本実施形態では一つの超音波センサ１４１が超音波を接触媒質５を介して被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、超音波を接触媒質を介して被検査物に向けて発信する第一の超音波センサ、並びに、被検査物および接触媒質により反射された超音波を接触媒質を介して受信するとともに受信した超音波の強度を検出する第二の超音波センサ、の二つの超音波センサを用いても良い。
【００９２】
以下では、図３を用いて本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態について説明する。
本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、超音波検査装置１００を用いて被検査物１を検査する方法である。
図３に示す如く、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は主として設定工程Ｓ１１００、被検査物載置工程Ｓ１２００、接触媒質供給開始工程Ｓ１３００、移動工程Ｓ１４００、超音波発信・受信工程Ｓ１５００、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００、接触媒質判定工程Ｓ１７００、移動判定工程Ｓ１８００、通常停止工程Ｓ１９００、警報発生工程Ｓ２０００および緊急停止工程Ｓ２１００を具備する。
【００９３】
設定工程Ｓ１１００は超音波検査装置１００を適正に動作させるための設定を行う工程である。設定工程Ｓ１１００における設定には、（１）被検査物１の識別番号（ロット番号等）の入力、超音波センサ１４１から被検査物１への超音波の入射条件（超音波の周波数、入射角度等）の入力、（３）基準値ａ０、ｂ０、ｃ０の入力、超音波センサ１４１の移動速度および移動ピッチの入力、等が含まれる。
設定工程Ｓ１１００において、作業者は、上記（１）〜（３）等の入力作業を行う。
設定工程Ｓ１１００が終了したら、被検査物載置工程Ｓ１２００に移行する。
【００９４】
なお、超音波検査装置１００が複数の被検査物１・１・・・を順次検査する場合、設定工程Ｓ１１００は最初の被検査物１を検査する際にのみ行い、それ以降については設定工程Ｓ１１００を省略することが可能である。
【００９５】
被検査物載置工程Ｓ１２００は被検査物１を所定の検査位置（本実施形態では検査台１１０の上面）に載置する工程である。
被検査物載置工程Ｓ１２００において、作業者は、被検査物１を手で持って検査台１１０の上面に載置し、超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに所定の距離（間隔）を空けて対向させる。
被検査物載置工程Ｓ１２００が終了したら、接触媒質供給開始工程Ｓ１３００に移行する。
【００９６】
本実施形態では、作業者が被検査物１を手で持って検査台１１０の上面に載置するが、本発明はこれに限定されない。
例えば、複数の被検査物を順に並べて搬送可能なベルトコンベア等の搬送装置を用いて被検査物を所定の検査位置に載置しても良い。
【００９７】
接触媒質供給開始工程Ｓ１３００は超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を開始する工程である。
接触媒質供給開始工程Ｓ１３００において、動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５を圧送する。
その結果、接触媒質５はノズル１３５から吐出され、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給される（これ以降、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給は、後述する通常停止工程Ｓ１９００または緊急停止工程Ｓ２１００に移行するまで継続される）。
接触媒質供給開始工程Ｓ１３００が終了したら、移動工程Ｓ１４００に移行する。
【００９８】
移動工程Ｓ１４００は本発明に係る移動工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる工程である。
移動工程Ｓ１４００において、動作制御部１５１ｂは移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した動作制御部１５１ｂはスライドブロック１２４、ひいては超音波センサ１４１を所定方向に所定距離だけ移動させる。
移動工程Ｓ１４００が終了したら、超音波発信・受信工程Ｓ１５００に移行する。
【００９９】
超音波発信・受信工程Ｓ１５００は本発明に係る超音波発信・受信工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５を供給している状態で、超音波センサ１４１が接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する工程である。
超音波発信・受信工程Ｓ１５００において、動作制御部１５１ｂは超音波発信機１４２に動作する旨の信号を送信する。当該信号を受信した超音波発信機１４２は超音波センサ１４１の振動子に電圧を印加する。その結果、超音波センサ１４１は所定周波数の超音波を発信する。
超音波センサ１４１により発信された超音波は接触媒質５を介して被検査物１に入射される。接触媒質５および被検査物１により反射された超音波は超音波センサ１４１により受信され、受信された超音波の強度および周波数を示す電気信号を生成される。超音波センサ１４１により生成された電気信号を受信した超音波受信機１４３は当該電気信号を欠陥判定部１５１ｃ（ユニット本体１５１）が受信可能な電気信号に変換し、欠陥判定部１５１ｃに送信する。
超音波発信・受信工程Ｓ１５００が終了したら、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００に移行する。
【０１００】
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００は本発明に係る超音波強度−受信時間グラフ生成工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波発信・受信工程Ｓ１５００において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間（受信時間）との関係を示すグラフ、すなわち「超音波強度−受信時間グラフ」を生成する工程である。
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００において、欠陥判定部１５１ｃは超音波受信機１４３から受信した電気信号に基づいて、図２の（ａ）あるいは（ｂ）に示す如き「超音波強度−受信時間グラフ」を生成する。
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００が終了したら、接触媒質判定工程Ｓ１７００に移行する。
なお、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００の終了後、欠陥判定部１５１ｃは、生成された「超音波強度−受信時間グラフ」に基づいて、超音波検査装置１００の本来の目的である「被検査物１の内部に欠陥が有るか否かの判定」を行う。
【０１０１】
接触媒質判定工程Ｓ１７００は本発明に係る接触媒質判定工程の実施の一形態であり、超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００において生成されたグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を近似する四次関数（Ｙ＝ａＸ４＋ｂＸ３＋ｃＸ２＋ｄＸ＋ｅ）を生成し、当該四次関数の二次以上の係数の値（本実施形態の場合四次の係数ａの絶対値｜ａ｜、三次の係数ｂの絶対値｜ｂ｜および二次の係数ｃの絶対値｜ｃ｜）に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する工程である。
接触媒質判定工程Ｓ１７００において、接触媒質判定部１５１ｄは（Ａ）｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている」と判定し、（Ｂ）｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合には、「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定する。
【０１０２】
接触媒質判定部１５１ｄが「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されている」と判定した場合、移動判定工程Ｓ１８００に移行する。
接触媒質判定部１５１ｄが「超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない」と判定した場合、接触媒質判定部１５１ｄは警報発生工程Ｓ２０００に移行する。
【０１０３】
移動判定工程Ｓ１８００は超音波センサ１４１が移動する必要があるか否かを判定する工程である。
移動判定工程Ｓ１８００において、動作制御部１５１ｂは被検査物１に対する超音波センサ１４１（スライドブロック１２４）の相対的な位置に基づいて、超音波センサ１４１が移動する必要があるか否かを判定する。
具体的には、動作制御部１５１ｂは被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置と予め記憶部１５１ａにより記憶された「最終位置（超音波検査装置１００による被検査物１の検査が滞りなく行われた場合における最終的な超音波センサ１４１の到達位置）」とを比較する。
その結果、動作制御部１５１ｂは、被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置が最終位置に到達していない場合には「超音波センサ１４１が移動する必要がある」と判定し、被検査物１に対する超音波センサ１４１の相対的な位置が最終位置に到達している場合には「超音波センサ１４１が移動する必要が無い」と判定する。
【０１０４】
動作制御部１５１ｂが「超音波センサ１４１が移動する必要がある」と判定した場合には移動工程Ｓ１４００に移行する。
すなわち、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に適正に接触媒質５が供給された状態が継続している場合、超音波センサ１４１が最終位置に到達するまでは移動工程Ｓ１４００→超音波発信・受信工程Ｓ１５００→超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００→接触媒質判定工程Ｓ１７００→移動判定工程Ｓ１８００→移動工程Ｓ１４００→・・・という一連のサイクルが繰り返し行われることとなる。
【０１０５】
動作制御部１５１ｂが「超音波センサ１４１が移動する必要が無い」と判定した場合には通常停止工程Ｓ１９００に移行する。
【０１０６】
通常停止工程Ｓ１９００は、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を停止する工程である。
通常停止工程Ｓ１９００において、動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作を停止する旨の信号を送信し、当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５の圧送を停止する。
その結果、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給が停止される。
通常停止工程Ｓ１９００が終了したら、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態（超音波検査装置１００による被検査物１の検査）が終了する。
【０１０７】
本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態が通常停止工程Ｓ１９００を経て終了することは、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に適正に接触媒質５が供給された状態で超音波検査装置１００による被検査物１の検査が行われたことを意味し、得られた被検査物１の検査結果の信頼性が高い。
【０１０８】
警報発生工程Ｓ２０００は本発明に係る警報発生工程の実施の一形態であり、接触媒質判定工程Ｓ１７００において超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に警報を発する工程である。
警報発生工程Ｓ２０００において、表示装置１５３は「接触媒質が供給されていません」という文言を表示する。
警報発生工程Ｓ２０００が終了したら、緊急停止工程Ｓ２１００に移行する。
【０１０９】
緊急停止工程Ｓ２１００は本発明に係る緊急停止工程の実施の一形態であり、超音波センサ１４１の相対移動および超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を停止する工程である。
また、緊急停止工程Ｓ２１００において、動作制御部１５１ｂはポンプ１３３に動作を停止する旨の信号を送信し、当該信号を受信したポンプ１３３は接触媒質５の圧送を停止する。
その結果、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給が停止される。
また、緊急停止工程Ｓ２１００に移行した後、動作制御部１５１ｂは移動制御装置１２６に動作する旨の信号を送信しないので、超音波センサ１４１の移動が停止される。
緊急停止工程Ｓ２１００が終了したら、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態（超音波検査装置１００による被検査物１の検査）が終了する。
【０１１０】
本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態が緊急停止工程Ｓ２１００を経て終了することは、超音波検査装置１００による被検査物１の検査の途中で超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に適正に接触媒質５が供給されない状態に陥ったことを意味する。
【０１１１】
以上の如く、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５を供給している状態で、超音波センサ１４１が接触媒質５を介して超音波を被検査物１に向けて発信し、被検査物１および接触媒質５により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波発信・受信工程Ｓ１５００と、
超音波センサ１４１により検出された超音波の強度と超音波発信・受信工程Ｓ１５００において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間（受信時間）との関係を示すグラフ（超音波強度−受信時間グラフ）を生成する超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００と、
超音波強度−受信時間グラフ生成工程Ｓ１６００において生成された超音波強度−受信時間グラフを近似する四次関数を生成し、当該四次関数の二次以上の係数の値（本実施形態の場合、四次の係数ａの絶対値｜ａ｜、三次の係数ｂの絶対値｜ｂ｜および二次の係数ｃの絶対値｜ｃ｜）に基づいて超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを判定する接触媒質判定工程Ｓ１７００と、
を具備する。
このように構成することは、以下の利点を有する。
すなわち、単に超音波強度−受信時間グラフにおける超音波の強度（電圧）のみに基づいて判定する場合よりもノイズ等の外乱の影響を受けにくく、判定結果の安定性が高い（ロバスト性が高い）。
従って、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【０１１２】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
接触媒質判定工程Ｓ１７００において、
生成された四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜≧｜ａ０｜かつ｜ｂ｜≧｜ｂ０｜かつ｜ｃ｜≧｜ｃ０｜が成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていると判定し、
当該四次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合（本実施形態の場合、｜ａ｜＜｜ａ０｜、｜ｂ｜＜｜ｂ０｜、｜ｃ｜＜｜ｃ０｜のうち少なくとも一つが成立する場合）には超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されているか否かを精度良く判定することが可能である。
【０１１３】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
接触媒質判定工程Ｓ１７００において超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生工程Ｓ２０００を具備する。
このように構成することにより、作業者は超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないことを容易に認識することが可能である。
【０１１４】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
超音波センサ１４１を被検査物１の被検査面１ａに沿って相対移動させる移動工程Ｓ１４００を具備する．
このように構成することにより、被検査物１の複数の位置について検査することが可能である。
【０１１５】
また、本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態は、
接触媒質判定工程Ｓ１７００において超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていないと判定した場合に超音波センサ１４１の相対移動および超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置への接触媒質５の供給を停止する緊急停止工程Ｓ２１００を具備する。
このように構成することにより、超音波センサ１４１と被検査物１とで挟まれる位置に接触媒質５が供給されていない状態で検査を継続することを防止し、検査結果の信頼性を向上することが可能である。
【０１１６】
本実施形態では、警報発生工程Ｓ２０００が終了したら緊急停止工程Ｓ２１００に移行する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、警報発生工程および緊急停止工程が並行して行われる構成としても良く、緊急停止工程が終了したら警報発生工程に移行する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明に係る超音波検査装置の実施の一形態を示す図。
【図２】本発明に係る超音波検査装置の実施の一形態が作成する「超音波の強度と受信時間との関係を示すグラフ」および「当該グラフを近似する四次関数」を示す図。
【図３】本発明に係る超音波検査方法の実施の一形態を示すフロー図。
【図４】従来の超音波検査装置が作成する「超音波の強度と受信時間との関係を示すグラフ」を示す図。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 被検査物
１ａ 被検査面
５ 接触媒質
１２０ 移動機構（移動部）
１３０ 接触媒質供給機構（接触媒質供給部）
１４１ 超音波センサ
１５１ｄ 接触媒質判定部
１５３ 表示装置（警報発生部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の被検査面に接触媒質を供給する接触媒質供給部と、
前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波センサと、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波センサが超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部と、
を具備する超音波検査装置。
【請求項２】
前記接触媒質判定部は、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定する請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生部を具備する請求項１または請求項２に記載の超音波検査装置。
【請求項４】
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動部を具備する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記移動部は、
前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口と前記超音波センサとの相対的な位置を保持しつつ、前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口および前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる請求項４に記載の超音波検査装置。
【請求項６】
前記移動部は、
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動を停止する請求項４または請求項５に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質を供給している状態で、前記超音波センサが前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波発信・受信工程と、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波発信・受信工程において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを生成する超音波強度−受信時間グラフ生成工程と、
前記超音波強度−受信時間グラフ生成工程において生成されたグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定工程と、
を具備する超音波検査方法。
【請求項８】
前記接触媒質判定工程において、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定する請求項７に記載の超音波検査方法。
【請求項９】
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生工程を具備する請求項７または請求項８に記載の超音波検査方法。
【請求項１０】
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動工程を具備する請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の超音波検査方法。
【請求項１１】
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動および前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置への前記接触媒質の供給を停止する緊急停止工程を具備する請求項１０に記載の超音波検査方法。
【請求項１】
被検査物の被検査面に接触媒質を供給する接触媒質供給部と、
前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波センサと、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波センサが超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定部と、
を具備する超音波検査装置。
【請求項２】
前記接触媒質判定部は、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定する請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生部を具備する請求項１または請求項２に記載の超音波検査装置。
【請求項４】
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動部を具備する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記移動部は、
前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口と前記超音波センサとの相対的な位置を保持しつつ、前記接触媒質供給部における接触媒質の吐出口および前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる請求項４に記載の超音波検査装置。
【請求項６】
前記移動部は、
前記接触媒質判定部が前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動を停止する請求項４または請求項５に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
超音波センサと被検査物とで挟まれる位置に接触媒質を供給している状態で、前記超音波センサが前記接触媒質を介して超音波を前記被検査物に向けて発信し、前記被検査物および前記接触媒質により反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を検出する超音波発信・受信工程と、
前記超音波センサにより検出された超音波の強度と前記超音波発信・受信工程において超音波を発信してから反射された超音波を受信するまでの時間との関係を示すグラフを生成する超音波強度−受信時間グラフ生成工程と、
前記超音波強度−受信時間グラフ生成工程において生成されたグラフを近似する三次以上の高次関数を生成し、前記高次関数の二次以上の係数の値に基づいて前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されているか否かを判定する接触媒質判定工程と、
を具備する超音波検査方法。
【請求項８】
前記接触媒質判定工程において、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値以上である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていると判定し、
前記高次関数の二次以上の係数の絶対値が予め設定された値未満である場合には前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定する請求項７に記載の超音波検査方法。
【請求項９】
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に警報を発する警報発生工程を具備する請求項７または請求項８に記載の超音波検査方法。
【請求項１０】
前記超音波センサを前記被検査物の被検査面に沿って相対移動させる移動工程を具備する請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の超音波検査方法。
【請求項１１】
前記接触媒質判定工程において前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置に前記接触媒質が供給されていないと判定した場合に前記超音波センサの相対移動および前記超音波センサと前記被検査物とで挟まれる位置への前記接触媒質の供給を停止する緊急停止工程を具備する請求項１０に記載の超音波検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−６６１６８（Ｐ２０１０−６６１６８Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３３８８７（Ｐ２００８−２３３８８７）
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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