缺陷检测装置及缺陷检测方法与流程

1.本发明涉及一种缺陷检测装置及缺陷检测方法。


背景技术：

2.以往，提出了使用散斑干涉法或散斑剪切(speckle shearing)干涉法的缺陷检测方法(例如参照专利文献1)。散斑干涉法使来自激光光源的激光分支为照明光与参照光，将照明光照射至检查区域，获得照明光在检查区域内的被检查物体的表面的各点反射的光与参照光所形成的干涉图案。散斑剪切干涉法将来自激光光源的激光照射至检查区域(不使参照光分支)，获得从在所述检查区域内的被检查物体的表面上接近的两点反射来的光所形成的干涉图案。在专利文献1所记载的装置及方法中，通过使振动器抵接于被检查物体并使所述振动器振动而对被检查物体连续地激发弹性波，并且使用与所述弹性波同步地重复点亮的频闪照明，对所述弹性波的某个相位下的各点的面外方向(与面垂直的方向)的位移(散斑干涉法)或接近的两点间的面外方向的相对位移(散斑剪切干涉法)进行测定。通过在正弦波状的弹性波的相互不同的至少三个相位下进行所述操作，可再现弹性波的全振动状态，可精度良好地检测出检查区域内的缺陷。
3.在专利文献1所记载装置及方法中，弹性波的振幅越大，各点的位移或接近两点间的相对位移越大。因此，理想的是赋予与将被检查物体与振动器合并后的测定系统的谐振频率接近的频率的振动。然而，用户难以事先知道此种谐振频率。因此，在专利文献2所记载的装置及方法中，进行一边使振动器的振动频率变化一边测定振动器的阻抗的预备测定，基于通过预备测定获得的数据，将弹性波的振幅成为峰值时的谐振频率作为推荐频率向用户提示。谐振频率依赖于被检查物体的大小或材料，使振动频率变化的范围依赖于装置，但在多数情况下，测定系统能够以所述范围内的多个频率谐振。于是，弹性波的振幅也在多个频率处成为峰值，提示多个推荐频率。
4.[现有技术文献]
[0005]
[专利文献]
[0006]
[专利文献1]日本专利特开2017-219318号公报
[0007]
[专利文献2]国际公开wo2021/145034号


技术实现要素：

[0008]
[发明所要解决的问题]
[0009]
若被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长过长(频率过低)，则有时无法检测出缺陷。例如，在缺陷为裂纹的情况下，若弹性波的波长超过裂纹的长度的7倍，则在经验上，认为无法准确地检测出缺陷。另外，在被检查物体的表面实施的涂装膜的一部分剥离的情况下，若涂装膜也视为被检查物体的一部分，则剥离的部分可视为被检查物体的缺陷。在弹性波的波长的1/2倍的长度比涂装膜剥离的区域的直径长时，无法准确地检测出此种涂装膜的剥离引起的缺陷。另一方面，在一般的振动器的特性上，弹性波的波长越短(频率越
高)，可对被检查物体赋予的弹性波的振幅越小。因此，理想的是在可准确地检测出缺陷的范围内波长长(频率低)。
[0010]
如以上所述，为了准确地检测出缺陷，必须适当地设定对被检查物体赋予的弹性波的频率。然而，在专利文献2所记载的装置及方法中，所提示的多个推荐频率只不过是被检查物体的振动的振幅成为峰值时的频率，用户难以判断这些中的哪个频率适合于缺陷检测。
[0011]
本发明所要解决的问题在于提供一种可设定适合于缺陷检测的频率的缺陷检测装置及方法。
[0012]
[解决问题的技术手段]
[0013]
为了解决所述问题而成的本发明的缺陷检测装置包括：
[0014]
输入受理部，受理用户输入的假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小的信息；
[0015]
激振部，对所述被检查物体激发弹性波，且所述弹性波的频率可变；
[0016]
测量部，利用光学部件测量由所述弹性波产生的所述被检查物体的表面的振动状态；
[0017]
波长决定部，根据由所述测量部获取的振动状态，求出所述被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长；以及
[0018]
频率选择部，基于通过使所述激振部激发出的弹性波的频率变化而所述波长决定部针对多个频率各者所获取的波长、以及由所述输入受理部所受理的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。
[0019]
本发明的缺陷检测方法包括：
[0020]
按频率的振动状态获取步骤，对被检查物体激发弹性波，一边使所述弹性波的频率变化一边利用光学部件测量由所述弹性波产生的所述被检查物体的表面的振动状态，由此获取多个频率下的所述被检查物体的振动状态；
[0021]
按频率的波长获取步骤，针对所述多个频率各者，根据在所述按频率的振动状态获取步骤中获取的振动状态，获取所述被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长；以及
[0022]
频率选择步骤，基于针对所述多个频率各者获取的波长、以及假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。
[0023]
[发明的效果]
[0024]
根据本发明的缺陷检测装置及方法，通过基于一边使激振部激发出的弹性波的频率变化一边由所述波长决定部针对多个频率获取的波长、与假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小来选择频率，可设定与所假定的缺陷的种类及大小相应的适合于缺陷检测的频率。
[0025]
此处缺陷的种类可列举被检查物体中产生的裂纹或涂装膜的剥离等。用户输入的缺陷的大小可为大约的数值，可输入一个数值，也可输入数值范围。在作为缺陷的大小而输入了一个数值的情况下，理想的是基于包含所述数值的具有规定的大小的数值范围来选择频率。适合于缺陷检测的频率例如通过如下方式确定：通过对所假定的缺陷的大小的范围的上限值及下限值分别乘以由所假定的缺陷的种类确定的系数，确定频率范围，从所测定的幅度成为峰值时的多个频率中选择所述频率范围中所含的频率。
附图说明
[0026]
图1是表示本发明的缺陷检测装置的第一实施方式的概略结构图。
[0027]
图2是表示第一实施方式的缺陷检测装置的动作及缺陷检测方法的流程图。
[0028]
图3是表示在第一实施方式的缺陷检测装置中显示在显示部的设定画面的例子的图。
[0029]
图4是用于对在第一实施方式的缺陷检测装置中求出被检查物体的表面的位移的方法进行说明的图。
[0030]
图5是表示由第一实施方式的缺陷检测装置获得的表示被检查物体的表面上的振动的状态的图像的例子的图。
[0031]
图6是表示本发明的缺陷检测装置的第二实施方式的概略结构图。
[0032]
图7是表示在第二实施方式的缺陷检测装置中显示在显示部的设定画面的例子的图。
[0033]
图8是表示第二实施方式的缺陷检测装置的动作及缺陷检测方法的流程图。
[0034]
附图标记说明
[0035]
10、20：缺陷检测装置
[0036]
11：信号发生器
[0037]
12：振动器
[0038]
13：脉冲激光光源
[0039]
14：照明光透镜
[0040]
15：散斑剪切干涉仪(测量部)
[0041]
151：分束器
[0042]
1521：第一反射镜
[0043]
1522：第二反射镜
[0044]
153：移相器
[0045]
154：聚光透镜
[0046]
155：影像传感器
[0047]
16、26：测定控制部
[0048]
161：输入受理部
[0049]
162、2622：频率控制部
[0050]
163、263：位移算出部
[0051]
164、264：波长决定部
[0052]
165、265：频率选择部
[0053]
166、266：显示处理部
[0054]
17：存储部
[0055]
18：输入部
[0056]
19：显示部
[0057]
2611：被检查物体信息输入受理部
[0058]
2612：假定缺陷信息输入受理部
[0059]
2621：频率候补决定部
[0060]
30：假定缺陷信息输入画面
[0061]
31：缺陷种类输入区域
[0062]
32：缺陷尺寸输入区域
[0063]
33：确定按钮
[0064]
40：输入画面
[0065]
41：被检查物体形状输入区域
[0066]
42：被检查物体材质输入区域
[0067]
43：被检查物体尺寸输入区域
具体实施方式
[0068]
以下，使用图1～图8对本发明的缺陷检测装置及方法的实施方式进行说明。
[0069]
(1)第一实施方式的缺陷检测装置的结构
[0070]
第一实施方式的缺陷检测装置10包括：信号发生器11、振动器12、脉冲激光光源13、照明光透镜14、散斑剪切干涉仪15、测定控制部16、存储部17、输入部18及显示部19。
[0071]
信号发生器11通过电缆而连接于振动器12，产生交流电信号并将其发送至所述振动器12。所述交流电信号的频率可变，如后述那样由测定控制部16设定。振动器12与被检查物体s接触而使用，接收来自信号发生器11的交流电信号并将其变换为具有所述频率的机械振动，对被检查物体s赋予所述机械振动。由此，对被检查物体s激发具有所述频率、即由测定控制部16设定的频率的弹性波。这些信号发生器11及振动器12相当于所述激振部。
[0072]
信号发生器11还通过与和振动器12连接的电缆不同的电缆而连接于脉冲激光光源13，在所述交流电信号成为规定的相位的时机向所述脉冲激光光源13发送脉冲状的电信号(脉冲信号)。所述规定的相位及由此决定的所述时机由测定控制部16如后述那样设定。脉冲激光光源13是在从信号发生器11接收到脉冲信号时，输出脉冲激光的光源。照明光透镜14配置于脉冲激光光源13与被检查物体s之间，由凹透镜构成。照明光透镜14具有将来自脉冲激光光源13的脉冲激光扩展至被检查物体s的表面的整个测定区域的作用。这些脉冲激光光源13及照明光透镜14对被检查物体s的表面的测定区域进行频闪照明，且包含于所述测量部中。
[0073]
散斑剪切干涉仪15相当于所述测量部，且具有：分束器151、第一反射镜1521、第二反射镜1522、移相器153、聚光透镜154及影像传感器155。分束器151是配置于在被检查物体s的表面的测定区域反射的照明光入射的位置的半反射镜。第一反射镜1521配置于由分束器151反射的照明光的光路上，第二反射镜1522配置于透过分束器151的照明光的光路上。移相器153配置于分束器151与第一反射镜1521之间，使通过所述移相器153的光的相位变化(移位)。影像传感器155配置于由分束器151反射之后由第一反射镜1521反射并透过分束器151的照明光、及透过分束器151之后由第二反射镜1522反射并由分束器151反射的照明光的光路上。聚光透镜154配置于分束器151与影像传感器155之间。
[0074]
第一反射镜1521配置成其反射面相对于分束器151的反射面成为45
°
的角度。相对于此，第二反射镜1522配置成其反射面相对于分束器151的反射面成为从45
°
稍微倾斜的角度。通过这些第一反射镜1521及第二反射镜1522的配置，在影像传感器155中，由处于被检查物体s的表面上的点a及第一反射镜1521反射的照射光(图1中的点划线)、与由所述表面
上位于从的点a稍微偏移的位置的点b及第二反射镜1522反射的照射光(所述虚线)入射至影像传感器155的相同位置而发生干涉。影像传感器155具有多个检测元件，分别利用不同的检测元件对从被检查物体s的表面上的多个点(所述点a)经由第一反射镜1521及移相器153入射至影像传感器155的光进行检测。关于所述点b也同样地，分别利用不同的检测元件对从多个点经由第二反射镜1522入射至影像传感器155的光进行检测。
[0075]
输入部18是键盘、鼠标、触摸屏或者这些的组合等输入设备，且用于用户输入假定为被检查物体s中产生的缺陷的种类及大小等信息。显示部19是显示包括输入所述信息的栏的设定画面、或表示测定结果的画面等的显示器。
[0076]
测定控制部16包括：输入受理部161、频率控制部162、位移算出部163、波长决定部164、频率选择部165及显示处理部166。测定控制部16通过中央处理器(central processing unit，cpu)等硬件及执行各操作的软件来具现化。以下，对测定控制部16所具有的各部(功能区块)进行说明。
[0077]
输入受理部161受理用户使用输入部18输入的缺陷的种类及大小等信息，并将所述信息发送至频率选择部165。
[0078]
频率控制部162对信号发生器11向振动器12发送的交流电信号的频率、即由振动器12对被检查物体s激发而产生的弹性波的频率进行控制。在进行设定适合于缺陷检测的频率的操作时，在操作中进行如下控制：规定的范围内使交流电信号的频率(由此，使被检查物体s受到激发而产生的弹性波的频率)在多个数值上变化。如后述那样，在由频率选择部165选择了频率之后，在进行用于缺陷检测的测定时，将交流电信号的频率设定为所选择的值。
[0079]
位移算出部163进行如下操作：利用散斑剪切干涉，基于从影像传感器155的各检测元件获得的检测信号，求出被检查物体s的表面上的各点处的面外方向的位移。在进行设定适合于缺陷检测的频率的操作时，针对所获得的每个频率(时间)，获取在由频率控制部162使被检查物体s受到激发而产生的弹性波的频率变化的期间内获得的被检查物体s的表面上的各点处的面外方向的位移。在进行用于缺陷检测的测定时，获取以由频率选择部165选择的频率获得的被检查物体s的表面上的各点处的面外方向的位移。
[0080]
波长决定部164在进行设定适合于缺陷检测的频率的操作时，基于针对每个频率由位移算出部163获取的被检查物体s的表面上的各点处的面外方向的位移，求出被检查物体s受到激发而产生的弹性波的波长。求出波长的方法将在后面叙述。
[0081]
频率选择部165在进行设定适合于缺陷检测的频率的操作时，基于由波长决定部164针对多个频率按照每个频率求出的弹性波的波长、与由输入受理部161受理的假设为被检查物体s中产生的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。例如，在由输入受理部161受理的缺陷的种类为裂纹的情况下，从所述多个频率中选择由波长决定部164决定的波长为由输入受理部161受理的缺陷的大小的7倍以下的频率。在缺陷的种类是涂装膜的剥离引起的情况下，从所述多个频率中选择波长成为缺陷的大小的1/2倍以下时的频率。在裂纹、涂装膜的剥离的任一情况下，在所选择的频率有多个的情况下，也可进一步选择这些频率中的基于由位移算出部163获得的每个测定点的位移而获得的振幅最大的频率作为适当的频率。
[0082]
显示处理部166进行如下处理：将包括输入缺陷的种类及大小等信息的栏的设定
画面、或表示测定结果的画面等显示在显示部19。此处作为显示在显示部19的测定结果，可列举在二维映射上以颜色的浓淡等表示被检查物体s的表面上的各点处的面外方向的位移分布的测定结果。测定结果在进行了设定适合于缺陷检测的频率的操作时，可仅显示由频率选择部165选择的一个频率下的测定结果，也可显示在多个频率下分别获得的测定结果。在前者的情况下，使用作为测定结果显示的面外方向的位移的分布，利用用户的眼睛观察，例如可在位移的分布中产生空间的不连续的部位发现缺陷。在后者的情况下，可强调显示多个测定结果中的以适合于缺陷检测的频率获得的测定结果。
[0083]
存储部17存储从影像传感器155的各检测元件获得的检测信号的强度值等测定数据。也可与测定数据(原始数据)一起，或者代替测定数据，存储部17存储由位移算出部163算出的表示被检查物体s的表面上的各点处的面外方向的位移的值。
[0084]
(2)第一实施方式的缺陷检测装置的动作及缺陷检测方法
[0085]
接着，参照图2的流程图及图3～图5的各说明图对本实施方式的缺陷检测装置10的动作及缺陷检测方法进行说明。
[0086]
首先，用户将被检查物体s设置于缺陷检测装置10的规定位置后，使振动器12与被检查物体s抵接。然后，当用户使用输入部18进行规定的操作时，开始一系列的动作。
[0087]
显示处理部166显示假定缺陷信息输入画面，所述假定缺陷信息输入画面是输入假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小的信息的画面。用户使用输入部18输入这些信息(步骤s1)。在图3中示出假定缺陷信息输入画面的例子。本例的假定缺陷信息输入画面30具有输入所假定的缺陷种类的缺陷种类输入区域31、及输入缺陷的大小的假定范围的缺陷尺寸输入区域32。在缺陷种类输入区域31中，通过下拉列表而显示多个缺陷的种类的候补，用户对输入部18的鼠标或触摸屏进行操作而从这些候补中进行选择。在缺陷尺寸输入区域32中，显示分别输入所假定的缺陷的直径长的最小值及最大值的框，用户使用输入部18的键盘等在这些框中输入最小值及最大值的数值。在最大值与最小值中输入了相同的数值的情况下，设定一个数值，而不是缺陷的直径长的数值范围。
[0088]
在缺陷的种类及大小的输入完成之后，当用户按下假定缺陷信息输入画面30中的确定(ok)按钮33时，频率控制部162以如下方式，即针对规定的频率范围(在本实施方式中设为20khz～400khz，但不限定于本例)内的多个频率f1、f2、
…fh
(h为2以上的整数)，依次向振动器12发送具有所述频率的交流电信号的方式，对信号发生器11进行控制。此处，多个频率f1、f2、
…fh
在第一实施方式中(与被检查物体s的形状、大小、材质等无关)使用预先确定的值。
[0089]
首先，频率控制部162设定为i＝1(步骤s2)，以将频率fi(此时为f1)的交流电信号发送至振动器12的方式，对信号发生器11进行控制。振动器12接收来自信号发生器11的交流电信号，产生具有频率fi的振动。振动器12的振动传递至与其抵接的被检查物体s，对被检查物体s激发具有频率fi的弹性波(步骤s3)。
[0090]
在所述状态下，通过以下的方法，测定在相互不同的k
max
个(k
max
为3以上)相位下，被检查物体s的表面的各点处的面外方向的位移。使用任意的初始值φ0(例如φ0＝0)由φk＝[φ0+2π(k-1)/k
max
]表示所述k
max
个相位(k＝1～k
max
)。首先，设定为k＝1(步骤s4)，在弹性波的相位成为φ1＝φ0时的每个时机，信号发生器11向脉冲激光光源13发送脉冲信号。脉冲激光光源13在每次接收脉冲信号时反复输出作为脉冲激光的照明光(频闪照明)。所述照
明光被照明光透镜14扩径，而照射至被检查物体s的表面的整个测量区域(步骤s5)。
[0091]
照明光在被检查物体s的表面反射，并入射至散斑剪切干涉仪15的分束器151。所述照明光的一部分由分束器151反射，通过移相器153之后，由第一反射镜1521反射，再次通过移相器153之后，一部分通过分束器151，而入射至影像传感器155。另外，入射至分束器151的照明光的剩余部分透过分束器151并由第二反射镜1522反射，一部分由分束器151反射并入射至影像传感器155。在影像传感器155中，分别利用不同的检测元件对由被检查物体s的表面上的多个点反射的照射光进行检测。
[0092]
移相器153在反复输出作为脉冲激光的照明光的期间，使通过所述移相器153的照射光(即，在点a被反射的照射光)的相位发生变化(移位)。由此，在点a被反射的照射光与在点b被反射的照射光的相位差发生变化，在所述变化的期间，影像传感器155的各检测元件对这两个照射光发生了干涉的干涉光进行检测，求出其强度(步骤s6)。在图4的上段以图表示出在振动器12的振动的相位为φ1时获得的、利用移相器153的相位的移位量、与由影像传感器155的检测元件检测到的干涉光的强度的一例。此外，在图4中，以连续的曲线示出检测强度相对于相位移位量呈正弦波状变化的关系，但实际观测到的是离散的数据，通过最小二乘法等从观测到的数据再现连续的正弦波形。为此，需要检测至少三个不同的相位移位量的强度。
[0093]
在k＝2～k
max
的情况下也同样地执行这些步骤s5及步骤s6的动作(在步骤s7中判定为否(no)之后，在步骤s8中使k的值增加1，执行步骤5及步骤6)。例如，在k
max
＝3的情况下，在k＝2时，在弹性波的相位成为φ2＝φ0+2π/3时的每个时机，在k＝3时，在弹性波的相位成为φ3＝φ0+4π/3时的每个时机，通过信号发生器11向脉冲激光光源13发送脉冲信号而将照明光向被检查物体s的表面的整个测定区域反复照射，在此期间移相器153使通过其的照射光的相位移位，同时影像传感器155的各检测元件检测干涉光的强度。在图4中以图表示出在k
max
＝3的情况下，在振动器12的振动的相位为φ2时(图4中段)及为φ3时(图4下段)的相位的移位量与干涉光的强度的关系的例子。
[0094]
在如上所述那样在k＝1～k
max
各者中执行了步骤s5及步骤s6的动作(在步骤s7中判定为“是(yes)”)之后，对影像传感器的各检测元件，在各振动的相位φ1～φ
kmax
中分别求出在使利用移相器153的相位的移位量变化的期间检测元件的输出成为最大时的最大输出相位移位量δφ1～最大输出相位移位量δφ
kmax
，进而基于所述最大输出相位移位量δφ1～最大输出相位移位量δφ
kmax
，在不同的相位彼此中求出最大输出相位移位量之差。例如，在k
max
＝3的情况下，获得三个最大输出相位移位量之差(δφ
2-δφ1)、(δφ
3-δφ2)及(δφ
1-δφ3)。这些最大输出相位移位量之差针对点a及点b的面外方向上的相对位移，示出了振动器12的振动的相位不同(即时间不同)的三组以上的数据。基于这三组以上的相对位移，可获得测定区域的各点处的振动的振幅、振动的相位、及振动的中心值(dc分量)这样的表示被检查物体s的振动状态的三个参数的值(步骤s9。相当于所述按频率的振动状态获取步骤)。
[0095]
若存在这三个参数，则可精度良好地再现各点的振动的状态。例如，如图5所示的图像，可生成被检查物体s的表面的测定区域中形成的弹性波的图像。波长决定部164基于所述弹性波的图像进行图像分析，由此求出频率fi(在所述时间点下为f1)的弹性波的波长(步骤s10。相当于所述按频率的波长获取步骤)。
[0096]
由于在所述时间点下i的值未达到最大值h(在步骤s11中为否)，因此使i的值增加1(步骤s12)，反复进行通过进行步骤s3～步骤s10的操作而求出频率fi的弹性波的波长及振幅的操作，直至i＝h。在i＝h时进行步骤s3～步骤s10的操作之后(在步骤s11中为是)，频率选择部165基于由波长决定部164求出的f1～fh的各频率下的弹性波的波长、与由输入受理部161受理的缺陷的种类及大小，从f1～fh中选择适当的频率(步骤s13。相当于所述频率选择步骤)。如上所述，在所假定的缺陷的种类为裂纹的情况下，选择具有成为所假定的缺陷的大小的7倍以下的波长的弹性波中的振幅成为最大时的频率。另外，在所假定的缺陷的种类是由涂装膜的剥离引起的情况下，可选择具有成为所假定的缺陷的大小的1/2倍以下的波长的弹性波中的在步骤s9中获得的振幅成为最大时的频率。
[0097]
在如此选择了频率之后，显示处理部166进行如下处理：将以所选择的频率、即适合于缺陷检测的频率获得的被检查物体s的表面的测定区域中形成的弹性波的图像与所选择的频率的数值一起显示在显示部19(步骤s14)。用户目视所述弹性波的图像，若存在弹性波的波形与周围不同的部位、或波形的空间变化变得不连续的部位，则可判断位这些部位存在缺陷。或者，也可通过对所显示的图像进行图像分析来检测缺陷，将表示检测出缺陷的部位的记号等重叠显示在图像上。
[0098]
通过以上的操作，本实施方式的缺陷检测装置10及本实施方式的缺陷检测方法的动作完成。
[0099]
此外，在对所假定的缺陷的种类及大小相同且具有相同种类的材料及形状以及相同程度的大小(后述)的多个被检查物体进行测定的情况下，只要仅在第一个被检查物体的测定中进行所述步骤s1～步骤s14的操作，在第二个以后的被检查物体中，以在第一个测定中选择的频率进行测定即可。
[0100]
根据本实施方式的缺陷检测装置10及本实施方式的缺陷检测方法，通过基于波长决定部164针对多个频率获取的波长与假定为被检查物体s中产生的缺陷的种类及大小来选择频率，可设定与所假定的缺陷的种类及大小相应的适合于缺陷检测的频率。
[0101]
(3)第二实施方式的缺陷检测装置及方法
[0102]
在图6中示出作为本发明的另一实施方式的缺陷检测装置20。所述缺陷检测装置20包括测定控制部26，所述测定控制部26具有与第一实施方式的缺陷检测装置10中的测定控制部16不同的功能区块。测定控制部26以外的结构与第一实施方式的缺陷检测装置10的结构相同，因此省略详细的说明。
[0103]
测定控制部26包括：被检查物体信息输入受理部2611、假定缺陷信息输入受理部2612、频率候补决定部2621、频率控制部2622、位移算出部263、波长决定部264、频率选择部265及显示处理部266。
[0104]
被检查物体信息输入受理部2611受理用户使用输入部18输入的与被检查物体的形状、材质及大小有关的参数。作为被检查物体的形状，可列举板状、块(bulk)状、管状等，在将它们以列表的形式显示在显示部19后，用户使用输入部18进行选择。被检查物体的材质是在将铁或混凝土等各种材质以列表的形式显示在显示部19后，用户使用输入部18进行选择。关于被检查物体的大小，在形状为板状的情况下，至少输入厚度的数值，在形状为管的情况下，至少输入外径及内径(或外径与内径中的任一者及壁厚)。
[0105]
与第一实施方式的缺陷检测装置10中的输入受理部161同样地，假定缺陷信息输
入受理部2612受理用户使用输入部18输入的所假定的缺陷的种类及大小。
[0106]
频率候补决定部2621基于被检查物体信息输入受理部2611受理的被检查物体s的形状、材质及大小、以及假定缺陷信息输入受理部2612受理的所假定的缺陷的种类及大小，求出推定为适于缺陷检测的频率范围，并在所述范围内决定多个频率的候补。
[0107]
具体而言，可在基于被检查物体s的形状及材质求出被检查物体s中产生的弹性波的音速，并且基于所假定的缺陷的种类及大小求出推定为适于缺陷检测的波长范围后，根据这些弹性波的音速及波长范围求出推定为适于缺陷检测的频率的范围。在所述频率的范围中决定多个频率的候补时，可将振动器的谐振频率决定为候补。由此，最终选择了通过在测定系统中产生共振而使振幅变大的频率，缺陷的检测变得更容易。
[0108]
弹性波的音速例如可以如下方式求出。在被检查物体s的形状为板状的情况下，在面外方向的振动的相位在表背两个表面相同的被称为a0模式的振动模式中，通过求解被称为瑞利＝兰姆频率方程式的方程式，求出弹性波的音速(相位速度)。此时，在不考虑形状的情况下，使用由被检查物体s的材质确定的纵波的音速及横波的音速(以下，简称为“纵波音速”及“横波音速”)、以及板的厚度作为参数。在被检查物体s的形状为块状的情况下，在瑞利-兰姆(rayleigh-lamb)频率方程式中将板的厚度设为无限大，使用纵波音速及横波音速求出相位速度。在被检查物体s的形状为管状的情况下，在管向径向中的一个方向振动的被称为f模式的振动模式中，通过求解被称为加齐斯(gazis)的频率方程式的方程式，求出弹性波的相位速度。此时，使用纵波音速、横波音速及管的外径及内径作为参数。
[0109]
频率控制部2622、位移算出部263、波长决定部264及频率选择部265与第一实施方式的缺陷检测装置10中的频率控制部162、位移算出部163、波长决定部164及频率选择部165相同。
[0110]
与第一实施方式的缺陷检测装置10中的显示处理部166同样地，显示处理部266进行将设定画面或表示测定结果的画面等显示在显示部19的处理。但是，在本实施方式的显示处理部266中，在设定画面中显示输入缺陷的种类或大小等信息的栏，并且显示输入与被检查物体的形状、材质及大小有关的参数的栏。在图7中示出输入画面的例子。本例的输入画面40除了具有缺陷种类输入区域31及缺陷尺寸输入区域32之外，还具有输入被检查物体s的形状的被检查物体形状输入区域41、输入被检查物体s的材质的被检查物体材质输入区域42、及输入被检查物体s的大小的被检查物体尺寸输入区域43。
[0111]
将第二实施方式的缺陷检测装置20的动作示于图8的流程图。在图8中，对执行与表示第一实施方式的缺陷检测装置10的动作的图2的流程图相同的操作的步骤赋予相同的步骤编号。
[0112]
当用户将被检查物体s设置于缺陷检测装置20的规定位置后，使振动器12与被检查物体s抵接，使用输入部18进行规定的开始操作时，显示处理部266显示图7所示的输入画面。用户使用输入部18输入被检查物体的形状、材质及大小以及所假定的缺陷的种类及大小的信息(步骤s21)。
[0113]
频率候补决定部2621基于被检查物体信息输入受理部2611受理的被检查物体s的形状、材质及大小、以及假定缺陷信息输入受理部2612受理的所假定的缺陷的种类及大小，利用所述方法，求出推定为适于缺陷检测的频率的范围，并在所述范围内求出多个频率的候补fi＝f1、f2、
…fh
(步骤s22)。
[0114]
在执行步骤s22之后，通过与第一实施方式的缺陷检测装置10同样地执行步骤s2～步骤s14的动作，获取以适当的频率在被检查物体s的表面的测量区域中形成的弹性波的图像。此处，在步骤s2～步骤s12中在i＝1～h的范围内反复执行的操作中，使用在步骤s22中求出的多个频率的候补fi＝f1、f2、
…fh
求出弹性波的波长及振幅。由此，可从根据被检查物体的形状、材质及大小确定的、假定为适当的频率的候补中选择更适当的频率。
[0115]
(4)变形例
[0116]
本发明并不限定于所述实施方式，能够进行各种变形。
[0117]
例如，在所述各实施方式中，为了精度良好地再现被检查物体s的表面的各点处的振动状态，在相互不同的三个以上(k
max
个)的相位下测定了各点的面外方向的位移，但由于即使精度不那么高也能够求出弹性波的波长及振幅，因此也可仅在一个或两个相位下测定各点的面外方向的位移。在此情况下，与所述实施方式同样地，也可使用通过为了选择频率而执行的测定所获得的弹性波的图像直接作为用于缺陷的检测的图像，但为了精度良好地进行缺陷的检测，也可在步骤s13的处理之后，进行在相互不同的三个以上的相位下测定具有所选择的频率的弹性波的面外方向的位移的操作后，获取缺陷检测用的弹性波的图像。
[0118]
在所述各实施方式中，仅显示了所选择的频率下的弹性波的图像，但也可在显示弹性波的波长和/或振幅满足规定的条件的多个频率下的弹性波的图像后，通过用户选择这些多个图像中的一个来决定频率。例如，可考虑不依赖于振幅的大小而全部显示满足弹性波的波长为假定的缺陷的大小的7倍以下(裂纹的情况)或1/2倍以下(涂装的剥离的情况)的要件的弹性波的图像。或者，也可在显示执行了测定的所有频率下的弹性波的图像后由用户进行选择。
[0119]
在所述各实施方式中，使用了散斑剪切干涉仪作为测量部，但也可使用除此以外的光学测定装置作为测量部。例如，可将使用了所述散斑干涉法的散斑干涉仪用作本发明中的测量部。或者，也可使用扫描型激光多普勒振动仪作为测量部。
[0120]
[形态]
[0121]
对于本领域技术人员而言明确的是，所述例示性的实施方式为以下形态的具体例。
[0122]
(第一项)
[0123]
第一项的缺陷检测装置包括：
[0124]
输入受理部，受理用户输入的假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小的信息；
[0125]
激振部，对所述被检查物体激发弹性波，且所述弹性波的频率可变；
[0126]
测量部，利用光学部件测量由所述弹性波产生的所述被检查物体的表面的振动状态；
[0127]
波长决定部，根据由所述测量部获取的振动状态，求出所述被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长；以及
[0128]
频率选择部，基于通过使所述激振部激发出的弹性波的频率变化而所述波长决定部针对多个频率各者所获取的波长、以及由所述输入受理部所受理的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。
[0129]
(第五项)
[0130]
第五项的缺陷检测方法包括：
[0131]
按频率的振动状态获取步骤，对被检查物体激发弹性波，一边使所述弹性波的频率变化一边利用光学部件测量由所述弹性波产生的所述被检查物体的表面的振动状态，由此获取多个频率下的所述被检查物体的振动状态；
[0132]
按频率的波长获取步骤，针对所述多个频率各者，根据在所述按频率的振动状态获取步骤中获取的振动状态，获取所述被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长；以及
[0133]
频率选择步骤，基于针对所述多个频率各者获取的波长、以及假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。
[0134]
根据第一项的缺陷检测装置及第五项的缺陷检测方法，通过基于一边使激振部激发出的弹性波的频率变化一边由所述波长决定部针对多个频率获取的波长、与假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小来选择频率，可设定与所假定的缺陷的种类及大小相应的适合于缺陷检测的频率。
[0135]
此处缺陷的种类可列举被检查物体中产生的裂纹或涂装膜的剥离等。用户输入的缺陷的大小可为大约的数值，也可输入一个数值，也可输入数值范围。在作为缺陷的大小而输入了一个数值的情况下，理想的是基于包含所述数值的具有规定的大小的数值范围来进行频率的旋转。适合于检测缺陷的频率例如可通过如下方式确定：通过对所假定的缺陷的大小的范围的上限值及下限值分别乘以由所假定的缺陷的种类确定的系数来确定频率范围，从所测定的振幅成为峰值时的多个频率中选择所述频率范围所包含的频率。
[0136]
(第二项)
[0137]
根据第一项的缺陷检测装置，第二项的缺陷检测装置还包括：
[0138]
被检查物体信息输入受理部，受理用户输入的被检查物体的形状、材质及大小的信息；以及
[0139]
频率候补决定部，基于所述被检查物体信息输入受理部所受理的被检查物体的形状、材质及大小、以及所述输入受理部所受理的假定的缺陷的种类及大小，决定多个频率的候补，
[0140]
所述频率选择部基于所述波长决定部针对所述多个频率的候补各者获取的波长、以及由所述输入受理部受理的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。
[0141]
(第三项)
[0142]
根据第二项的缺陷检测装置，第三项的缺陷检测装置中，
[0143]
所述频率候补决定部在基于所述被检查物体的形状、材质及大小求出所述被检查物体中的音速后，基于所述音速与所述被检查物体的大小，将假定为激发出弹性波的多个频率决定为所述多个频率的候补。
[0144]
(第四项)
[0145]
根据第二项或第三项的缺陷检测装置，第四项的缺陷检测装置中，
[0146]
所述激振部具有对所述被检查物体赋予振动的振动器，
[0147]
所述频率候补决定部将所述振动器的谐振频率作为所述多个频率的候补中的一个或多个频率的候补。
[0148]
根据第二项的缺陷检测装置，由于频率候补决定部基于被检查物体的形状、材质及大小、以及所假定的缺陷的种类及大小来决定作为频率选择部所选择的对象的多个频率
的候补，因此可使用更适当的频率来检测缺陷。此时，在第三项的缺陷检测装置中，基于被检查物体的形状、材质及大小求出所述被检查物体的音速后，基于所述音速与所述被检查物体的大小将假定为激发弹性波的多个频率作为候补，由此通过形成弹性波，振幅变大，因此可从假定为缺陷的检测变得更容易的频率的候补中选择最佳的频率。另外，在第四项的缺陷检测装置中，通过将激振部所具有的振动器的谐振频率决定为所述多个频率候补中的一个或多个(此处所说的“多个”可为所述多个频率候补的全数，也可为一部分)，选择由于在测定系统中产生谐振而振幅变大的频率，缺陷的检测变得容易。

技术特征：
1.一种缺陷检测装置，其特征在于，包括：输入受理部，受理用户输入的假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小的信息；激振部，对所述被检查物体激发弹性波，且所述弹性波的频率可变；测量部，利用光学部件测量由所述弹性波产生的所述被检查物体的表面的振动状态；波长决定部，根据由所述测量部获取的振动状态，求出所述被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长；以及频率选择部，基于通过使所述激振部激发出的弹性波的频率变化而所述波长决定部针对多个频率各者所获取的波长、以及由所述输入受理部所受理的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其中，还包括：被检查物体信息输入受理部，受理用户输入的被检查物体的形状、材质及大小的信息；以及频率候补决定部，基于所述被检查物体信息输入受理部所受理的被检查物体的形状、材质及大小、以及所述输入受理部所受理的假定的缺陷的种类及大小，决定多个频率的候补，所述频率选择部基于所述波长决定部针对所述多个频率的候补各者所获取的波长及由所述输入受理部所受理的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。3.根据权利要求2所述的缺陷检测装置，其中，所述频率候补决定部在基于所述被检查物体的形状、材质及大小求出所述被检查物体中的音速后，基于所述音速与所述被检查物体的大小，将假定为激发出弹性波的多个频率决定为所述多个频率的候补。4.根据权利要求2所述的缺陷检测装置，其中，所述激振部具有对所述被检查物体赋予振动的振动器，所述频率候补决定部将所述振动器的谐振频率作为所述多个频率的候补中的一个或多个频率的候补。5.一种缺陷检测方法，其特征在于，包括：按频率的振动状态获取步骤，对被检查物体激发弹性波，一边使所述弹性波的频率变化一边利用光学部件测量由所述弹性波产生的所述被检查物体的表面的振动状态，由此获取多个频率下的所述被检查物体的振动状态；按频率的波长获取步骤，针对所述多个频率各者，根据在所述按频率的振动状态获取步骤中获取的振动状态，获取所述被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长；以及频率选择步骤，基于针对所述多个频率各者获取的波长、以及假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。

技术总结
本发明提供一种可设定适合于缺陷检测的频率的缺陷检测装置及缺陷检测方法。缺陷检测装置包括：输入受理部，受理用户输入的假定为被检查物体中产生的缺陷的种类及大小的信息；激振部，对所述被检查物体激发弹性波，且所述弹性波的频率可变；测量部，利用光学部件测量由所述弹性波产生的所述被检查物体的表面的振动状态；波长决定部，根据由所述测量部获取的振动状态，求出所述被检查物体受到激发而产生的弹性波的波长；以及频率选择部，基于通过使所述激振部激发出的弹性波的频率变化而所述波长决定部针对多个频率各者获取的波长、以及由所述输入受理部受理的缺陷的种类及大小，从所述多个频率中选择适当的频率。从所述多个频率中选择适当的频率。从所述多个频率中选择适当的频率。


技术研发人员：畠堀贵秀 田窪健二 永岛知贵
受保护的技术使用者：株式会社岛津制作所
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/8/1