JP2000221146A - 金属表面高速検査装置 - Google Patents
金属表面高速検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄道レールのような連続した金属表面の欠陥
を、走行しながら高速で検査することができる金属表面
高速検査装置を提供する。 【解決手段】 車両１１上に設置された蛍光剤浸透装置
１２、ＵＶパルスレーザ装置１４及び撮像装置１６と、
撮像装置により撮影された画像を解析する解析装置１８
とを備える。蛍光剤浸透装置は、被検査物１の金属表面
１ａに蛍光剤２を塗布し、表面に付着している蛍光剤を
除去し、表面に現像剤３を塗布して、欠陥部４のみに蛍
光剤を残す。ＵＶパルスレーザ装置１４により、蛍光剤
浸透装置で処理した金属表面に波長約３５５ｎｍの紫外
パルスレーザ５を照射し、撮像装置により紫外パルスレ
ーザの発振に同期して金属表面を撮影し、解析装置によ
り金属表面の蛍光位置（欠陥位置）を検出する。
を、走行しながら高速で検査することができる金属表面
高速検査装置を提供する。 【解決手段】 車両１１上に設置された蛍光剤浸透装置
１２、ＵＶパルスレーザ装置１４及び撮像装置１６と、
撮像装置により撮影された画像を解析する解析装置１８
とを備える。蛍光剤浸透装置は、被検査物１の金属表面
１ａに蛍光剤２を塗布し、表面に付着している蛍光剤を
除去し、表面に現像剤３を塗布して、欠陥部４のみに蛍
光剤を残す。ＵＶパルスレーザ装置１４により、蛍光剤
浸透装置で処理した金属表面に波長約３５５ｎｍの紫外
パルスレーザ５を照射し、撮像装置により紫外パルスレ
ーザの発振に同期して金属表面を撮影し、解析装置によ
り金属表面の蛍光位置（欠陥位置）を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属表面の欠陥を
高速で検査する高速検査装置に関する。
高速で検査する高速検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】我が国の道路網の発達に伴い、その維持
管理のため路面性状（ひび割れ、わだち掘れ、平坦性）
を自動計測する装置が一部で開発されている。例えばひ
び割れ測定装置は、計測車に連続写真測定装置を搭載
し、スリット投影法を応用して、フィルム送りと被写体
の移動速度の同期をとり、被写体（ひび割れ）をフィル
ムに撮影し、これを解析処理機で拡大し、人の目で判読
するようになっている。また、わだち掘れ測定装置は、
道路面を真上から見るように設置されたＣＣＤカメラ直
下に、レーザーファンビームを斜めに投射し、その軌跡
から横断断面を測定記録する。更に、平坦性（縦断凹
凸）の測定は、車体の基礎フレームにレーザ変位計を下
向きに取り付けてその読みを測定記録するようになって
いる。
管理のため路面性状（ひび割れ、わだち掘れ、平坦性）
を自動計測する装置が一部で開発されている。例えばひ
び割れ測定装置は、計測車に連続写真測定装置を搭載
し、スリット投影法を応用して、フィルム送りと被写体
の移動速度の同期をとり、被写体（ひび割れ）をフィル
ムに撮影し、これを解析処理機で拡大し、人の目で判読
するようになっている。また、わだち掘れ測定装置は、
道路面を真上から見るように設置されたＣＣＤカメラ直
下に、レーザーファンビームを斜めに投射し、その軌跡
から横断断面を測定記録する。更に、平坦性（縦断凹
凸）の測定は、車体の基礎フレームにレーザ変位計を下
向きに取り付けてその読みを測定記録するようになって
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したひび
割れ測定装置、わだち掘れ測定装置及び平坦性測定装置
は、金属表面の欠陥検出には適用できない問題点があっ
た。そのため、例えば敷設済の鉄道レールの亀裂等を欠
陥を検出するために、従来は、列車運行の休止時間に、
保安員が目視等により検査していた。しかし、人間によ
る目視検査では、鉄道レールが長い場合に検査時間がか
かりすぎる問題点があった。また、特に地震等の際に、
安全検査の迅速性に限界があり、車両の運行再開に時間
がかかっていた。
割れ測定装置、わだち掘れ測定装置及び平坦性測定装置
は、金属表面の欠陥検出には適用できない問題点があっ
た。そのため、例えば敷設済の鉄道レールの亀裂等を欠
陥を検出するために、従来は、列車運行の休止時間に、
保安員が目視等により検査していた。しかし、人間によ
る目視検査では、鉄道レールが長い場合に検査時間がか
かりすぎる問題点があった。また、特に地震等の際に、
安全検査の迅速性に限界があり、車両の運行再開に時間
がかかっていた。
【０００４】この問題点を解決するために、音響探傷法
を適用したレール自動検査装置が提案され、一部で使用
されている。この装置は、音波を効率的に伝搬させるた
めに、レールを水で濡らしながら音波の伝搬を計測し、
その変化から欠陥を検出するものである。しかし、この
装置は自動検査ができるものの、その検査速度が遅く、
そのため高速自動検査ができない問題点があった。
を適用したレール自動検査装置が提案され、一部で使用
されている。この装置は、音波を効率的に伝搬させるた
めに、レールを水で濡らしながら音波の伝搬を計測し、
その変化から欠陥を検出するものである。しかし、この
装置は自動検査ができるものの、その検査速度が遅く、
そのため高速自動検査ができない問題点があった。
【０００５】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、鉄
道レールのような連続した金属表面の欠陥を、走行しな
がら高速で検査することができる金属表面高速検査装置
を提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、鉄
道レールのような連続した金属表面の欠陥を、走行しな
がら高速で検査することができる金属表面高速検査装置
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、車両
（１１）上に設置された蛍光剤浸透装置（１２）、ＵＶ
パルスレーザ装置（１４）及び撮像装置（１６）と、撮
像装置により撮影された画像を解析する解析装置（１
８）とを備え、蛍光剤浸透装置は、被検査物（１）の金
属表面に蛍光剤（２）を塗布し、表面に付着している蛍
光剤を除去し、表面に現像剤（３）を塗布して、欠陥部
（４）のみに蛍光剤を残すようになっており、ＵＶパル
スレーザ装置により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表
面に紫外パルスレーザ（５）を照射し、撮像装置により
紫外パルスレーザの発振に同期して前記金属表面を撮影
し、解析装置により金属表面の蛍光位置を検出する、こ
とを特徴とする金属表面高速検査装置が提供される。
（１１）上に設置された蛍光剤浸透装置（１２）、ＵＶ
パルスレーザ装置（１４）及び撮像装置（１６）と、撮
像装置により撮影された画像を解析する解析装置（１
８）とを備え、蛍光剤浸透装置は、被検査物（１）の金
属表面に蛍光剤（２）を塗布し、表面に付着している蛍
光剤を除去し、表面に現像剤（３）を塗布して、欠陥部
（４）のみに蛍光剤を残すようになっており、ＵＶパル
スレーザ装置により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表
面に紫外パルスレーザ（５）を照射し、撮像装置により
紫外パルスレーザの発振に同期して前記金属表面を撮影
し、解析装置により金属表面の蛍光位置を検出する、こ
とを特徴とする金属表面高速検査装置が提供される。
【０００７】上記本発明の構成によれば、蛍光剤浸透装
置（１２）により、被検査物（１）の金属表面に蛍光剤
（２）を塗布し、表面に付着している蛍光剤を除去し、
表面に現像剤（３）を塗布して、欠陥部（４）のみに蛍
光剤を残すことができる。次いで、ＵＶパルスレーザ装
置（１４）により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表面
に非常に短い（例えば５ｎｓ）紫外パルスレーザ（５）
を照射し、撮像装置により紫外パルスレーザの発振に同
期して対象とする金属表面を撮影することにより、欠陥
部の残る蛍光剤を紫外パルスレーザで短時間発光させ、
これを撮像装置によりレーザの発振に同期して撮影する
ことにより、金属表面の欠陥部を静止した蛍光剤の発光
として記録することができる。従って、これらの装置を
車両（１１）上に設置し、被検査物の金属表面に沿って
移動させながら画像を撮影して記録し、これを解析装置
により解析して金属表面で蛍光を発する位置を検出し特
定することにより、鉄道レールのような連続した金属表
面の欠陥を、走行しながら検査することができる。
置（１２）により、被検査物（１）の金属表面に蛍光剤
（２）を塗布し、表面に付着している蛍光剤を除去し、
表面に現像剤（３）を塗布して、欠陥部（４）のみに蛍
光剤を残すことができる。次いで、ＵＶパルスレーザ装
置（１４）により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表面
に非常に短い（例えば５ｎｓ）紫外パルスレーザ（５）
を照射し、撮像装置により紫外パルスレーザの発振に同
期して対象とする金属表面を撮影することにより、欠陥
部の残る蛍光剤を紫外パルスレーザで短時間発光させ、
これを撮像装置によりレーザの発振に同期して撮影する
ことにより、金属表面の欠陥部を静止した蛍光剤の発光
として記録することができる。従って、これらの装置を
車両（１１）上に設置し、被検査物の金属表面に沿って
移動させながら画像を撮影して記録し、これを解析装置
により解析して金属表面で蛍光を発する位置を検出し特
定することにより、鉄道レールのような連続した金属表
面の欠陥を、走行しながら検査することができる。
【０００８】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
ＵＶパルスレーザ装置は、波長約１０６４ｎｍ，パルス
幅約２〜１０ｎｓのレーザ光を発振するＮｄ：ＹＡＧパ
ルスレーザ発振器と、このレーザ光の波長を約３５５ｎ
ｍに変調する変調装置とからなる。また、前記撮像装置
は、フレ−ムレ−トが約３０コマ／ｓ以上のＣＣＤカメ
ラを備えたビデオカメラであることが好ましい。
ＵＶパルスレーザ装置は、波長約１０６４ｎｍ，パルス
幅約２〜１０ｎｓのレーザ光を発振するＮｄ：ＹＡＧパ
ルスレーザ発振器と、このレーザ光の波長を約３５５ｎ
ｍに変調する変調装置とからなる。また、前記撮像装置
は、フレ−ムレ−トが約３０コマ／ｓ以上のＣＣＤカメ
ラを備えたビデオカメラであることが好ましい。
【０００９】この構成により、約３５５ｎｍの紫外線レ
ーザ光を効率よく発振させ、被検査物に照射して蛍光を
光らせることができる。また、このレーザ光のパルス幅
が非常に短い（約２〜１０ｎｓ）ので、例えば時速１０
０ｋｍ／ｈで車両を走行させた場合でも、発光時間の間
の車両移動距離は非常に短く（５ｎｓの場合に約０．２
μｍ以下）、蛍光の発光を静止画像として撮影して欠陥
位置を容易に特定することができる。更に、撮像装置
に、フレ−ムレ−トが約３０コマ／ｓ以上のＣＣＤカメ
ラを備えたビデオカメラを用いることにより、数台のビ
デオカメラの同期使用により、高速走行時の被検査物の
全面を静止画像として記録することができる。例えば、
３台のビデオカメラで長さ１ｍのレールを１コマに撮影
するとすると、３０コマ／ｓの場合に、３０ｍ／ｓであ
り、時速１００ｋｍ／ｈ以上に対応してレール全面を静
止画像として記録することができる。
ーザ光を効率よく発振させ、被検査物に照射して蛍光を
光らせることができる。また、このレーザ光のパルス幅
が非常に短い（約２〜１０ｎｓ）ので、例えば時速１０
０ｋｍ／ｈで車両を走行させた場合でも、発光時間の間
の車両移動距離は非常に短く（５ｎｓの場合に約０．２
μｍ以下）、蛍光の発光を静止画像として撮影して欠陥
位置を容易に特定することができる。更に、撮像装置
に、フレ−ムレ−トが約３０コマ／ｓ以上のＣＣＤカメ
ラを備えたビデオカメラを用いることにより、数台のビ
デオカメラの同期使用により、高速走行時の被検査物の
全面を静止画像として記録することができる。例えば、
３台のビデオカメラで長さ１ｍのレールを１コマに撮影
するとすると、３０コマ／ｓの場合に、３０ｍ／ｓであ
り、時速１００ｋｍ／ｈ以上に対応してレール全面を静
止画像として記録することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明による金属表面高速
検査装置の全体構成図であり、図２は、図１の主要部の
構成図である。これらの図に示すように、本発明の金属
表面高速検査装置１０は、車両１１上に設置された蛍光
剤浸透装置１２、ＵＶパルスレーザ装置１４及び撮像装
置１６と、撮像装置により撮影された画像を解析する解
析装置１８とを備える。この例において、被検査物１
は、鉄道レ−ルであり、車両１１は、レ−ル１の上をこ
の図で左方に高速で走行可能に構成されている。更に、
図１及び図２において、２０は同調制御装置であり、Ｕ
Ｖパルスレーザ装置１４と撮像装置１６との同調を制御
するようになっている。
参照して説明する。図１は、本発明による金属表面高速
検査装置の全体構成図であり、図２は、図１の主要部の
構成図である。これらの図に示すように、本発明の金属
表面高速検査装置１０は、車両１１上に設置された蛍光
剤浸透装置１２、ＵＶパルスレーザ装置１４及び撮像装
置１６と、撮像装置により撮影された画像を解析する解
析装置１８とを備える。この例において、被検査物１
は、鉄道レ−ルであり、車両１１は、レ−ル１の上をこ
の図で左方に高速で走行可能に構成されている。更に、
図１及び図２において、２０は同調制御装置であり、Ｕ
Ｖパルスレーザ装置１４と撮像装置１６との同調を制御
するようになっている。
【００１１】蛍光剤浸透装置１２は、蛍光剤塗布器１２
ａ、洗浄剤供給器１２ｂ、染出剤塗布器１２ｃ、等から
なる。蛍光剤塗布器１２ａは、亀裂等の欠陥部を含む被
検査物１（レール）の金属表面１ａに蛍光剤２（浸透
液）を均一かつ連続的に塗布する。洗浄剤供給器１２ｂ
は、蛍光剤２を除去するための洗浄剤を連続的にレール
１に供給して、欠陥以外の表面１ａに付着している蛍光
剤２を取り除く。染出剤塗布器１２ｃは、表面１ａに現
像剤３を薄く塗布して、欠陥部のみに残った蛍光剤２を
現像する。この構成により、レール１の表面に欠陥があ
る場合に、その欠陥部のみに蛍光剤を残しかつ現像する
ことができる。蛍光剤２には紫外線で発光する蛍光体を
含んだ浸透液を使用する。黄緑色に発光する蛍光体で
も、赤色染料を含み赤色に発光する蛍光体でもよい。現
像液には、湿式，乾式，その他の従来のものをそのまま
使用することができる。
ａ、洗浄剤供給器１２ｂ、染出剤塗布器１２ｃ、等から
なる。蛍光剤塗布器１２ａは、亀裂等の欠陥部を含む被
検査物１（レール）の金属表面１ａに蛍光剤２（浸透
液）を均一かつ連続的に塗布する。洗浄剤供給器１２ｂ
は、蛍光剤２を除去するための洗浄剤を連続的にレール
１に供給して、欠陥以外の表面１ａに付着している蛍光
剤２を取り除く。染出剤塗布器１２ｃは、表面１ａに現
像剤３を薄く塗布して、欠陥部のみに残った蛍光剤２を
現像する。この構成により、レール１の表面に欠陥があ
る場合に、その欠陥部のみに蛍光剤を残しかつ現像する
ことができる。蛍光剤２には紫外線で発光する蛍光体を
含んだ浸透液を使用する。黄緑色に発光する蛍光体で
も、赤色染料を含み赤色に発光する蛍光体でもよい。現
像液には、湿式，乾式，その他の従来のものをそのまま
使用することができる。
【００１２】ＵＶパルスレーザ装置１４は、波長約１０
６４ｎｍ，パルス幅約２〜１０ｎｓのレーザ光を発振す
るＮｄ：ＹＡＧパルスレーザ発振器１４ａと、このレー
ザ光の波長を約３５５ｎｍに変調する変調装置１４ｂと
を有する。Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザ発振器１４ａは、
ＹＡＧ結晶ロッドのまわりにアークランプ又はフラッシ
ュランプを配置したものである。変調装置１４ｂは、例
えば、ＳＨＧ(SecondHarmonic Generator) とＴＨＧ(Th
ird Harmonic Generator)とからなり、約１０６４ｎｍ
の波長を約３５５ｎｍの３倍波に変調する。また、１４
ｃは、レーザ光拡散素子であり、約３５５ｎｍに変調さ
れたレーザ光を撮像装置１６が撮影する位置のレール面
に照射する。この構成により、ＵＶパルスレーザ装置１
４により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表面１ａに紫
外パルスレーザ５を発振し照射することができる。
６４ｎｍ，パルス幅約２〜１０ｎｓのレーザ光を発振す
るＮｄ：ＹＡＧパルスレーザ発振器１４ａと、このレー
ザ光の波長を約３５５ｎｍに変調する変調装置１４ｂと
を有する。Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザ発振器１４ａは、
ＹＡＧ結晶ロッドのまわりにアークランプ又はフラッシ
ュランプを配置したものである。変調装置１４ｂは、例
えば、ＳＨＧ(SecondHarmonic Generator) とＴＨＧ(Th
ird Harmonic Generator)とからなり、約１０６４ｎｍ
の波長を約３５５ｎｍの３倍波に変調する。また、１４
ｃは、レーザ光拡散素子であり、約３５５ｎｍに変調さ
れたレーザ光を撮像装置１６が撮影する位置のレール面
に照射する。この構成により、ＵＶパルスレーザ装置１
４により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表面１ａに紫
外パルスレーザ５を発振し照射することができる。
【００１３】撮像装置１６は、フレ−ムレ−トが約３０
コマ／ｓ以上のＣＣＤカメラを備えた複数（この例では
３台）のビデオカメラ１６ａであり、紫外パルスレーザ
１４の発振に同期して金属表面１ａを撮影する。更に、
解析装置１８は、例えば画像処理装置であり、ビデオカ
メラ１６ａで撮影された画像を解析して、金属表面で発
光する蛍光の位置や大きさを検出する。
コマ／ｓ以上のＣＣＤカメラを備えた複数（この例では
３台）のビデオカメラ１６ａであり、紫外パルスレーザ
１４の発振に同期して金属表面１ａを撮影する。更に、
解析装置１８は、例えば画像処理装置であり、ビデオカ
メラ１６ａで撮影された画像を解析して、金属表面で発
光する蛍光の位置や大きさを検出する。
【００１４】図３は、撮像画像の模式図である。この図
のように３台のビデオカメラ１６ａの撮影範囲は、被検
査物１の金属表面（レール１ａ）の互いに異なる範囲に
設定されている。また、好ましくは、撮影範囲の一部が
重複し、未撮影部分が発生しないようになっている。
のように３台のビデオカメラ１６ａの撮影範囲は、被検
査物１の金属表面（レール１ａ）の互いに異なる範囲に
設定されている。また、好ましくは、撮影範囲の一部が
重複し、未撮影部分が発生しないようになっている。
【００１５】上述した構成の金属表面高速検査装置は、
レール１ａに沿って、車両１１を高速で走行（例えば１
００ｋｍ／ｈ程度）させながら、その前方で、蛍光剤浸
透装置１２によりザイグロ検査と同様の工程を実施し、
列車後方で、ＣＣＤカメラ列のフレ−ムレ−ト（例えば
３０コマ／ｓ）と同期させたＵＶパルスレ−ザ装置１４
（Ｑ−ｓｗ型Ｎｄ：ＹＡＧのＴＨＧ：３５５ｎｍなど）
を照明光５として用い、蛍光波長のフィルタ−を取り付
けたＣＣＤカメラ１６ａからの出力により、レ−ル１の
欠陥を自動計測する。
レール１ａに沿って、車両１１を高速で走行（例えば１
００ｋｍ／ｈ程度）させながら、その前方で、蛍光剤浸
透装置１２によりザイグロ検査と同様の工程を実施し、
列車後方で、ＣＣＤカメラ列のフレ−ムレ−ト（例えば
３０コマ／ｓ）と同期させたＵＶパルスレ−ザ装置１４
（Ｑ−ｓｗ型Ｎｄ：ＹＡＧのＴＨＧ：３５５ｎｍなど）
を照明光５として用い、蛍光波長のフィルタ−を取り付
けたＣＣＤカメラ１６ａからの出力により、レ−ル１の
欠陥を自動計測する。
【００１６】閃光時間、数ｎｓ程度のＵＶパルスレ−ザ
（Ｑスイッチ型Ｎｄ：ＹＡＧのＴＨＧ，ＦＨＧで、ごく
一般的レ−ザ）を照明光源として用いると、数１００ｋ
ｍ／ｈ程度の高速移動物体を、ほぼ静止画として取り出
すことが可能となる。また、３０Ｈｚの繰り返しで動作
可能なレ−ザを用いれば、一般的なＣＣＤカメラ（約３
０コマ／ｓ）が適用でき、システムが安価にできる。さ
らに、１／１００００ｓ程度の電子シャッタ−（最近の
ＣＣＤカメラでは標準装備）を併用すれば、外光（日光
等）と外乱光の排除が可能であり、高Ｓ／Ｎ比の計測が
可能となる。以上の技術を用いれば、高速移動走行を行
いながら、検査が可能となる。
（Ｑスイッチ型Ｎｄ：ＹＡＧのＴＨＧ，ＦＨＧで、ごく
一般的レ−ザ）を照明光源として用いると、数１００ｋ
ｍ／ｈ程度の高速移動物体を、ほぼ静止画として取り出
すことが可能となる。また、３０Ｈｚの繰り返しで動作
可能なレ−ザを用いれば、一般的なＣＣＤカメラ（約３
０コマ／ｓ）が適用でき、システムが安価にできる。さ
らに、１／１００００ｓ程度の電子シャッタ−（最近の
ＣＣＤカメラでは標準装備）を併用すれば、外光（日光
等）と外乱光の排除が可能であり、高Ｓ／Ｎ比の計測が
可能となる。以上の技術を用いれば、高速移動走行を行
いながら、検査が可能となる。
【００１７】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。例えば、被検査物は、鉄道レール
に限定されずその他の連続した金属表面に同様に適用す
ることができる。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。例えば、被検査物は、鉄道レール
に限定されずその他の連続した金属表面に同様に適用す
ることができる。
【００１８】
【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、蛍光剤浸透装置１２により、被検査物１の金属表面
１ａに蛍光剤２を塗布し、表面に付着している蛍光剤を
除去し、表面に現像剤３を塗布して、欠陥部４のみに蛍
光剤を残すことができる。次いで、ＵＶパルスレーザ装
置１４により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表面に非
常に短い（例えば５ｎｓ）紫外パルスレーザ（５）を照
射し、撮像装置により紫外パルスレーザの発振に同期し
て対象とする金属表面を撮影することにより、欠陥部の
残る蛍光剤を紫外パルスレーザで短時間発光させ、これ
を撮像装置によりレーザの発振に同期して撮影すること
により、金属表面の欠陥部を静止した蛍光剤の発光とし
て記録することができる。従って、これらの装置を車両
１１上に設置し、被検査物の金属表面に沿って移動させ
ながら画像を撮影して記録し、これを解析装置により解
析して金属表面で蛍光を発する位置を検出し特定するこ
とにより、鉄道レールのような連続した金属表面の欠陥
を、走行しながら検査することができる。
ば、蛍光剤浸透装置１２により、被検査物１の金属表面
１ａに蛍光剤２を塗布し、表面に付着している蛍光剤を
除去し、表面に現像剤３を塗布して、欠陥部４のみに蛍
光剤を残すことができる。次いで、ＵＶパルスレーザ装
置１４により、蛍光剤浸透装置で処理した金属表面に非
常に短い（例えば５ｎｓ）紫外パルスレーザ（５）を照
射し、撮像装置により紫外パルスレーザの発振に同期し
て対象とする金属表面を撮影することにより、欠陥部の
残る蛍光剤を紫外パルスレーザで短時間発光させ、これ
を撮像装置によりレーザの発振に同期して撮影すること
により、金属表面の欠陥部を静止した蛍光剤の発光とし
て記録することができる。従って、これらの装置を車両
１１上に設置し、被検査物の金属表面に沿って移動させ
ながら画像を撮影して記録し、これを解析装置により解
析して金属表面で蛍光を発する位置を検出し特定するこ
とにより、鉄道レールのような連続した金属表面の欠陥
を、走行しながら検査することができる。
【００１９】更に、本発明の好ましい実施形態によれ
ば、約３５５ｎｍの紫外線レーザ光を効率よく発振さ
せ、被検査物に照射して蛍光を光らせることができる。
また、このレーザ光のパルス幅が非常に短い（約２〜１
０ｎｓ）ので、例えば時速１００ｋｍ／ｈで車両を走行
させた場合でも、発光時間の間の車両移動距離は非常に
短く（５ｎｓの場合に約０．２μｍ以下）、蛍光の発光
を静止画像として撮影して欠陥位置を容易に特定するこ
とができる。更に、撮像装置に、フレ−ムレ−トが約３
０コマ／ｓ以上のＣＣＤカメラを備えたビデオカメラを
用いることにより、数台のビデオカメラの同期使用によ
り、高速走行時の被検査物の全面を静止画像として記録
することができる。例えば、３台のビデオカメラで長さ
１ｍのレールを１コマに撮影するとすると、３０コマ／
ｓの場合に、３０ｍ／ｓであり、時速１００ｋｍ／ｈ以
上に対応してレール全面を静止画像として記録すること
ができる。
ば、約３５５ｎｍの紫外線レーザ光を効率よく発振さ
せ、被検査物に照射して蛍光を光らせることができる。
また、このレーザ光のパルス幅が非常に短い（約２〜１
０ｎｓ）ので、例えば時速１００ｋｍ／ｈで車両を走行
させた場合でも、発光時間の間の車両移動距離は非常に
短く（５ｎｓの場合に約０．２μｍ以下）、蛍光の発光
を静止画像として撮影して欠陥位置を容易に特定するこ
とができる。更に、撮像装置に、フレ−ムレ−トが約３
０コマ／ｓ以上のＣＣＤカメラを備えたビデオカメラを
用いることにより、数台のビデオカメラの同期使用によ
り、高速走行時の被検査物の全面を静止画像として記録
することができる。例えば、３台のビデオカメラで長さ
１ｍのレールを１コマに撮影するとすると、３０コマ／
ｓの場合に、３０ｍ／ｓであり、時速１００ｋｍ／ｈ以
上に対応してレール全面を静止画像として記録すること
ができる。
【００２０】従って、本発明の金属表面高速検査装置
は、鉄道レールのような連続した金属表面の欠陥を、走
行しながら高速で検査することができる、等の優れた効
果を有する。
は、鉄道レールのような連続した金属表面の欠陥を、走
行しながら高速で検査することができる、等の優れた効
果を有する。
【図１】本発明による金属表面高速検査装置の全体構成
図である。
図である。
【図２】図１の主要部の構成図である。
【図３】撮像画像の模式図である。
１ 被検査物（レール） １ａ 金属表面 ２ 蛍光剤 ３ 現像剤 ４ 欠陥部 ５ 紫外パルスレーザ １０ 金属表面高速検査装置 １２ 蛍光剤浸透装置 １２ａ 蛍光剤塗布器 １２ｂ 洗浄剤供給器 １２ｃ 染出剤塗布器 １４ ＵＶパルスレーザ装置 １４ａ Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザ発振器 １４ｂ 変調装置 １４ｃ レーザ光拡散素子 １６ 撮像装置 １６ａ ＣＣＤカメラ １８ 解析装置 ２０ 同調制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB12 BB30 CC35 DD06 FF04 GG04 GG08 GG22 JJ03 JJ05 JJ26 MM07 MM14 MM24 MM28 NN06 NN08 QQ31 2G051 AA44 AA90 AB03 BA05 BA10 CA03 CA04 GA10 GB01 GB02 GC04 GC20
Claims (3)
- 【請求項１】 車両（１１）上に設置された蛍光剤浸透
装置（１２）、ＵＶパルスレーザ装置（１４）及び撮像
装置（１６）と、撮像装置により撮影された画像を解析
する解析装置（１８）とを備え、 蛍光剤浸透装置は、被検査物（１）の金属表面に蛍光剤
（２）を塗布し、表面に付着している蛍光剤を除去し、
表面に現像剤（３）を塗布して、欠陥部（４）のみに蛍
光剤を残すようになっており、 ＵＶパルスレーザ装置により、蛍光剤浸透装置で処理し
た金属表面に紫外パルスレーザ（５）を照射し、撮像装
置により紫外パルスレーザの発振に同期して前記金属表
面を撮影し、解析装置により金属表面の蛍光位置を検出
する、ことを特徴とする金属表面高速検査装置。 - 【請求項２】 前記ＵＶパルスレーザ装置は、波長約１
０６４ｎｍ，パルス幅約２〜１０ｎｓのレーザ光を発振
するＮｄ：ＹＡＧパルスレーザ発振器と、このレーザ光
の波長を約３５５ｎｍに変調する変調装置とからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属表面高速検査装
置。 - 【請求項３】 前記撮像装置は、フレ−ムレ−トが約３
０コマ／ｓ以上のＣＣＤカメラを備えたビデオカメラで
ある、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属表
面高速検査装置。
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|---|---|---|---|
| JP11025763A JP2000221146A (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | 金属表面高速検査装置 |
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| JP11025763A JP2000221146A (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | 金属表面高速検査装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000221146A true JP2000221146A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12174887
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|---|---|---|---|
| JP11025763A Pending JP2000221146A (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | 金属表面高速検査装置 |
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| JP (1) | JP2000221146A (ja) |
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