JP2002071606A - 非破壊検査装置およびその制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱ムラを低減することで、測定データのば
らつきの影響を排除し、コーティングの剥離部分をより
正確に検出可能な非破壊検査装置を実現すること。 【解決手段】 被検体Ｐおよび加熱ヘッド１０４の位置
ごとに、入射光分布および加熱出力をデータベース化し
（測定条件設定データベース）、コンピュータ１１６に
備える。被検体の位置が与えられると、コンピュータ１
１６は、このデータベースを参照することで、入射光分
布のムラが最小となるように、加熱ヘッド１０４の位置
および出力を決定する。また、加熱ヘッド１０４自体に
も、赤外線を拡散する反射板を備えることで、均一に加
熱ができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線サーモグラ
フィー法を用いて母材表層部のコーティング部材の剥離
を検出する非破壊装置およびその制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】母材表層に施されたコーティングの剥離
を、赤外線サーモグラフィー法を用いて検出する非破壊
装置が知られている。この非破壊装置では、以下のよう
な原理に基づいて、コーティングの剥離を検出してい
る。

【０００３】表面にコーティングが施された部品（材
料）の表層部を外部から加熱した場合、外部から加えら
れた熱は、コーティング材を経て母材へと伝えられるこ
とになる。ところが、コーティングが母材から剥離して
いる部分（以下、「剥離部」という）では、この母材へ
の熱伝導がうまくおこなわれない。剥離部と健全部（剥
離が生じていない部分）とでは、コーティングと母材と
の間での熱伝導特性が異なっている。健全部では、コー
ティングが母材に密に接しているため、コーティング材
と母材との間での熱伝導が比較的スムーズにおこなわれ
る。これに対し、剥離部では、コーティングが母材から
離れているため、熱が伝わりにくい。このため、剥離部
では、コーティングに熱が蓄積されたまま（すなわち、
高温）となる。したがって、この加熱状態において、こ
の部品の表面温度分布を測定することで、高温部（すな
わち、剥離部）を検出することができる。

【０００４】なお、実際の装置では、加熱は、赤外線を
照射することで行っているのが一般的である。また、加
熱後一定時間が経過した時点での温度に基づいて判断し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、健全
部と剥離部とでの温度の違い（温度ムラ）に基づいて、
両者を判別するものであった。

【０００６】しかし、温度ムラが生じる原因は、コーテ
ィングの剥離だけではない。たとえば、加熱ムラに起因
して生じる温度ムラも無視しえない。この加熱ムラに起
因し温度ムラが生じやすい条件下での測定では、剥離部
を正確に検出することが困難な場合があった。

【０００７】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、加熱を均一におこなうことで、剥離部
をより正確に検出可能な、非破壊検査装置およびその制
御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に係る制御装置は、母材表面にコーティ
ングを施すことで構成された部材に、加熱部から赤外線
を照射することで、該コーティングの剥離を検出する非
破壊検査装置に用いられる制御装置において、そのとき
検査対象とされている部材（以下「被検体」という）と
前記加熱部とのいずれか一方の設置状態を示す初期設定
情報が入力されて、該初期設定情報に基づいて他方の設
置状態を決定する決定手段と、前記決定手段による決定
の内容を出力する出力手段と、を有することを特徴とす
るものである。

【０００９】この請求項１に記載の発明によれば、決定
手段は、被検体と加熱部とのいずれか一方の設置状態を
示す初期設定情報が入力されると、この初期設定情報に
基づいて他方の設置状態を決定する。出力手段は、この
決定の内容を出力する。

【００１０】請求項２に係る制御装置は、請求項１に記
載の発明において、前記決定手段は、被検体および前記
加熱部の設置状態ごとに、前記加熱部から照射され前記
被検体に入射する赤外線の分布状況を示した測定条件情
報を備え、前記初期設定情報に基づいて前記測定条件情
報を参照することで、前記決定をおこなうものであるこ
と、を特徴とするものである。

【００１１】この請求項２に記載の発明によれば、測定
条件情報には、被検体および加熱部の設置状態ごとに、
加熱部から照射され被検体に入射する赤外線の分布状況
が示されている。決定手段は、初期設定情報に基づいて
この測定条件情報を参照することで、上述の決定をおこ
なう。

【００１２】請求項３に係る制御装置は、請求項１また
は２に記載の発明において、前記決定手段は、前記被検
体への前記赤外線の入射光の分布のムラが最も小さくな
るように、前記決定をおこなうものであること、を特徴
とするものである。

【００１３】この請求項３に記載の発明によれば、決定
手段は、被検体への赤外線の入射光の分布のムラが最も
小さくなるように、加熱部あるいは被検体の設置状態を
決定する。

【００１４】請求項４に係る非破壊検査装置は、母材表
面にコーティングを施すことで構成された部材に、加熱
部から赤外線を照射することで、該コーティングの剥離
を検出する非破壊検査装置において、そのとき検査対象
となっている部材（以下「被検体」という）を保持する
保持手段と、赤外線を出射する加熱部を備え、該加熱部
から前記被検体に対して赤外線を照射することで、前記
被検体を加熱する加熱手段と、前記加熱部を支持する加
熱部支持手段と、前記保持手段によって保持された被検
体または前記加熱部の設置状態を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果が入力されて、該入力に応じて
前記加熱部と前記被検体とのいずれかの設置状態を決定
しこれを出力する請求項１〜３のいずれか一つに記載の
制御装置と、前記保持手段によって保持された被検体の
温度を検出する赤外線カメラと、前記赤外線カメラの測
定結果に基づいて前記剥離を検出し、検出した剥離の位
置を出力する処理手段と、を備えたことを特徴とするも
のである。

【００１５】この請求項４に記載の発明によれば、検出
手段は、保持手段によって保持された被検体または加熱
部支持手段によって支持された加熱部の設置状態を検出
する。制御装置は、検出手段のこの検出結果に応じて、
加熱部と被検体とのいずれかの設置状態を決定しこれを
出力する。この決定にしたがって、被検体あるいは加熱
部を（自動あるいは手動で）設置する。この状態におい
て、加熱手段が、加熱部から被検体に対して赤外線を照
射することでこの被検体を加熱する。赤外線カメラは、
この被検体の温度を検出する。処理手段は、赤外線カメ
ラの測定結果に基づいて剥離を検出する。そして、検出
した剥離の位置を出力する。

【００１６】請求項５に係る非破壊検査装置は、母材表
面にコーティングを施すことで構成された部材に、加熱
部から赤外線を照射することで、該コーティングの剥離
を検出する非破壊検査装置において、そのとき検査対象
となっている部材（以下「被検体」という）を保持する
保持手段と、赤外線を出射する加熱部を備え、該加熱部
から前記被検体に対して赤外線を照射することで、前記
被検体を加熱する加熱手段と、前記保持手段によって保
持された被検体の温度を検出する赤外線カメラと、前記
赤外線カメラおよび前記加熱部を、両者の光軸が互いに
平行な状態で支持する支持手段と、前記赤外線カメラの
測定結果に基づいて前記剥離を検出し、検出した剥離の
位置を出力する処理手段と、を備えたことを特徴とする
ものである。

【００１７】この請求項５に記載の発明によれば、加熱
手段は、保持手段に保持された被検体に対して、加熱部
から赤外線を照射することで被検体を加熱する。赤外線
カメラは、保持手段によって保持された被検体の温度を
検出する。この場合、支持手段が、赤外線カメラおよび
加熱部を両者の光軸が互いに平行な状態で支持してい
る。このため、加熱と撮影（温度検出）とは同方向から
おこなわれることになる。処理手段は、赤外線カメラの
測定結果に基づいて剥離を検出する。そして、検出した
剥離の位置を出力する。

【００１８】請求項６に係る非破壊検査装置は、請求項
４または５に記載の発明において、前記加熱部は、赤外
線を発する光源部と、前記光源部から発せられた赤外線
を拡散させる拡散部材とを備えて構成されていること、
を特徴とするものである。

【００１９】この請求項６に記載の発明によれば、光源
部から発せられた赤外線を、拡散部材が拡散させる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。

【００２１】この実施の形態の非破壊検査装置１００
は、被検体Ｐと加熱ヘッド１０４ａ，ｂとの位置関係を
最適化することで、より正確な測定を可能としたことを
主な特徴とするものである。また、より均一な加熱が可
能な加熱ヘッド１０４ａ，ｂを備えたことを特徴の一つ
とするものである。以下、詳細に説明する。

【００２２】まず非破壊検査装置１００の概要を図１お
よび図２を用いて説明する。この非破壊検査装置１００
は、被検体Ｐ表面に施されたコーティング（膜）の状態
を非破壊で検査するためのものである。この非破壊検査
装置１００は、被検体Ｐを保持具１０１に保持させた状
態で、加熱ヘッド１０４ａ，ｂによって赤外線を照射す
ることで、この被検体Ｐを加熱するようになっている。
この加熱は、極力均一におこなう必要がある。この実施
の形態では、この加熱が均一におこなわれるように、加
熱ヘッド１０４ａ，ｂと被検体Ｐとの位置関係を最適化
する機構を備えている。

【００２３】このように被検体Ｐを極力均一に加熱した
上で、このときの被検体Ｐの表面温度の分布を赤外線カ
メラ１０６によって撮影する。この赤外線カメラ１０６
による撮影データ（測定データ）は、ビデオモニタ１１
４へとリアルタイムに表示される。また、コンピュータ
１１６に取り込まれて記録される。そして、この測定デ
ータをコンピュータ１１６によって評価することで、被
検体Ｐ表面におけるコーティングの剥離部を検出する。
以上で概要説明を終わる。

【００２４】先に述べたとおりこの実施の形態は、加熱
が均一におこなわれるように、加熱ヘッド１０４ａ，ｂ
と被検体Ｐとの位置関係を最適化する機構を備えたこと
を主な特徴としている。また、より均一な加熱が可能な
加熱ヘッド１０４ａ，ｂを備えたことを特徴の一つとす
るものである。これ以降はこの特徴部分を中心にさらに
詳細に述べることにする。

【００２５】非破壊検査装置１００は、図１および図２
に示すとおり、保持具１０１、加熱ヘッド１０４ａ，
ｂ、３軸アクチュエータ１０５ａ，ｂ、赤外線カメラ１
０６、フード１０８およびファン１０９を備えて構成さ
れている。また、これらを制御等するための機構とし
て、保持具コントローラドライバ１１１、加熱ヘッドド
ライバ１１２、タイマ１１３、ビデオモニタ１１４、プ
リンタ１１５およびコンピュータ１１６を備えている。

【００２６】保持具１０１は、被検体Ｐを保持するため
のものである。この保持具１０１は、モータ等の駆動源
を内蔵した５軸アクチュエータ１０２を備えている。こ
の５軸アクチュエータ１０２を作動させることで、最上
部に保持した被検体Ｐを所望の設置状態（位置、姿勢）
にすることができる。この５軸アクチュエータ１０２の
状態を示す座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，ｒ１，θ１）を図
３（ａ）に示した。なお、非破壊検査装置１００全体
と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸との位置関係は、図１に示したとおり
である。保持具１０１に保持された被検体Ｐは、この座
標を用いてその位置、姿勢を表現することができる。な
お、保持具１０１に保持された被検体Ｐは、この座標系
におけるＹ１軸上に位置することになる。この５軸アク
チュエータ１０２の制御は、コンピュータ１１６からの
指示にしたがって保持具コントローラドライバ１１１に
よってなされる。また、この５軸アクチュエータ１０２
には、その座標（すなわち、被検体Ｐの位置および姿
勢）を検出するためのセンサ１０３が備えられている。
このセンサ１０３の検出値は、保持具コントローラドラ
イバ１１１を通じて、コンピュータ１１６へと出力され
ている。

【００２７】加熱ヘッド１０４ａ，ｂは、被検体Ｐを加
熱するためのものである。以下、加熱ヘッド１０４ａ，
ｂを特に区別する必要がない場合には、単に加熱ヘッド
１０４と呼ぶことにする。この実施の形態の加熱ヘッド
１０４は、赤外線を照射する光源ランプ１０４０を備え
て構成されている（図４（ａ）参照）。この加熱ヘッド
１０４（光源ランプ１０４０）は、後述する加熱ヘッド
ドライバ１１２からの制御によってその出力値（赤外線
の強度）が任意に調整可能である。また、この加熱ヘッ
ド１０４ａ，ｂは、３軸アクチュエータ１０５ａ，ｂに
よって支持されており、その位置および姿勢を所望の状
態に設定できるようになっている。

【００２８】さらに、この実施の形態の加熱ヘッド１０
４は、光源ランプ１０４０の発する赤外線を拡散しその
強度分布を均一にするための機構（拡散機構）として、
かさ状の反射板１０４１を備えている（図４（ａ）参
照）。この反射板１０４１は、反射によって赤外線が拡
散されて、光束内の全領域についてほぼ均一な強度とな
るように（図４（ａ）上段参照）、その反射面の形状お
よび表面性状が選択されている。したがって、この実施
の形態では、照射する赤外線強度のムラに起因した加熱
ムラを最小限に抑えることができる。なお、所定の方向
に向けて照射される赤外線の光束内での強度分布は、一
般的な光源では、図４（ｂ）に示すように、同心円状と
なっており、中央が最も強度が高い。そして、周辺部に
ゆくほど強度が低くなっている。また、場所による強度
の差も、本実施の形態の構成（図４（ａ））に較べて遙
かに大きいのが一般的である。

【００２９】３軸アクチュエータ１０５ａ，ｂは、加熱
ヘッド１０４ａ，ｂを支持するためのものである。この
３軸アクチュエータ１０５ａ，ｂの状態（座標）を変更
することで、加熱ヘッド１０４ａ，ｂの位置および姿勢
を所望の状態にすることができる。すなわち、被検体Ｐ
を所望の位置および角度から加熱、撮影することができ
る。この３軸アクチュエータ１０５ａの状態を示す座標
（Ｙ２，Ｚ２，θ２）を図３（ｂ）に示した。図には示
していないが、３軸アクチュエータ１０５ｂの状態を示
す座標（Ｙ３，Ｚ３，θ３）も同様である。以下、３軸
アクチュエータ１０５ａ，ｂを特に区別する必要がない
場合には、単に３軸アクチュエータ１０５と呼ぶことに
する。加熱ヘッド１０４の位置および姿勢は、この座標
を用いて表現することができる。この３軸アクチュエー
タ１０５は、測定者が手動で操作することでその状態を
設定するようになっている。

【００３０】赤外線カメラ１０６は、被検体Ｐが放出す
る赤外線を検出することで、被検体Ｐの温度を測定する
ためのものである。この赤外線カメラ１０６は、一般に
被写体（被検体）がその正面にある場合に最も正確に温
度などを測定することができる。このため、この赤外線
カメラ１０６は、アクチュエータ１０７によって、図３
（ａ）におけるＹ１軸の延長線上位置に、その光軸を被
写体Ｐに向けた姿勢で支持されている。５軸アクチュエ
ータ１０２の座標がわかれば、赤外線カメラ１０６との
相対的な位置が分かる。この赤外線カメラ１０６は、タ
イマ１１３から入力される所定の信号に応じて、撮影を
開始／停止するように構成されている。また、測定デー
タは、コンピュータ１１６へと出力されるようになって
いる。

【００３１】フード１０８は加熱部以外からの光の侵入
を防ぎ、加熱を極力均一になるようにするためのもので
ある。フード１０８は、保持具１０１に保持された被検
体Ｐの周囲を囲むように設けられている。また、このフ
ード１０８によって囲まれた領域（空間）の空気は、こ
のフード１０８に設けられたファン１０９によって入れ
替えられるようになっている。

【００３２】保持具コントローラドライバ１１１は、コ
ンピュータ１１６からの指示にしたがって、５軸アクチ
ュエータ１０２を制御するものである。また、この保持
具コントローラドライバ１１１は、この５軸アクチュエ
ータ１０２の備えるセンサ１０３の出力信号を、コンピ
ュータ１１６が処理可能な信号に変換した上でコンピュ
ータ１１６へ出力するようになっている。

【００３３】加熱ヘッドドライバ１１２は、コンピュー
タ１１６からの指示（直接的には、タイマ１１３からの
入力信号）にしたがって、加熱ヘッド１０４からの赤外
線の照射開始/停止を制御するものである。また、この
加熱ヘッドドライバ１１２は、加熱ヘッド１０４が照射
する赤外線の強度を調整する機能を備えている。また、
この強度調整は、加熱ヘッド１０４ａと加熱ヘッド１０
４ｂとで互いに独立的に可能になっている。この強度調
整は、この加熱ヘッドドライバ１１２に備えられた操作
スイッチ（不図示）を測定者が操作することでなされ
る。

【００３４】タイマ１１３は、上記各部の動作タイミン
グを調整（あるいは、決定づける）するための信号を生
成出力するものである。タイマ１１３の備えるスイッチ
（不図示）を測定の条件等に応じて調整することで、こ
の信号の出力タイミングを設定できるようになってい
る。したがって、たとえば、このタイマ１１３が出力す
る信号のタイミングを調整することで、加熱ヘッドドラ
イバ１１２による加熱の開始／停止のタイミングを調整
できる。

【００３５】ビデオモニタ１１４は、赤外線カメラ１０
６によって撮影された画像（測定データ）を表示するた
めのものである。

【００３６】プリンタ１１５は、コンピュータ１１６に
よって求められた測定結果などを出力するためのもので
ある。

【００３７】コンピュータ１１６は、この非破壊検査装
置１００全体を制御統括するものであり、図２に示すと
おり、インターフェース部１１７、記憶装置１１８、メ
モリ１１９およびＣＰＵ１２０を備えて構成されてい
る。また、キーボード、マウス等の入力装置１２１、液
晶表示装置などの表示装置１２２を備えている。

【００３８】インターフェース部１１７は、ＣＰＵ１２
０からの指示にしたがって保持具コントローラドライバ
１１１、タイマ１１３等と所定の信号、データを授受す
るためのものである。この図には一つのブロックとして
描いているが、実際には、赤外線カメラ１０６、保持具
コントローラドライバ１１１、タイマ１１３等のそれぞ
れに用意されている。

【００３９】記憶装置１１８は、測定に必要な各種デー
タ、プログラム、測定データ、評価結果を保持するため
のものである。コンピュータ１１６にあらかじめ用意さ
れているデータとしては、たとえば、測定条件設定デー
タベース１１８０が上げられる。

【００４０】この測定条件設定データベース１１８０と
は、被検体Ｐおよび加熱ヘッド１０４の設置状態（位
置、姿勢）ごとに、被検体Ｐへの入射光分布等をデータ
ベース化したものである。測定の際には、被検体Ｐの設
置状態（位置、姿勢）に基づいてこの測定条件設定デー
タベース１１８０を参照することで、入射光分布のムラ
が最小となるような、加熱ヘッド１０４の設置条件（設
置状態）等を得ることができるようになっている。この
実施の形態における具体的な測定条件設定データベース
１１８０は、図５に示したとおり、被検体Ｐの設置状態
（実際には、５軸アクチュエータ１０２の座標。図中、
符号１１８１を付した。）と、加熱ヘッド１０４ａの設
置状態（実際には、３軸アクチュエータ１０５ａの座
標。図中、符号１１８２を付した。）と、加熱ヘッド１
０４ａの出力値Ｐ２（図中、符号１１８３を付した）
と、加熱ヘッド１０４ｂの設置状態（実際には、３軸ア
クチュエータ１０５ｂの座標。図中、符号１１８４を付
した。）と、加熱ヘッド１０４ｂの出力値Ｐ３（図中、
符号１１８５を付した。）と、入射光分布Ｄ（図中、符
号１１８６を付した。）と、の６種類のパラメータで構
成されている。ここで、入射光分布とは、被検体Ｐ表面
上の各位置での赤外線の強度分布である。この図には、
ある被検体についてのデータだけを示したが、実際には
同様のデータが被検体の種類ごとに用意されている。ま
た、図には示していないが、各データには、対応する被
検体の種類を示す情報も付加されている。

【００４１】具体的な記憶装置１１８は、ハードディス
ク装置や光磁気ディスク装置、磁気テープ、半導体メモ
リ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるもの
とする。

【００４２】メモリ１１９およびＣＰＵ１２０は、記憶
装置１１８に格納されているプログラムをメモリ１１９
へロードし、これをＣＰＵ１２０が実行することで様々
な機能を実現するものである。たとえば、ＣＰＵ１２０
は、赤外線カメラ１０６によって得られたデータを解析
することで、剥離部を検出する機能を備えている。該機
能の詳細については後ほど動作説明において述べること
にする。なお、このコンピュータ１１６は専用のハード
ウエアにより実現されるものであってもよい。

【００４３】特許請求の範囲において言う「制御装置」
は、この実施の形態ではコンピュータ１１６によって実
現されている。「初期設定情報」とは、この実施の形態
ではセンサ１０３によって検出される５軸座標に相当す
る。「設置状態」とは、設置されている位置および姿勢
を意味する。「決定手段」は、ＣＰＵ１２０、メモリ１
１９、記憶装置１１８等によって実現されている。「測
定条件情報」は、測定条件設定データベース１１８０に
相当する。「出力手段」は、コンピュータ１１６の備え
るインターフェース部１１７に相当する。「保持手段」
は、保持具１０１等によって実現されている。「加熱手
段」は、加熱ヘッド１０４、加熱ヘッドドライバ１１２
等によって実現されている。「加熱部」とは、加熱ヘッ
ド１０４に相当する。「加熱部支持手段」とは、３軸ア
クチュエータ１０５によって実現されている。「検出手
段」とは、５軸アクチュエータ１０２の備えるセンサ１
０３、さらには、保持具コントローラドライバ１１１に
相当する。「赤外線カメラ」とは、赤外線カメラ１０６
に相当する。「処理手段」とは、コンピュータ１１６
（特に、ＣＰＵ１２０、メモリ１１９、表示装置１２２
等）によって実現されている。「光源部」とは、光源ラ
ンプ１０４０に相当する。「拡散部材」とは、反射板１
０４１に相当する。ただし、上記各部は互いに密接に連
係して動作するものであり、ここで述べた対応関係は厳
密なものではない。

【００４４】次にこの非破壊検査装置１００の動作を図
６を用いて説明する。測定開始に先立って、使用者が被
検体Ｐを保持具１０１に保持させる。そのうえで、被検
体Ｐの種類を、入力装置１２１を用いてコンピュータ１
１６に入力する。

【００４５】この入力を受け付けたコンピュータ１１６
は、５軸アクチュエータ１０２のセンサ１０３の検出値
に基づいて、被検体Ｐの位置および姿勢（実際には５軸
座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，ｒ１，θ１）を得る（ステッ
プＳ１０１）。そして、この情報（５軸座標）と、入力
された被検体Ｐの種類とに基づいて、測定条件設定デー
タベース１１８０を参照することで、入射光分布が最も
小さくなるような測定条件を求める（ステップＳ１０
２、図５参照）。たとえば、測定対象となっている範囲
（赤外線カメラ１０６によって撮影される領域）におけ
る、入射光強度の最大値と最小値との差が最も小さくな
るような条件を決定する。ここで求める測定条件として
は、具体的には、加熱ヘッド１０４ａおよび加熱ヘッド
１０４ｂの位置および姿勢と、加熱出力値と、である。
コンピュータ１１６は、このようにして求めた測定条件
を表示装置１２２へと表示させる。

【００４６】使用者は、この決定された測定条件にした
がって加熱ヘッド１０４を設定する（ステップＳ１０
３）。つまり、使用者は、３軸アクチュエータ１０５を
操作することで、加熱ヘッド１０４の位置および姿勢
を、コンピュータ１１６によって決定された状態に設定
する。また、加熱ヘッドドライバ１１２のスイッチを操
作することで、加熱出力をコンピュータ１１６によって
決定された値に設定する。なお、赤外線カメラ１０６の
位置および姿勢は、被検体Ｐを正面から撮影できるよう
に設定する。設定の完了後、使用者は、入力装置１２１
を操作して測定開始の指示をコンピュータ１１６へと入
力する。この指示を受け付けたコンピュータ１１６は、
各部を制御して測定をおこなう（ステップＳ１０４）。
この測定は、より詳細には以下の通りである。

【００４７】すなわち、コンピュータ１１６のＣＰＵ１
２０はインターフェース部１１７を介してタイマ１１３
へと測定開始の信号を出力する。この信号を受けたタイ
マ１１３は、加熱ヘッドドライバ１１２へと加熱開始の
信号を出力する。この信号を受けて、加熱ヘッドドライ
バ１１２は加熱ヘッド１０４から赤外線を照射させて被
検体Ｐの表面を昇温させる。この場合、先に求めた測定
条件は、入射光分布が最小となるようにとの観点から決
定されている。また、赤外線は、反射板１０４１によっ
て反射拡散され強度分布が均一にされた上で被検体Ｐへ
と照射されている（図４参照）。したがって、この実施
の形態では、加熱ムラに起因した、被検体Ｐの温度のム
ラは小さい。

【００４８】加熱開始から所定時間の経過後、タイマ１
１３は、加熱ヘッドドライバ１１２へと加熱停止の信号
を出力する。この信号を受けた加熱ヘッドドライバ１１
２は、赤外線の照射を停止させる。すると、被検体Ｐの
表面温度は、下降し始める。

【００４９】さらに、加熱停止から所定時間の経過後、
タイマ１１３は、赤外線カメラ１０６へと撮影開始の信
号を出力する。これを受けて、赤外線カメラ１０６は、
被検体Ｐの撮影を開始する。つまり、加熱後の温度変化
の様子（経時変化）を計測する。この赤外線カメラ１０
６による撮影画像は、ビデオモニタ１１４へとリアルタ
イムに表示される。また、コンピュータ１１６に取り込
まれ記憶装置１１８へと蓄積されることになる。

【００５０】つづいて、コンピュータ１１６のＣＰＵ１
２０はこの測定データを判定することで、被検体Ｐ表面
でコーティングの剥離部を検出する（ステップＳ１０
５）。該判定は、具体的には以下のようにしておこな
う。すなわち、ＣＰＵ１２０は、あらかじめ定められた
判定タイミング（加熱停止から所定時間経過後）におけ
る温度変化率を、被検体Ｐの部分ごとに求める（つま
り、微分演算をおこなう）。そして、求めた温度変化率
を基準値と比較する。比較の結果、温度変化率が基準値
よりも小さい部分は、剥離が生じているものと判定す
る。

【００５１】そして、ＣＰＵ１２０は、この判定結果
を、ビデオモニタ１１４（あるいは、表示装置１２２）
へとグラフィカルに表示させる（ステップＳ１０６）。
たとえば、被検体Ｐの形状を表示させた上に重ねて、剥
離が生じていると判定した位置を示してもよい。また、
同様にプリンタ１１５へと出力させる。

【００５２】以上説明したとおりこの実施の形態によれ
ば、加熱ムラに起因した温度のムラを最小限に抑え、剥
離部をより正確に検出することができる。また、様々な
形状の被検体について、最適な測定条件を迅速に決定す
ることができるため、多種類の被検体について測定を速
やかにおこなうことができる。

【００５３】上述した実施の形態では、被検体Ｐの初期
的な設置状態（位置、姿勢）に応じて加熱ヘッド１０４
の設置状態（位置、姿勢）を決定していたが、逆に、加
熱ヘッド１０４の初期的な設置状態に応じて、被検体Ｐ
の設置状態を決定してもよい。この場合には、加熱ヘッ
ド１０４の位置などをより正確に検出できるようにする
ため、３軸アクチュエータ１０５にもその状態を検出す
るためのセンサを備えるのが好ましい。

【００５４】上述した実施の形態では、３軸アクチュエ
ータ１０５の設定は手動で行っていたが、３軸アクチュ
エータ１０５にもモータ等の駆動源、さらには状態を検
出するためのセンサを備えて、加熱ヘッド１０４の位置
などを自動的に設定、変更するようにしてもよい。ま
た、Ｘ線方向への移動軸を追加してもよく、３軸に限定
されなくともよい。このようにすれば、より迅速で、正
確な測定が可能である。

【００５５】上述した実施の形態では、測定条件設定デ
ータベース１１８０には、主に６つのパラメータで構成
していたが、パラメータはこれに限定されるものではな
い。

【００５６】上述した実施の形態では、あらかじめ様々
な状況についての具体的なデータを記載した測定条件設
定データベース１１８０を用意し、これを参照すること
で加熱ヘッド１０４の設置位置などの測定条件を決定し
ていた。しかし、測定条件を決定するための具体的な手
法はこれに限定されるものではない。たとえば、初期的
な設定条件（上述した実施の形態では、被検体Ｐの設置
位置）に基づいて、その都度シュミレーションをおこな
うことで決定してもよい。あるいは、ニューラルネット
法、遺伝的アルゴリズム法などを適用してもよい。ニュ
ーラルネット法を適用した場合には、上述した測定条件
設定データベース１１８０に相当するデータは、ニュー
ラルネットワークを構成する各ノードの重みの値として
保持されることになる。遺伝的アルゴリズム(Genetic
Algorithm)とは、最適化問題を解くために生物の進化の
過程をモデル化したものであり、広い探索領域において
も最適解または準最適解を求めることが可能なため様々
な分野への応用が図られている。この遺伝的アルゴリズ
ムでは、評価、選択、交叉、突然変異の４つの主な操作
を、最適解が得られるまで繰り返すようになっている。

【００５７】上述した実施の形態では、被検体Ｐの設置
状態に応じて加熱ヘッド１０４の最適な位置を求めてい
たが、被検体Ｐの形状が単純且つ対称性の高いものであ
る場合には、図７に示したように、赤外線カメラ１０６
による撮影方向（光軸方向）と同方向に赤外線が照射さ
れるように、加熱ヘッド１０４ｃを配置してもよい。こ
の場合、加熱ヘッド１０４を、必要十分な範囲で赤外線
カメラ１０６に近接して配置すれば、両者間の位置のズ
レも最小限に抑えることができる（図７（ｂ））。この
ように両者の相対的な位置関係を固定することは、赤外
線カメラ１０６を加熱ヘッド１０４と一体的に組むこと
で容易に可能である。このような構成では、高度なデー
タベースなどを用いなくともよいため、装置コストを低
減することができる。また、センサ、アクチュエータ等
の調整、メンテナンスなども不要であり、維持運用コス
トも少ない。なお、特許請求の範囲において言う「支持
手段」とは、このような構成例においては、アクチュエ
ータ１０７と、赤外線カメラ１０６と加熱ヘッド１０４
ｃとを一体化した構造とによって実現されている。

【００５８】上述した実施の形態では、加熱ヘッド１０
４が照射する赤外線を拡散しその強度分布を均一にする
ための機構（拡散機構）として、かさ状の反射板１０４
１を採用していたが、拡散機構の具体的な構成はこれに
限定されるものではない。たとえば、光源ランプ１０４
０の前に、微小な凹凸を多数備えたレンズを配置するよ
うにしてもよい。

【００５９】コンピュータ１１６の機能を実現するため
のプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に
記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコン
ピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上
述した処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピ
ュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウ
エアを含むものとする。

【００６０】また、「コンピュータ読み取り可能な記録
媒体」とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、Ｒ
ＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬媒体、コンピュータシス
テムに内蔵されるハードディスクなどの記録装置のこと
をいう。さらに、「コンピュータ読み取り可能な記録媒
体」とは、インターネットなどのネットワークや電話回
線などの通信回線を介してプログラムを送信する場合の
通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持
するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコン
ピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時
間プログラムを保持しているものを含むものとする。ま
た、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現する
ためのものであってもよく、さらに前述した機能をコン
ピュータシステムにすでに記録されているプログラムと
の組み合わせで実現できるものであってもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の非破壊
検査装置およびその制御装置では、加熱ムラを低減し、
より正確な検査が可能である。より詳細には以下の通り
である。

【００６２】請求項１に記載の発明では、初期設定情報
に応じて、加熱部あるいは被検体の最適な設置状態（位
置、姿勢）を決定することができる。したがって、この
制御装置を含んで構成された非破壊検査装置では、より
正確な測定が可能である。

【００６３】請求項２に記載の発明では、初期設定情報
に応じて、加熱部あるいは被検体の最適な設置状態（位
置、姿勢）を決定することができる。したがって、この
制御装置を含んで構成された非破壊検査装置では、より
正確な測定が可能である。

【００６４】請求項３に記載の発明では、加熱ムラを極
力小さくすることができる。したがって、この制御装置
を含んで構成された非破壊検査装置では、より正確な測
定が可能である。

【００６５】請求項４に記載の発明では、初期設定情報
に応じて、加熱部あるいは被検体の最適な設置状態（位
置、姿勢）を決定することができるため、加熱ムラを極
力小さくすることができる。したがって、この制御装置
を含んで構成された非破壊検査装置では、より正確な測
定が可能である。

【００６６】請求項５に記載の発明では、位置がずれて
はいるものの、赤外線カメラによる撮影の方向と同じ方
向から赤外線を照射することができる。したがって、正
確な測定が可能である。装置構成が単純ですむため、装
置の価格を引き下げることができる。また、故障も少な
い。

【００６７】請求項６に記載の発明では、加熱部から照
射される赤外線の強度分布を均一化することができるた
め、加熱ムラが少ない。したがって、より正確な測定が
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である非破壊検査装置の概
要を示す斜視図である。

【図２】非破壊検査装置の内部構成を示す図である。

【図３】制御に用いられる座標系を示す図であり、
（ａ）は保持具の備える５軸アクチュエータの座標を示
した図、（ｂ）は加熱ヘッドの３軸座標を示した図であ
る。

【図４】赤外線の強度分布を示す図であり、（ａ）はこ
の実施の形態の構成、（ｂ）は従来技術の構成である。

【図５】測定条件設定データベースを示す図である。

【図６】測定の手順を示すフローチャートである。

【図７】この実施の形態の変形例における加熱ヘッドと
赤外線カメラとの相対的な位置関係および姿勢を示す図
であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１００ 非破壊検査装置 １０１ 保持具 １０２ ５軸アクチュエータ １０３ センサ １０４ 加熱ヘッド １０４０ 光源ランプ １０４１ 反射板 １０５ ３軸アクチュエータ １０６ 赤外線カメラ １０７ アクチュエータ １１１ 保持具コントローラドライバ １１２ 加熱ヘッドドライバ １１３ タイマ １１６ コンピュータ １１７ インターフェース部 １１８ 記憶装置 １１８０ 測定条件設定データベース １１９ メモリ １２０ ＣＰＵ Ｐ 被検体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 博之 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 2G040 AA07 AB08 BA26 CA02 CA12 CA23 DA06 DA12 EA06 EB02 EC03 FA04 FA06 HA02 HA10 HA16 2G066 AA01 BA14 BC15 BC21 CA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材表面にコーティングを施すことで構
   成された部材に、加熱部から赤外線を照射することで、
   該コーティングの剥離を検出する非破壊検査装置に用い
   られる制御装置において、 そのとき検査対象とされている部材（以下「被検体」と
   いう）と前記加熱部とのいずれか一方の設置状態を示す
   初期設定情報が入力されて、該初期設定情報に基づいて
   他方の設置状態を決定する決定手段と、 前記決定手段による決定の内容を出力する出力手段と、 を有することを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】 前記決定手段は、 被検体および前記加熱部の設置状態ごとに、前記加熱部
   から照射され前記被検体に入射する赤外線の分布状況を
   示した測定条件情報を備え、 前記初期設定情報に基づいて前記測定条件情報を参照す
   ることで、前記決定をおこなうものであること、 を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 【請求項３】 前記決定手段は、前記被検体への前記赤
   外線の入射光の分布のムラが最も小さくなるように、前
   記決定をおこなうものであること、 を特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 【請求項４】 母材表面にコーティングを施すことで構
   成された部材に、加熱部から赤外線を照射することで、
   該コーティングの剥離を検出する非破壊検査装置におい
   て、 そのとき検査対象となっている部材（以下「被検体」と
   いう）を保持する保持手段と、 赤外線を出射する加熱部を備え、該加熱部から前記被検
   体に対して赤外線を照射することで、前記被検体を加熱
   する加熱手段と、 前記加熱部を支持する加熱部支持手段と、 前記保持手段によって保持された被検体または前記加熱
   部の設置状態を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果が入力されて、該入力に応じて
   前記加熱部と前記被検体とのいずれかの設置状態を決定
   しこれを出力する請求項１〜３のいずれか一つに記載の
   制御装置と、 前記保持手段によって保持された被検体の温度を検出す
   る赤外線カメラと、 前記赤外線カメラの測定結果に基づいて前記剥離を検出
   し、検出した剥離の位置を出力する処理手段と、 を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。
5. 【請求項５】 母材表面にコーティングを施すことで構
   成された部材に、加熱部から赤外線を照射することで、
   該コーティングの剥離を検出する非破壊検査装置におい
   て、 そのとき検査対象となっている部材（以下「被検体」と
   いう）を保持する保持手段と、 赤外線を出射する加熱部を備え、該加熱部から前記被検
   体に対して赤外線を照射することで、前記被検体を加熱
   する加熱手段と、 前記保持手段によって保持された被検体の温度を検出す
   る赤外線カメラと、 前記赤外線カメラおよび前記加熱部を、両者の光軸が互
   いに平行な状態で支持する支持手段と、 前記赤外線カメラの測定結果に基づいて前記剥離を検出
   し、検出した剥離の位置を出力する処理手段と、 を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。
6. 【請求項６】 前記加熱部は、 赤外線を発する光源部と、 前記光源部から発せられた赤外線を拡散させる拡散部材
   とを備えて構成されていること、 を特徴とする請求項４または５に記載の非破壊検査装
   置。