JP2003083923A - 欠陥検査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンクリート構造物などの被検査体における内
部欠陥を検出するとともに、欠陥部位に関わる情報を定
量的に検出することのできる欠陥検査方法およびその装
置を提供する。 【解決手段】欠陥制御装置１０の加熱制御手段１１によ
り、加熱装置１７に周期的な熱波動を与える。加熱装置
１７は、被検査体に加熱・加熱停止を繰り返す。温度計
測器１９は、被検査体の表面温度を時系列で計測し、計
測データを欠陥検査制御装置１０のデータ記録手段１３
に出力する。出力を受けたデータ記録手段１３が記録し
た計測データは、欠陥判断手段によって内部欠陥か否か
の判定を行い、その結果を、例えば画像データとして出
力する。前記熱波動の周期を変更して、計測を繰り返す
ことにより、被検査体における内部欠陥を定量的に検出
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、コンクリートのような低
熱伝導性材料から構成された被検査体における内部欠陥
を検出する方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および課題】従来、コンクリート構造物の
浮きや剥離などの内部欠陥を調べる方法として、サーモ
グラフィ法が知られている。この従来のサーモグラフィ
法では、コンクリート構造物などに熱負荷を与えたとき
に発生するコンクリート表面の局所的な温度変化領域を
赤外線サーモグラフィで計測し、計測データを画像とし
て出力して内部欠陥の検査を行う。すなわち、出力され
た画像は計測した赤外線強度の分布を表現しており、欠
陥部位と健全部位の赤外線強度のコントラスト差によっ
て内部欠陥の検出を行うことができる。

【０００３】しかしながら、従来のサーモグラフィ法で
は、内部欠陥の有無しか検出できず、欠陥部位の深さ、
厚さまたは大きさ等のような、定量的な情報を得ること
ができない。また、断熱温度場計測のみに基づいて欠陥
の検出を行うため、ハニカム、人工き裂およびコールド
ジョイント等のように、断熱効果が小さい内部欠陥の検
出には適しておらす、精度の高い検出を行うことができ
ない。

【０００４】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、コンクリート構造物などの低熱
伝導性材料から構成された被検査体の内部欠陥を検出す
るとともに、その欠陥部位の深さや形状などの情報を定
量的かつ高精度に検出することのできる欠陥検査方法お
よびその装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】(1)こ
の発明にかかる欠陥検査方法においては、被検査体の表
面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行い、少な
くとも前記加熱を停止した後の加熱停止期間において、
前記計測領域の各単位領域について、表面温度の時間変
化を計測し、各単位領域における表面温度の時間変化に
関する前記各単位領域間の相対的相違に基づいて、当該
被検査体における欠陥を見いだすことを特徴としてい
る。

【０００６】したがって、加熱過程において発生する被
検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができ
る。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計
測を行うため、より正確な被検査体の表面温度を計測す
ることができる。これにより、各単位領域間の表面温度
の相対的相違を、被検査体における欠陥として正確に検
出することができる。

【０００７】(2)この発明にかかる欠陥検査方法におい
ては、被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたもの
であることを特徴としている。

【０００８】したがって、コンクリート構造物や熱伝導
性の低い複合材料などの欠陥検査に適用することができ
る。また、低熱伝導性により温度変動が緩やかであるた
め、計測する回数を減らすことができる。例えば、連続
した複数の計測領域を計測する場合であっても、各計測
領域毎に順番に加熱と計測を行うことにより、計測効率
を向上させることができる。

【０００９】(3)この発明にかかる欠陥検査方法におい
ては、各単位領域における表面温度の時間変化に関する
前記各単位領域間の相対的相違に基づいて、当該被検査
体における欠陥の位置を特定することを特徴としてい
る。

【００１０】したがって、各単位領域間の差異を明確に
表現することにより、正確な欠陥位置を特定することが
できる。

【００１１】(4)この発明にかかる欠陥検査方法におい
ては、各単位領域における表面温度の時間変化に関する
前記各単位領域間の相対的相違を、視覚的に認識可能な
画像として提示することを特徴としている。

【００１２】したがって、各単位領域を画像データの構
成単位に対応させることにより、測定領域全体を画像デ
ータとして出力することができ、視覚的に欠陥位置の特
定を行うことができる。例えば、各単位領域間の相対的
相違は、画像データ上においてコントラスト差として表
現することができる。

【００１３】(5)この発明にかかる欠陥検査方法におい
ては、相対的相違は、各単位領域における表面温度の時
間変化による波形および所定の波形における特徴量の比
較に基づいて決定されることを特徴としている。

【００１４】したがって、計測データ中に外乱データが
含まれていても、所定の波形を参照することにより、高
精度な欠陥検出を行うことができる。例えば、コンクリ
ート構造物のような被検査体の場合、すす、遊離石灰な
どのコンクリート表面の汚れ、日射または反射などによ
って外乱データが生じるおそれがあり、所定の波形と比
較することで外乱か否かの判断を行うことができる。

【００１５】(6)この発明にかかる欠陥検査方法におい
ては、特徴量の比較は、各単位領域における表面温度の
時間変化による波形と所定の波形との両波形の相関を示
す特定値、または、両波形の位相の差に基づいて行うこ
とを特徴としている。

【００１６】したがって、特徴量の比較を行う際に、欠
陥に関する情報をその比較結果の度合いに応じた定量的
な値として取得することができる。すなわち、波形の示
す様々な指標を特徴量として利用することにより正確な
欠陥検査を行うことができる。

【００１７】(7)この発明にかかる欠陥検査方法におい
ては、加熱と加熱停止を所定期間で行うとともに、前記
所定期間を変更して計測し、各単位領域間の相対的な温
度変化の相違が顕著となった所定期間に基づいて欠陥の
深さを推定することを特徴としている。

【００１８】したがって、内部欠陥の存在する深さを精
度よく推定することができる。また、前記所定期間を変
更して計測を繰り返すことにより、内部欠陥の深さをよ
り正確に推定することができる。さらに、内部欠陥の大
きさや厚さも同時に推定することができる。

【００１９】(8)この発明にかかる欠陥検査方法におい
ては、予め欠陥の深さと所定期間とを対応付けたテーブ
ルに基づいて、欠陥の深さを推定することを特徴として
いる。

【００２０】したがって、テーブルを参照して内部欠陥
のより正確な深さを推定することができる。これによ
り、計測回数の削減を図ることができ検査効率を向上さ
せることができる。

【００２１】(9)この発明にかかる欠陥検査制御装置に
おいては、被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり
同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う
加熱制御手段と、加熱停止後における温度計測器からの
データを入力して各単位領域の温度データとして記録す
るデータ記録手段と、記録された温度データに基づい
て、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前
記各単位領域間の相対的相違を検出して、被検査体にお
ける欠陥を判断する欠陥判断手段と、を備えたことを特
徴としている。

【００２２】したがって、加熱過程において発生する被
検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができ
る。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計
測を行うため、より正確な被検査体の表面温度を計測す
ることができる。これにより、被検査体の欠陥を正確に
検出することができる。

【００２３】(10)この発明にかかるデータ収集装置にお
いては、被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同
時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加
熱制御手段と、加熱停止後における温度計測器からのデ
ータを入力して各単位領域の温度データとして記録する
データ記録手段と、を備えたことを特徴としている。

【００２４】したがって、加熱過程において発生する被
検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができ
る。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計
測を行うため、より正確に被検査体の表面温度を計測す
ることができる。

【００２５】(11)この発明にかかる欠陥判断装置におい
ては、被検査体の表面の加熱停止後において記録された
計測領域の各単位領域の温度データに基づいて、各単位
領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領
域間の相対的相違を検出し被検査体における欠陥を判断
する欠陥判断手段、を備えたことを特徴としている。

【００２６】したがって、計測した被検査体の表面温度
データに基づいて、欠陥を正確に検出することができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明における実施形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００２８】１．第１の実施形態 物体に一定周期で変動する熱負荷を与えたとき、物体の
内部には波動状の熱移動が生じ、物体の表面温度も一定
の周期・振幅で変動する。もし、物体中に欠陥が存在す
れば、波動状に変動する表面温度分布にも欠陥の影響が
表れる。本実施形態においては、このような一定周期の
表面温度変動を時系列で計測し、計測データと所定の波
形との相関処理に基づいて欠陥の同定を行う方法につい
て説明する。

【００２９】例えば、前記相関処理は、表面温度変動の
計測データと与えた熱負荷と同周期の参照波形とを同期
させることによって行い、各単位領域における参照波形
との位相の遅れ値の差（位相差）を相関データとして出
力する。すなわち、位相差が生じている単位領域が、内
部欠陥の存在する部位を表している。したがって、前記
相関データを視覚的に認識しやすい画像データに変換
し、内部欠陥の存在する部位を画像データ上にコントラ
スト差として表示させることで欠陥検査を行うことがで
きる。

【００３０】１−１．欠陥検査システムの概要 図１に、本発明を実現する欠陥検査システムの概略構成
を機能ブロック図で示す。この図において、欠陥検査制
御装置１０は、加熱装置１７に対して加熱・加熱停止を
制御する加熱制御手段１１と、温度計測器１９が計測し
た被検査体の表面温度の計測データを入力して記録する
データ記録手段１３と、データ記録手段１３に記録され
た計測データを読み出して所定の参照波形との特徴量の
比較を行い内部欠陥を判断する欠陥判断手段１５を備え
ている。

【００３１】１−２．欠陥検査システムの装置の構成 図２に、前記欠陥検査システムを実現する装置の構成図
を示す。被検査体２０は、内部欠陥の検査を行うコンク
リート壁を示している。被検査体２０に対向して、この
被検査体２０に熱負荷を与えるヒーター２１を設置す
る。なお、ヒーター２１は、被検査体２０に対して均質
な熱負荷を与えるため、熱負荷の出力を調整することの
できるリレー装置２５に接続されている。リレー装置２
５を設けることにより、ヒーター２１の中心部における
照射量を調整し、被検査体２０の中心部が周辺部に比べ
て高温にならないようにしている。

【００３２】信号発生装置２７は、リレー装置２５およ
びコンピュータ装置２９に接続されており、コンピュー
タ装置２９から受けた加熱開始指令に基づいて、リレー
装置２５を制御するための信号を発生する。

【００３３】赤外線カメラ２３は、被検査体１に対向し
て設置されるとともに、コンピュータ装置２９に接続さ
れており、被検査体１の表面温度を時系列で計測し、こ
の計測データをコンピュータ装置２９に出力する。

【００３４】計測データの出力を受けて、コンピュータ
装置２９は、データ記録手段１３によって計測データを
記録し、欠陥判断手段１５によって被検査体２０の内部
欠陥を判断して画像出力を行う。

【００３５】なお、図１における、欠陥検査制御装置１
０は、コンピュータ装置２９および信号発生装置２７に
よって実現される。加熱装置１７は、ヒーター１７およ
びリレー装置２５によって実現される。温度計測器１９
は、赤外線カメラ２３によって実現される。

【００３６】１−３．コンピュータ装置のハードウェア
構成図 図３に、コンピュータ装置２９のハードウェア構成図を
示す。この装置は、ＣＰＵ３０、メモリ３１、ディスプ
レイ３３、ハードディスク３５（記憶装置）、キーボー
ド／マウス３７、通信回路３９、を備えている。

【００３７】通信回路３９は、他の装置との接続を行う
ための回路である。ハードディスク３５には、欠陥判断
のためのプログラム、参照波形および画像表示のための
プログラムなどが記録されている。

【００３８】１−４．欠陥検査制御装置におけるフロー
チャート 図４に、欠陥検査を行う場合の欠陥検査制御装置１０に
おけるフローチャートを示す。まず、欠陥検査制御装置
１０において、コンピュータ装置２９のＣＰＵ３０は、
信号発生装置２７に対して、予め設定された加熱条件を
出力する（ステップＳ４０１）。ここで加熱条件とは、
被検査体２０に熱負荷を与える時間およびその繰り返し
回数を与えるものである。なお、振幅は一定値とし、デ
ューティサイクルは５０％としている。

【００３９】なお、前記加熱条件は、信号発生装置２７
に与えられた後、波形信号に変換されてリレー装置２５
に出力される。リレー装置２５は、入力した波形信号に
基づいてヒーター２１を作動させる。これにより、所定
の加熱条件で被検査体２０に熱負荷を与える。

【００４０】所定の加熱条件で加熱・加熱停止を行いつ
つ、赤外線カメラ２３を用いて、特に加熱停止期間にお
ける被検査体２０の表面温度を計測する。

【００４１】図４ａに、リレー装置２５がヒーター２１
に出力する加熱制御のための信号４０および、この信号
４０に基づいて加熱された被検査体２０の表面における
温度変動曲線４１の関係を示す。すなわち、図４ａに示
す計測期間４５における温度変動データを計測する。

【００４２】この計測データは、接続されたコンピュー
タ装置２９に出力され、ハードディスク３５等に記録さ
れる（ステップＳ４０２）。この計測処理を所定時間毎
に繰り返すことにより、加熱停止期間における、計測時
刻毎の表面温度変動の計測データを取得する。なお、計
測データは、被検査体２０における測定領域の各単位領
域毎の表面温度データである。

【００４３】所定の繰り返し回数において上記の処理を
行った後、計測を終了する（ステップＳ４０３）。な
お、本実施形態においては、加熱・加熱停止を行う繰り
返し回数を１回としている。

【００４４】計測終了を受けて、コンピュータ装置２９
のＣＰＵ３０は、計測データの解析処理を行う（ステッ
プＳ４０４）。

【００４５】１−４−１．計測データの解析処理 図４は、計測データの解析処理におけるフローチャート
である。ここで、被検査体２０における測定領域の各単
位領域毎の表面温度データをＫで表し、時刻ｔ、単位領
域ｉにおける温度をＫ_tiとする。ＣＰＵ３０は、このＫ
_tiを各領域毎にハードディスク３５から呼び出し、メモ
リ３１に記憶する（ステップＳ５０１）。

【００４６】ＣＰＵ３０は、時刻ｔにおける参照波形Ｒ
_tをハードディスク３５から呼び出す（ステップＳ５０
２）。なお、前記参照波形Ｒ_tは、被検査体２０に与え
られた熱負荷と同じ周期を持ったアナログ信号である。

【００４７】ＣＰＵ３０は、時刻ｔ、領域ｉにおける参
照波形Ｒ_tとの位相差Ｐ_tiを算出する（ステップＳ５０
３）。以下に、位相差Ｐ_tiの算出過程を示す。

【００４８】ＣＰＵ３０は、前記参照波形Ｒ_tを方形波
に変換した後、同じ周波数をもつｓｉｎ波およびｃｏｓ
波のデジタルデータＳｉｎ(ｔ)およびＣｏｓ(ｔ)を生成
する。

【００４９】次に、時刻ｔ、単位領域ｉにおける温度Ｋ
_tiによって決定されるデジタル信号Ｖ(ｔ)と、参照波形
Ｓｉｎ(ｔ)およびＣｏｓ(ｔ)の間で、次式の演算処理を
行う。

【００５０】

【数１】 ただし、ΔＶ_sinは参照波形に同期する赤外線強度の変
動振幅を表し、ΔＶ_cosは、参照波形と９０度位相がず
れたｃｏｓ波に同期する赤外線強度の変動振幅を表す。
なお，Ｎは信号処理における取り込みフレーム数であ
る。

【００５１】表面温度変動が、変動熱負荷の位相と完全
に一致している場合には、ΔＶ_cosは０となる。熱拡散
などの影響により、表面温度変動が、変動熱負荷の位相
からずれる場合には、ΔＶ_cosの成分が表れる。この場
合には、次式により温度変動振幅の絶対値ΔＶおよび位
相遅れθを求めることができる。

【００５２】

【数２】 ここで、求めたθを、時刻ｔ、単位領域ｉにおける参照
波形Ｒ_tとの位相差Ｐ_{t i}と定義する。

【００５３】ＣＰＵ３０は、次の単位領域における位相
差を求めるため、ｉに１を加算してｉ＋１とする（ステ
ップＳ５０４）。さらに、ｉが全領域数Ｉを越えるまで
（ステップＳ５０５，ＹＥＳ）、ステップＳ５０１〜５
０４の処理を繰り返し位相差Ｐ_tiを求める（ステップＳ
５０５，ＮＯ）。

【００５４】次に、ＣＰＵ３０は、時刻ｔにΔｔを加算
して時刻をｔ＋Δｔとし（ステップＳ５０６）、所定の
解析時間Ｔを越えるまで（ステップＳ５０７，ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ５０１〜５０６を繰り返す（ステップ
Ｓ５０７，ＮＯ）。

【００５５】このように、位相差Ｐ_tiを求める信号処理
が、赤外線カメラ２３内の赤外線センサの各ピクセル毎
つまり全領域数Ｉ回、赤外線カメラ２３が計測した取り
込みフレーム数Ｎ回行われる。

【００５６】１−４−２．解析画像の表示 計測データの解析処理を終えたＣＰＵ３０は、時刻Ｔに
おける位相差Ｐ_Tｉを各領域について呼び出した後、こ
れに基づいて計測領域全体の画像データを生成し（ステ
ップＳ４０５）、ディスプレイ３３に出力を行う（ステ
ップＳ４０６）。すなわち、ＣＰＵ３０は、入力した位
相差を所定の表示色に対応させて画像データを生成し、
これを表示する。

【００５７】図６（Ａ）に、上記に示した欠陥検査シス
テムを適用して、人工欠陥を有するコンクリート試験体
にかかる欠陥検査を行った場合の画像データの表示の例
を示す。なお、この画像は、図６（Ｂ）に示す人工欠陥
１〜６を有するコンクリート試験体を計測したものであ
る。前記人工欠陥１〜６は、それぞれ深さと厚さが異な
る欠陥をコンクリート中に埋め込まれて作製されてい
る。

【００５８】図６Ａにおいて、右側の列６１に３つ鮮明
にコントラスト差として表示されている部分が、人工欠
陥４〜６にそれぞれ対応している。なお、人工欠陥１〜
３は、左側の列６０に表示されているが、そのコントラ
ストはあまり鮮明ではない。

【００５９】これにより、この検査時に設定された熱波
動の加熱条件の一つである加熱期間が、深さ２０ｍｍの
人工欠陥４〜６を検出するのに適していたと考えられ
る。

【００６０】１−５．まとめ図７は、計測領域の単位領
域における計測データと参照波形との位相差をグラフで
示した例である。赤外線カメラ２３が計測した計測領域
のフレームにおける各単位領域ｉにおける位相差Ｐ
_tiは、欠陥部の温度変動曲線７１に近似した参照波形Ｒ
₇₁と、健全部の温度変動曲線７３に近似した参照波形Ｒ
₇₃との位相差で表現することができる。

【００６１】画像データとして表示する位相差は、加熱
期間と欠陥の深さによって決定されていると考えられる
ことから、被検査体２０の欠陥に応じた加熱期間を設定
する必要がある。

【００６２】２．第２の実施形態 上述したように、画像データとして表示する位相差は、
加熱期間と欠陥の深さによって決定されており、検査を
行う欠陥の深さに応じて最適な加熱期間を設定する必要
がある。図８は、最適な加熱期間を求めることを目的と
して、加熱条件の一つである加熱期間を変更して前記人
工欠陥（図６Ｂ）を繰り返し計測した場合の画像であ
る。

【００６３】図８Ａ〜Ｄに示すように、欠陥深さ２０ｍ
ｍの欠陥４〜６を示すコントラスト差は、期間Ｔが１０
〜３０分において鮮明に表示されており、特に、期間Ｔ
が２０分のときに最も鮮明にコントラスト差が表示され
ている。

【００６４】また、図８Ｂ〜Ｅに示すように、欠陥深さ
３０ｍｍの欠陥１〜３を示すコントラスト差は、期間Ｔ
が２０〜４０分において鮮明に表示されており、特に、
期間Ｔが３０分のときに最も鮮明にコントラスト差が表
示されている。

【００６５】上記の結果から考察した、加熱期間と欠陥
深さの関係テーブルの例を図９に示す。図９に示すよう
に、各欠陥深さ毎において位相差が最も大きくなるとき
の加熱期間が、最適な加熱期間であると考えられる。例
えば、欠陥深さ「１０ｍｍ」のときの最大位相差は
「２．０°」であることより、この欠陥深さを検査する
時の最適な加熱期間は、「１０分」である。すなわち、
前記最適な加熱期間が、［特許請求の範囲］において示
した「相違が顕著となった所定期間」に該当する。

【００６６】したがって、当該関係テーブルを使用する
ことにより、被検査体２０において検査を行う欠陥深さ
に応じて、加熱期間を設定することができる。これによ
り、計測回数の低減を図ることができ検査効率の向上が
望める。

【００６７】本実施形態においては、加熱期間と欠陥深
さの関係テーブルを使用して、検査効率を高めた欠陥検
査方法について説明する。

【００６８】２−１．欠陥検査の概要 第１の実施形態においては、人工欠陥を有するコンクリ
ート試験体にかかる欠陥検出を行ったが、本実施形態に
おいては、実際に経年劣化による内部欠陥を有するコン
クリート構造物について、本発明による欠陥検査システ
ムを適用した場合について説明する。

【００６９】なお、欠陥検査を行うコンクリート構造物
は、前記コンクリート試験体と同条件の材料・環境で作
製されたものとし、図９に示した、欠陥の深さと加熱期
間の関係を表した参照テーブルを使用するものとする。

【００７０】２−２．欠陥深さの推定方法 まず、検査対象となるコンクリート構造物について、そ
の検査範囲におけるコンクリートの厚さや鉄筋かぶりの
厚さを調べ、欠陥検査を行う最大深さを決定する。な
お、鉄筋かぶりの厚さを調べる際には、超音波、マイク
ロ波レーダまたは電磁誘導などを利用した検査装置を使
用すればよい。

【００７１】次に、要求される検査効率から計測する回
数を決定し、図９の参照テーブルから前記最大深さに対
応する加熱期間を決定して計測を行う。例えば、本実施
形態においては、調査の結果、最大深さは３０ｍｍと考
えられるので参照テーブルにより、加熱期間を１０〜３
０分とし、計測回数を１回とした。

【００７２】図１０は、コンクリート構造物に本発明に
よる欠陥検査システムを適用することによって得られた
画像データを表示したものである。なお、図１０（Ａ）
〜（Ｃ）は、それぞれ加熱期間を１０〜３０分と変更し
て計測しており、それぞれの画像において画像中央部に
欠陥が存在していることが明瞭に表示されている。

【００７３】以下〜に示すように、これらの画像お
よび前記参照テーブルにより、この欠陥に関する定量的
な情報を推定することができる。

【００７４】 図１０（Ａ）では、画像中心の欠陥の
輪郭部１０１が全体に対するコントラスト差として鮮明
に表示されている。したがって、参照テーブルによりこ
の範囲の欠陥深さは、１０ｍｍ前後であると推定でき
る。すなわち、表面から１０ｍｍ前後において欠陥が存
在している。

【００７５】 図１０（Ｂ）では、画像中心の欠陥の
輪郭部１０３を示すコントラスト差が、図１０（Ａ）と
比較すると、中心に向かって拡大するように表示されて
いる。したがって、参照テーブルによりこの範囲の欠陥
深さは２０ｍｍ前後であり、この範囲における欠陥は１
０ｍｍの範囲の欠陥よりも空洞部がより大きいものであ
ると推定することができる。

【００７６】 図１０（Ｃ）では、画像中心の欠陥の
輪郭部１０５を示すコントラスト差が、図１０（Ｂ）と
比較すると、さらに中心に向かって拡大するように表示
されている。したがって、参照テーブルによりこの範囲
の欠陥深さは３０ｍｍ前後であり、この範囲における欠
陥は２０ｍｍの範囲の欠陥よりも空洞部がより大きいも
のであると推定することができる。

【００７７】これにより、この内部欠陥は、コンクリー
ト構造物の表面から深さ１０ｍｍ〜３０ｍｍの位置に存
在し、表面から内部への垂直方向に向かって先細りした
形状の浮きであることが推定できる。

【００７８】なお、図１１に、今回計測したコンクリー
ト構造物の内部欠陥部分を、採取したときの例を示す。
図１１（Ａ）に示すように、この内部欠陥部分は、図１
０に示した画像における内部欠陥のコントラスト差の輪
郭部とほぼ同形状の輪郭を有している。また、図１１
（Ｂ）は、この内部欠陥部の側面を示しており、その厚
みは２０〜３０ｍｍであった。

【００７９】このように、本発明を適用した欠陥検査シ
ステムを用いてコンクリート構造物の欠陥検査を行うこ
とで、その内部欠陥にかかる深さを同定するとともに、
その大きさや厚さなどの内部欠陥の定量的な情報を推定
することが可能となる。これにより、欠陥検査における
検査効率を高めることができ、欠陥の事故確率に応じて
効果的な対策を講じるリスクベースメンテナンスが可能
となる。

【００８０】２−３．欠陥検査制御装置におけるフロー
チャート 図１２に、２−２．に示した欠陥深さの推定方法を利用
して内部欠陥を自動推定する欠陥検査制御装置１０にお
けるフローチャートを示す。

【００８１】まず、欠陥検査制御装置１０であるコンピ
ュータ装置２９において、検出する欠陥の最大深さを入
力する（ステップＳ１２０１）。なお、この時入力する
最大深さは、２−２．に示すように、コンクリート構造
物の事前調査によって決定すればよい。

【００８２】次に、要求される検査効率に基づいて、計
測する回数および加熱条件の範囲を入力する（ステップ
Ｓ１２０２）。なお、この加熱条件の範囲は、前記最大
深さに応じてＣＰＵ３０が自動的に判断するようにして
もよい。

【００８３】欠陥検査制御装置１０において、コンピュ
ータ装置２９のＣＰＵ３０は、信号発生装置２７に対し
て加熱条件を出力する（ステップＳ１２０３）。ここで
加熱条件とは、被検査体２０に熱負荷を与える時間およ
びその繰り返し回数を与えるものである。なお、振幅は
一定値とし、デューティサイクルは５０％としている。

【００８４】前記加熱条件は、信号発生装置２７に与え
られた後、波形信号に変換されてリレー装置２５に出力
される。リレー装置２５は、入力した波形信号に基づい
てヒーター２１を作動させる。これにより、所定の加熱
条件で被検査体２０に熱負荷を与える。

【００８５】所定の加熱条件で加熱・加熱停止を行いつ
つ、赤外線カメラ２３を用いて、特に加熱停止期間にお
ける被検査体２０の表面温度を計測する。この計測デー
タは、接続されたコンピュータ装置２９に出力され、ハ
ードディスク３５等に記録される（ステップＳ１２０
４）。この計測処理を所定時間毎に繰り返すことによ
り、加熱停止期間における、計測時刻毎の表面温度の計
測データを取得する。なお、計測データは、被検査体２
０であるコンクリート構造物における測定領域の各単位
領域毎の表面温度データである。

【００８６】所定の繰り返し回数において上記の処理を
行った後、計測を終了し、設定された範囲において加熱
期間を変更して（ステップＳ１２１０）、ステップＳ１
２０３から同様の処理を繰り返す（ステップＳ１２０
５，ＮＯ）。なお、本実施形態においては、加熱・加熱
停止を行う繰り返し回数を１回としている。

【００８７】設定された範囲の加熱条件での計測を終了
すると（ステップＳ１２０５，ＹＥＳ）、ＣＰＵ３０
は、計測した各加熱期間において、計測データの解析処
理を行う（ステップＳ１２０６）。なお、ステップＳ１
２０６に示す計測データの解析処理は、第１の実施形態
の図４に示した処理と同様である。

【００８８】各加熱期間における計測データの解析処理
を終えたＣＰＵ３０は、時刻Ｔにおける位相差Ｐ_Tｉを
各領域について呼び出し、これに基づいて欠陥の有無を
判断する。さらに、ＣＰＵ３０は、欠陥であると判断し
た領域の位相差を示す相関データに基づいて、当該欠陥
の存在する深さを判定する（ステップＳ１２０７）。す
なわち、各領域の位相差と、加熱期間と欠陥深さの関係
を示した参照テーブル１２０とを参照して、欠陥を示し
ていると判断した領域の深さを判定する。

【００８９】次に、ＣＰＵ３０は、計測領域全体の画像
データを生成し（ステップＳ１２０８）、図１０に示す
画像データをディスプレイ３３に出力する（ステップＳ
１２０９）。なお、本実施形態においては、各画面にお
いて欠陥部分の深さの値が同時に表示されているものと
する（図示せず）。

【００９０】また、ステップＳ１２０７において判定し
た欠陥深さを利用して、図１３に示すような、欠陥形状
の推定画面を同時に表示してもよい。これにより、欠陥
部位における定量的な情報を画像データとして表示さ
せ、欠陥検査における検査結果の確認が容易となり、特
別な判断知識を有していない者であっても内部欠陥を見
いだすことができる。なお、図１３においては、欠陥部
位を二次元的に表現しているが、三次元形状として表現
してもよい。これにより、より詳細な欠陥に関する情報
を取得することができる。

【００９１】３．その他の実施形態 上記実施形態においては、被検査体１としてコンクリー
ト材料を使用しているが、例えば、ＣＦＲＰなどの低熱
伝導性材料から構成された複合材料における欠陥検査に
も本発明は適用可能である。

【００９２】上記実施形態においては、加熱・加熱停止
を行う繰り返し回数を１回としているが、被検査体の性
質によっては複数回繰り返してもよい。なお、この場
合、被測定物表面における熱源の反射が影響しなけれ
ば、加熱・加熱停止期間の両期間における温度変動を連
続して計測すればよい。

【００９３】上記実施形態においては、欠陥部位を求め
る際の特徴量として、計測データから得られる波形と所
定の参照波形との位相差を用いたが、他の指標を特徴量
として用いてもよい。例えば、計測データの時間変化に
おける温度勾配データ、当該温度勾配データの時間変化
データ、計測データについてフーリエ解析を行った場合
の周波数成分データ、計測データ波形のピーク値または
当該ピーク値への到達時間などを特徴量としてもよい。

【００９４】さらに、これらの特徴量の比較を行う際
に、各計測データと所定の参照波形との相関処理によっ
て計測データ同士を間接的に比較しているが、各計測デ
ータを直接的に比較してもよい。例えば、各計測データ
のピーク値を比較すること等がこれに該当する。

【００９５】上記実施形態においては、加熱期間と欠陥
深さの関係テーブルを使用して欠陥部位にかかる定量的
な情報を取得しているが、さらに欠陥厚さを加えた関係
テーブルを使用してもよい。この場合、より精度の高い
欠陥検出が可能となる。

【００９６】上記実施形態においては、欠陥検査制御装
置１０をコンピュータ装置２９および信号発生装置２７
から構成したが、当該欠陥検査制御装置１０を、加熱制
御手段１１およびデータ記録手段１３を実現するデータ
収集装置と欠陥判断手段１５を実現する欠陥判断装置と
を、それぞれ別の装置から構成してもよい。例えば、通
信回線を利用してこれらの装置を接続することで、欠陥
検査における遠隔操作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による欠陥検出システム
の機能ブロック図を示す図である。

【図２】この発明の一実施形態による欠陥検出システム
を実現する装置の構成図を示す例である。

【図３】この発明の一実施形態によるコンピュータ装置
のハードウェア構成図を示す例である。

【図４】欠陥検査制御装置におけるフローチャートを示
す図である。

【図４ａ】加熱制御のための信号と、被検査体の表面に
おける温度変動曲線との関係を示す図である。

【図５】計測データの解析処理におけるフローチャート
を示す図である。

【図６】人工欠陥（Ｂ）と、この人工欠陥を計測したと
きの画像データの表示画面の例（Ａ）である。

【図７】計測領域の単位領域における計測データと参照
波形との位相差をグラフで示した例である。

【図８】加熱期間を変更して、人工欠陥を計測したとき
の画像データの表示画面の例である。

【図９】欠陥の深さ毎に、加熱期間と位相差との関係を
示した参照テーブルの例である。

【図１０】加熱期間を変更して、内部欠陥をもつコンク
リート構造物を計測したときの画像データの表示画面の
である。

【図１１】計測したコンクリート構造物の内部欠陥部分
を、採取したときの例である。

【図１２】参照テーブル使用時の欠陥検査制御装置にお
けるフローチャートを示す図である。

【図１３】欠陥部位にかかる定量的な情報に基づいて、
欠陥の形状を推定した画面の例である。

【符号の説明】

１０・・・欠陥検査制御装置 １１・・・加熱制御手段 １３・・・データ記録手段 １５・・・欠陥判断手段 １７・・・加熱装置 １９・・・温度計測器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000130374 株式会社コンステック 大阪府枚方市大垣内町１丁目１番３号 (72)発明者 阪上 ▲隆▼英 大阪府高槻市日吉台四番町20−31 (72)発明者 中村 士郎 東京都千代田区六番町六番地28 住友大阪 セメント株式会社内 (72)発明者 川島 恭志 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番55 号 株式会社中研コンサルタント内 (72)発明者 込山 貴仁 奈良県香芝市今泉643−17 Ｆターム(参考） 2G040 AA05 AA07 AB08 BA02 BA14 BA16 BA26 CA02 CA12 CA22 CA23 DA06 DA12 EA01 EB02 EC04 HA02 HA06 HA11 HA16 2G051 AA90 AB02 AB06 BA06 CA04 EA12 EA14 EB01 FA10 2G066 AC09 BB02 BC15 BC21 CA02 CA04 CA20

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査体の表面に対し計測領域全面にわた
   り同時に加熱を行い、 少なくとも前記加熱を停止した後の加熱停止期間におい
   て、 前記計測領域の各単位領域について、表面温度の時間変
   化を計測し、 各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各
   単位領域間の相対的相違に基づいて、当該被検査体にお
   ける欠陥を見いだすことを特徴とする欠陥検査方法。
2. 【請求項２】請求項１の欠陥検査方法において、 前記被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたもので
   あることを特徴とするもの。
3. 【請求項３】請求項１または２の欠陥検査方法におい
   て、 各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各
   単位領域間の相対的相違に基づいて、当該被検査体にお
   ける欠陥の位置を特定することを特徴とするもの。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの欠陥検査方法に
   おいて、 各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各
   単位領域間の相対的相違を、視覚的に認識可能な画像と
   して提示することを特徴とするもの。
5. 【請求項５】請求項４の欠陥検査方法において、 前記相対的相違は、各単位領域における表面温度の時間
   変化による波形および所定の波形における特徴量の比較
   に基づいて決定されることを特徴とするもの。
6. 【請求項６】請求項５の欠陥検査方法において、 前記特徴量の比較は、各単位領域における表面温度の時
   間変化による波形と所定の波形との両波形の相関を示す
   特定値、または、両波形の位相の差に基づいて行うこと
   を特徴とするもの。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかの欠陥検査方法に
   おいて、 加熱と加熱停止を所定期間で行うとともに、前記所定期
   間を変更して計測し、各単位領域間の相対的な温度変化
   の相違が顕著となった所定期間に基づいて欠陥の深さを
   推定することを特徴とするもの。
8. 【請求項８】請求項７の欠陥検査方法において、 さらに、予め欠陥の深さと所定期間とを対応付けたテー
   ブルに基づいて、欠陥の深さを推定することを特徴とす
   るもの。
9. 【請求項９】被検査体の表面に対し計測領域全面にわた
   り同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行
   う加熱制御手段と、 加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して
   各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段
   と、 記録された温度データに基づいて、各単位領域における
   表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的
   相違を検出して、被検査体における欠陥を判断する欠陥
   判断手段と、 を備えたことを特徴とする欠陥検査制御装置。
10. 【請求項１０】被検査体の表面に対し計測領域全面にわ
    たり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を
    行う加熱制御手段と、 加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して
    各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段
    と、 を備えたことを特徴とする欠陥検査のためのデータ収集
    装置。
11. 【請求項１１】被検査体の表面の加熱停止後において記
    録された計測領域の各単位領域の温度データに基づい
    て、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前
    記各単位領域間の相対的相違を検出し被検査体における
    欠陥を判断する欠陥判断手段、 を備えたことを特徴とする欠陥検査のための欠陥判断装
    置。