JP2004325408A - 赤外線映像検査装置および赤外線映像検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】赤外線映像検査装置10は、加熱源11と、赤外線反射面を有する遮蔽体16と、赤外線カメラ12と、赤外線カメラ12に信号ケーブル14を介して接続した赤外線映像信号処理部22を有する信号処理系13とを具備する。そして、検査対象物20に前記赤外線反射面を向けて遮蔽体16を位置決めし、加熱源11は検査対象物20を加熱する一方、赤外線カメラ12は加熱された検査対象物20から放射され遮蔽体16の赤外線反射面で反射した赤外線の強度を撮影して信号として赤外線映像信号処理部22に送信する。さらにこの赤外線映像信号処理部22において赤外線の信号を入力して解析することにより検査対象物20の温度分布を求め、この温度分布に基づいて検査対象物20の欠陥の有無並びに大きさを検出するように構成される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンのタービン翼等の複雑な形状の検査対象物を加熱して放射される赤外線の映像を分析することにより被膜剥離等の欠陥の有無を検査する赤外線映像検査装置および赤外線映像検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複雑な形状の検査対象物を加熱して放射される赤外線の映像を分析することにより欠陥の有無を検査する装置として図4に示す赤外線映像検査装置1がある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
従来の赤外線映像検査装置1は、検査対象物2を設置するための駆動可能な設置台3、検査対象物2を加熱する複数の加熱器4、4、加熱された検査対象物2が放射する赤外線を撮影する赤外線カメラ5、この赤外線カメラ5で撮影した赤外線の強度を画像表示し分析するための赤外線映像信号処理器6および赤外線カメラ5と検査対象物2との距離を測定する距離測定センサ7がコントローラ8に制御可能に接続された構成である。設置台3はコントローラ8で回転、傾斜角度、平行移動の制御が可能に構成される。
【0004】
赤外線映像検査装置1においては、設置台3に設置された検査対象物2は、距離測定センサ7、7の計測値を参照しつつコントローラ8で検査に最適な位置に配置される。さらに、加熱器4,4で検査対象物2を加熱し、加熱された検査対象物2から放射される赤外線を赤外線カメラ5で撮影し、信号として赤外線映像信号処理器6に送信する。
【0005】
ここで、検査対象物2の被膜下に剥離9が存在すると空気層が形成されて熱伝導率が小さくなるため、剥離9部においては健全な部位よりも高温となる。この高温部を赤外線映像信号処理器6において検出することにより、検査対象物2の被膜の剥離9の有無を検査する構成である。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−166910号公報(第4頁−第6頁、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の赤外線映像検査装置1においては、検査対象物2を設置台3上に運ぶ必要があり、タービンと一体化したタービン翼等の移動あるいは輸送が困難な検査対象物2の場合には分解作業が発生する一方、設置台3は位置制御機構の上に検査対象物2を設置する構造であるため、タービン翼等の大型で重量が重い検査対象物2を検査するために設置台3の耐荷重を大きくする必要が発生する。このため、製造コストおよび運転コストの増加に繋がる。
【0008】
さらに、加熱器4,4の位置を制御することができないため、検査に最適な加熱条件を設定するのに多大な時間を要する。
【0009】
また、赤外線で計測した検査対象物2の被膜の剥離9のデータから、被膜の寿命を有効に推定する機能および手順が必要である。
【0010】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、検査対象物を分解あるいは移動することなくより安価に欠陥を検査することができる赤外線映像検査装置および赤外線映像検査方法を提供することを目的とする。
【0011】
また、本発明の他の目的は、より容易に検査対象物の加熱条件を設定することができる赤外線映像検査装置および赤外線映像検査方法を提供することである。
【0012】
また、本発明の他の目的は、検査対象物の欠陥の検査に加え、その後の欠陥の進展量を予測可能な赤外線映像検査装置および赤外線映像検査方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る赤外線映像検査装置は、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、加熱源と、赤外線反射面を有する遮蔽体と、赤外線カメラと、この赤外線カメラに信号ケーブルを介して接続した赤外線映像信号処理部を有する信号処理系とを具備し、検査対象物に前記赤外線反射面を向けて前記遮蔽体を位置決めし、前記加熱源は前記検査対象物を加熱する一方、前記赤外線カメラは加熱された前記検査対象物から放射され前記遮蔽体の赤外線反射面で反射した赤外線の強度を撮影して信号として前記赤外線映像信号処理部に送信し、さらにこの赤外線映像信号処理部において赤外線の信号を入力して解析することにより前記検査対象物の温度分布を求め、この温度分布に基づいて前記検査対象物の欠陥の有無並びに大きさを検出するように構成したことを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明に係る赤外線映像検査方法は、上述の目的を達成するために、請求項10に記載したように、加熱源と、赤外線反射面を有する遮蔽体と、赤外線カメラと、この赤外線カメラに信号ケーブルを介して接続した赤外線映像信号処理部を有する信号処理系とを設け、検査対象物に赤外線反射面を向けて前記遮蔽体を位置決めするステップと、前記加熱源により前記検査対象物を加熱するステップと、前記赤外線カメラで、加熱された前記検査対象物から放射され前記遮蔽体の赤外線反射面で反射した赤外線の強度を撮影して信号として前記赤外線映像信号処理部に送信するステップと、さらにこの赤外線映像信号処理部において赤外線の信号を入力して解析することにより前記検査対象物の温度分布を求め、この温度分布に基づいて前記検査対象物の欠陥の有無並びに大きさを検出するステップとを有することを特徴とする方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係る赤外線映像検査装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【0016】
図1は本発明に係る赤外線映像検査装置10の第1の実施形態を示す構成図である。
【0017】
赤外線映像検査装置10は、加熱源11を設けた赤外線カメラ12に信号処理系13を信号ケーブル14を介して接続した構成である。
【0018】
加熱源11は、赤外線カメラ12のレンズ近傍に設けられ、さらにこの加熱源11には、例えば4本の支持脚を有する支持脚構造の遮蔽体固定治具15を介して遮蔽体16が設けられる。この遮蔽体固定治具15により、赤外線カメラ13、加熱源11および遮蔽体16の各距離および位置関係が常に一定の位置関係、配置関係を有するように調整されて固定される。
【0019】
遮蔽体16は錐体筒状、例えば角筒状に形成され一方の開口部の大きさは他方の開口部よりも小さい形状に構成される。そして、遮蔽体16は大きい側の開口部が赤外線カメラ12側を向くように設置される。
【0020】
一方、赤外線映像検査装置10の検査対象物であるタービン翼17は、タービン軸18の周方向に沿って整列して植設される。各タービン翼17は、翼表面となる凹面状の腹側19と凸面状の背側20とをそれぞれ有する。さらに、各タービン翼17の腹側19と背側20の全面には、被膜21が被覆される。
【0021】
すなわち、赤外線映像検査装置10の検査対象物は被膜21により被覆されたタービン翼17であり、検査対象となる欠陥は、被膜21の剥離である。
【0022】
そして、赤外線映像検査装置10は、赤外線カメラ12、加熱源11および遮蔽体16が遮蔽体固定治具15により一体構造物に構成され、遮蔽体16はタービン翼17を覆う位置に配置される。すなわち、角筒状の遮蔽体16は小さい開口部側がタービン翼17の根元側であるタービン軸18側に、大きい開口部側がタービン翼17の先端側になる向きとされて、遮蔽体16の角筒状内部にタービン翼17が収納される位置とされる。
【0023】
また、赤外線カメラ12に設けられる加熱源11は、タービン翼17に熱を与えて加熱し、加熱されたタービン翼17から赤外線を発生させる機能を有する。タービン翼17を加熱する方法としては、加熱源11から強制的に高温空気をタービン翼17に吹き付ける方法、加熱源11の温度が上昇して空気の自然対流による熱伝達を利用する方法あるいは電磁波をタービン翼17に照射して加熱する方法等の方法があるがタービン翼17の加熱が可能であれば方法は任意である。
【0024】
一方、角筒状の遮蔽体16の各内面はアルミニウム合金により形成されて赤外線反射面16aとされ、この赤外線反射面16aにより、タービン翼17が発生した赤外線を効果的に赤外線カメラ12に向けて、反射させるように構成される。
【0025】
次に赤外線カメラ12に接続される信号処理系13の構成について説明する。
【0026】
信号処理系13は、赤外線映像信号処理部22と、欠陥面積算出部の一例である剥離面積算出部23と、欠陥進展予測部の一例である剥離進展予測部24とが直列に信号ケーブル14を介して接続され、さらに赤外線映像信号処理部22に信号ケーブル14を介してコントローラ25を接続した構成である。
【0027】
そして、赤外線カメラ12は信号処理系13の赤外線映像信号処理部22に信号ケーブル14を介して接続される。
【0028】
この赤外線映像信号処理部22は、赤外線カメラ12からの信号に基づき、赤外線の強度からタービン翼17表面に施された被膜21の温度分布を求めて画像表示する機能を有する。
【0029】
一方、信号処理系13の剥離面積算出部23は、赤外線映像信号処理部22が求めたタービン翼17表面の被膜21の温度分布に基づいて、検査対象物の欠陥の射影面積である剥離面積を算出する機能を有する。
【0030】
さらに、信号処理系13の剥離進展予測部24は、予め計算したタービン翼17表面の被膜21の温度応力解析結果と、剥離面積算出部23が算出したタービン翼17表面の被膜21の剥離面積とを比較して被膜21の脱落面積進展速度を計算し、次にタービン翼17表面の被膜21を検査するまでの間の剥離進展量を予測する機能を有する。
【0031】
また、コントローラ25からは、赤外線映像信号処理部22を介して加熱源11から発生する熱量および赤外線カメラ12と一体となった加熱源11および遮蔽体16の位置を制御することができる。
【0032】
次に、赤外線映像検査装置10の作用について説明する。
【0033】
まず、加熱源11からの加熱作用により遮蔽体16内に熱が放射され、タービン翼17とともにタービン翼17表面の被膜21が加熱される。
【0034】
タービン翼17に被膜21の剥離部位が存在すると、この剥離部位においては被膜21とタービン翼17との間に空気の層が形成される。空気の熱伝導率は、タービン翼17および被膜21の熱伝導率よりも小さいため、空気層においては熱の伝導速度がタービン翼17および被膜21における伝導速度よりも遅くなる。
【0035】
このため、加熱源11からタービン翼17および被膜21に照射された熱は、被膜21からタービン翼17内部に向かって熱伝導するが、空気層が被膜21とタービン翼17との間に介在する剥離部位では、剥離していない健全な部位に比べて熱の移動速度が遅く温度が高くなる。
【0036】
従って、タービン翼17の表面の被膜21を均一に加熱すると、タービン翼17から被膜21の剥離が存在する部位の温度は、剥離が存在しない部位よりも高くなる。このため、タービン翼17の被膜21から、その温度に応じた強度で赤外線が発生し、放射される。発生した赤外線を赤外線カメラ12により検出することによりタービン翼17の被膜21の温度分布を得ることができ、得られたタービン翼17の被膜21の温度分布を解析することによりタービン翼17の被膜21の剥離の有無を検査することができる。
【0037】
すなわち、タービン翼17の被膜21の温度分布において高温となる部位に剥離が存在することになり、この高温部位の広がり程度からタービン翼17の被膜21の剥離の有無および大きさを検出することができる。
【0038】
そして、加熱源11により加熱されたタービン翼17の被膜21からは、赤外線が発生する。この赤外線は、角筒状の遮蔽体16内部の赤外線反射面16aで反射して赤外線カメラ12で検出される。さらに、この赤外線カメラ12において得られた赤外線は電気信号として赤外線映像信号処理部22に送信される。
【0039】
赤外線映像信号処理部22では、タービン翼17の被膜21から放射された赤外線の強度が画像表示される。
【0040】
図2は、図1に示す信号処理系13の赤外線映像信号処理部22において画像表示される赤外線カメラ12で撮影したタービン翼17の被膜21から放射される赤外線の写影を示す模式図である。
【0041】
図2に示すように中央付近には、タービン翼17のタービン軸18の周方向を向く翼形状の側面から放射される赤外線の写影が赤外線映像信号処理部22において画像表示される。
【0042】
ところで、遮蔽体16は角筒状であるため、遮蔽体16内に照射された赤外線は遮蔽体16内部(内表面)の各赤外線反射面16aから反射される。従って、タービン翼17表面の被膜21から放射される赤外線は遮蔽体16内部の各赤外線反射面16aから反射した赤外線の写影30となってそれぞれ画像表示される。
【0043】
例えば、図2に示すようにタービン翼17の背側20から放射された赤外線は遮蔽体16内部の3つの面で反射し、各赤外線の写影30はタービン翼17の周囲にそれぞれ画像表示される。すなわち、タービン翼17の背側20は3つの部位に分割されて各赤外線の写影30が得られる。
【0044】
ここで、赤外線映像信号処理部22において画像表示された赤外線の写影30は、温度に依存して変化するため、温度分布の画像表示と同等である。そして、タービン翼17から被膜21が剥離している部位が存在すると、この部位は他の部位よりも高温として表示される。
【0045】
従って、タービン翼17の表面の温度分布から高温部を検出することで剥離の有無および大きさを判定することができる。さらに、タービン翼17の表面の温度分布に高温部が存在するときは、高温部位の面積を求めることで被膜21の剥離面積を求めることができる。
【0046】
そこで、赤外線映像信号処理部22において赤外線の写影30として画像表示されたタービン翼17の表面の温度分布は、電気信号として剥離面積算出部23に送られる。そして、この剥離面積算出部23において、タービン翼17の表面の温度分布から高温部を検出して被膜21の剥離の有無を検出し、さらに検出した高温部の面積を求めることで被膜21の剥離面積が求められる。
【0047】
この際、タービン翼17の表面の高温部は画像処理されて表示される。この画像処理の方法としては、タービン翼17の被膜21の温度勾配を求め、画像上において被膜21の剥離と判断される温度のエッジを抽出して実施される。すなわち、剥離面積算出部23において剥離面積を算出するために、高温部はより高精度化されて画像表示され剥離の検査が実施される。
【0048】
ただし、このタービン翼17の表面の温度分布は、タービン翼17の根元付近31と先端付近32とでは画像表示される面積が異なる。すなわち、タービン翼17の検査面である腹側19および背側20は曲面形状であり、かつ遮蔽体16内部の平面からタービン翼17の表面上の各部位までの距離が一定でないため、タービン翼17から放射される赤外線の写影30は曲面の曲率に応じて拡大あるいは縮小される。
【0049】
しかし、一体に固定された赤外線カメラ12、加熱源11、遮蔽体16の位置関係が一定とし、加熱条件、赤外線の反射条件等の条件を常に同一とすれば、検査対象となるタービン翼17が異なっても同じ条件で検査が可能となる。
【0050】
このため、予め実際のタービン翼17の表面積である被膜21の面積と、赤外線映像信号処理部22において画像表示された写影30の面積との伸縮比である拡大率あるいは縮小率がデータベース化され剥離面積算出部23に記憶される。そして、剥離面積算出部23におけるタービン翼17の表面の温度分布の画像処理の結果、高温部が存在するときはその面積が求められ、データベースに基づいて高温部の面積が補正されて実際のタービン翼17の高温部である被膜21の剥離面積が求められるように構成される。
【0051】
さらに、剥離面積算出部23で得られたタービン翼17の被膜剥離面積は、剥離進展予測部24に送信される。この剥離進展予測部24では、剥離面積算出部23から受信したタービン翼17の被膜剥離面積と、あらかじめ計算して得られたタービン翼17の被膜21の温度応力解析結果とが照合される。そして、被検査部であるタービン翼17の被膜剥離面積の温度応力による増加速度が計算され、次回の検査までの期間における剥離面積の増加量すなわち剥離面積の進展量が予測される。
【0052】
このために、剥離進展予測部24は被膜損傷データベースを具備する。この被膜損傷データベースには、剥離進展予測支援データが保存される。この剥離進展予測支援データは、過去の検査から得られた実際のタービン翼17の被膜21の剥離による損傷状態の検査記録あるいは遮熱コーティング等の被膜21を施工した試験片を使用した熱機械疲労試験、熱サイクル試験、酸化試験の試験データ等の剥離進展予測に必要な情報により構成される。
【0053】
過去のタービン翼17の損傷状態の検査記録は、プラント運転環境の損傷状態を把握するために定期的に蓄積され保存される記録である。
【0054】
また、熱機械疲労試験の試験データから、一定の温度応力条件下での被膜21の剥離面積の進展量や損傷挙動を把握することができる。
【0055】
そして、剥離進展予測部24において、この被膜損傷データベースを参照して一定の温度応力条件下における遮熱コーティング等の被膜21の剥離面積の進展量をより高精度に計算して予測することができる。
【0056】
ところで、タービン翼17の被膜21の表面には施工時には引張応力が残留しているが、タービンの運転による熱履歴に伴い応力緩和が起こるため、被膜21の表面残留応力は徐々に低下する傾向を示す。さらに、耐食合金層上に形成される酸化層も被膜21の表面残留応力を低下させる。従って、タービンの運転時間および起動停止回数の増加とともに、タービン翼17の被膜21の表面残留応力は低下する。
【0057】
このため、タービン翼17の被膜21の表面残留応力の変化に伴い剥離進展予測部24において予測する剥離面積の進展量に誤差が発生する。
【0058】
そこで、剥離進展予測部24では、タービン翼17の検査部位の残留応力による誤差が補正される。まずタービン翼17において被膜21の剥離が検出された部位の被膜21の表面残留応力を計測する。この表面残留応力の計測方法としてはX線を用いた手法が有効である。
【0059】
次に、計測された被膜21の表面残留応力値から、被膜21とタービン翼17の基材との界面に作用する界面応力を推定する。耐酸化または耐熱被膜21内の残留応力は表面で最も高く、タービン翼17の基材との界面で最も低くなる応力勾配が存在する。
【0060】
そこで、被膜21内の界面応力の応力勾配は、あらかじめ実験および製造シミュレーションによる解析により求められて剥離進展予測部24に保存され、被膜21の表面残留応力から被膜21とタービン翼17の基材との界面応力を推定できるように構成される。
【0061】
そして、推定された被膜21とタービン翼17の基材との界面応力に基づいて、被膜剥離面積の進展量が予測される。被膜21とタービン翼17の基材との界面応力は被膜剥離と密接な相関があるため、この界面応力が明らかになれば被膜剥離面積の進展量をより精度よく予測することが可能となる。
【0062】
すなわち、赤外線映像検査装置10は、検査対象であるタービン翼17をタービン軸18に植設した状態で、加熱源11からタービン翼17に熱を与え、タービン翼17の表面の被膜21から発生する赤外線の写影30から温度分布を求めて被膜21の剥離の有無および剥離面積を計測して検査する構成である。
【0063】
また、剥離進展予測部24において、タービン翼17の被膜剥離面積とあらかじめ計算して得られたタービン翼17の被膜21の温度応力解析結果とが照合されて剥離増加速度が計算され、さらにこの剥離増加速度と過去の検査記録、熱機械疲労試験の試験データおよび被膜21内の界面応力を参照して剥離の進展量を予測する構成である。
【0064】
従来の赤外線映像検査装置1においては、複雑な形状の検査対象物2の被膜剥離9等の欠陥を検査するために、検査対象物2と赤外線カメラ5との距離を計測する距離測定センサ7、7を設け、さらに検査対象物2を設置する設置台3を回転、傾斜角度、平行移動の制御が可能となるように構成した。
【0065】
しかし、従来の赤外線映像検査装置1においては、検査対象物2を設置台3上に移動して運ぶ必要がある。このため、タービン翼17等のように重量物と一体化された検査対象物2については、分解作業が必要となり適用が困難であった。
【0066】
さらに、タービン翼17を分解したとしても、重量およびサイズが大きく検査対象物2の設置台3を移動制御可能に構成しかつ耐荷重とともにサイズを大きくする必要が生じた。このため、赤外線映像検査装置1の製造コストおよび運転コストの増加に繋がるという問題があった。
【0067】
また、従来の赤外線映像検査装置1においては、加熱器4、4は移動及び制御可能な構成とされていなかった。このため、検査対象物2の検査に最適な加熱条件の設定が困難であり、多大な時間を要した。さらに、検査対象物2から放射される赤外線により被膜剥離の有無および大きさを検査することができるが、被膜21の寿命を推定することはできなかった。
【0068】
しかし、赤外線映像検査装置10では、タービン翼17等の大型で重量が大きい検査対象物であっても、赤外線カメラ5とともに加熱源11が移動して位置決めされるため、検査対象物を分解あるいは移動させることなく被膜剥離を検査することができる。さらに、設置台3が不要となりより安価に赤外線映像検査装置10を構成することができる。
【0069】
また、赤外線映像検査装置10では、赤外線を照射して撮影するための赤外線カメラ12、加熱源11および遮蔽体16の位置関係が一定であるため、加熱条件が発生熱量を除いて常に同一となり剥離判定の精度および剥離面積の算出精度を向上させることができる。
【0070】
さらに、赤外線映像検査装置10では、検査対象物であるタービン翼17の被膜剥離面積とあらかじめ計算して得られた被膜21の温度応力解析結果とを照合することで剥離増加速度を計算することができる。そして、この剥離増加速度と過去の被膜21の剥離に関する検査記録、熱機械疲労試験の試験データおよび被膜21内の界面応力を参照して剥離の進展量すなわち被膜21の寿命を予測することができる。
【0071】
尚、遮蔽体16は、袋状に形成してタービン翼17を覆いかつ赤外線カメラ12に向けて適宜開口部を設ける構成、断面矩形の板状あるいは平板に構成しても良く、赤外線反射面を具備し、赤外線を反射させることが可能となる形状であればよい。
【0072】
さらに、遮蔽体16および加熱源11は赤外線カメラ12と一体に構成せずに個別に設け、各構成ごとに位置決めを行うように構成してもよい。
【0073】
また、遮蔽体16の材質はアルミニウム合金に限らずセラミックス、金属箔を接着したガラス等の所要の強度を有し、かつ赤外線を反射することが可能な材料により構成してもよい。
【0074】
また、信号処理系13の赤外線映像信号処理部22、剥離面積算出部23、剥離進展予測部24およびコントローラ25は一体に構成してもよく、必要がない構成は具備しなくてもよい。
【0075】
図3は本発明に係る赤外線映像検査装置の第2の実施形態を説明するためのタービン翼17の被膜21近傍の断面拡大図である。
【0076】
図3に示す赤外線映像検査装置10Aの構成は図1に示す赤外線映像検査装置10に対し、赤外線カメラ12のレンズ先端にカットフィルタを設けた構成が相違する。その他の構成および機能については同等であるため図示を省略する。
【0077】
赤外線映像検査装置10Aの検査対象であるタービン翼17は、基材40の表面を被膜21で覆う構成である。
【0078】
ここで、タービン翼17から放射される赤外線には、タービン翼17の被膜21表面から放射される赤外線X1に限らず、タービン翼17の基材40と被膜21との界面41から放射される赤外線X2も存在する。この界面から放射される赤外線X2は、被膜21表面から放射される赤外線X1と波長が異なる。
【0079】
また、タービン翼17の基材40と被膜21との界面から放射される赤外線X2は、界面に酸化層が形成されると放射量が変わる。このため、この界面から放射される赤外線X2を赤外線カメラ12で計測することにより、界面に形成された酸化層の厚さを推定することができる。
【0080】
そこで、赤外線映像検査装置10Aにおいては、赤外線カメラ12のレンズ先端にカットフィルタが取り付けられる。このカットフィルタの作用により、タービン翼17の被膜21表面から放射される赤外線X1と波長が異なる界面からの赤外線X2を計測することが可能となる。
【0081】
タービン翼17の基材40と被膜21との界面41に形成された酸化層の厚さの計測は、被膜21の表面にコイルを置いて交流電流を流し、このコイルのインピーダンスの変化量を計測して算出される。ただし、試験により予め界面からの赤外線X2の放射量と酸化層の厚さとの関係を求めて酸化層の厚さを計算する方法や熱伝導率等の物性値の変化に基づいて理論的に酸化層の厚さを予測する方法としてもよい。
【0082】
すなわち、赤外線映像検査装置10Aは図1に示す赤外線映像検査装置10の赤外線カメラ12のレンズ先端にカットフィルタを取り付け、タービン翼17の基材40と被膜21との界面41から放射される赤外線X2を計測することで、界面に形成された酸化層の厚さを推定する構成である。
【0083】
タービン翼17の基材40と被膜21との界面41に形成された酸化層は、体積変化を伴うため、被膜21と基材40との界面41の内部応力を変化させて被膜剥離の進展に影響を及ぼす。従って、この酸化層の厚さを定量化することにより、剥離進展予測部24で推定する被膜剥離面積の進展量を補正して高精度化することができる。
【0084】
尚、赤外線映像検査装置10、10Aにおいては、検査対象物をタービン翼17としたが、その他の複雑な形状である検査対象物としてもよい。
【0085】
また、赤外線映像検査装置10、10Aにおいては、検査対象をタービン翼17の基材40と被膜21との剥離としたが、剥離に限らず空孔、空洞、割れ等の検査対象物内部の欠陥を検査して、欠陥の射影面積を測定することも可能である。
【0086】
【発明の効果】
本発明に係る赤外線映像検査装置および赤外線映像検査方法においては、加熱源と、赤外線カメラを位置決めし、かつ遮蔽体の赤外線反射面により検査対象物から放射される赤外線を効果的に赤外線カメラに向けて反射する構成であるため、検査対象物を分解あるいは移動することなくより安価に欠陥を検査することができる。
【0087】
また、加熱源と遮蔽体とを赤外線カメラに固定し、一体に構成することにより容易に検査対象物の加熱条件を設定することができる。
【0088】
また、剥離進展予測部を設けることにより、検査対象物の欠陥の検査に加え、剥離進展予測支援データを参照して、所定時間経過後の欠陥の進展量を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る赤外線映像検査装置の第1の実施形態を示す構成図。
【図2】図1に示す信号処理系の赤外線映像信号処理部において画像表示される赤外線カメラで撮影したタービン翼の被膜から放射される赤外線の写影を示す模式図。
【図3】本発明に係る赤外線映像検査装置の第2の実施形態を説明するためのタービン翼の被膜近傍の断面拡大図。
【図4】従来の赤外線映像検査装置の構成図。
【符号の説明】
10,10A…赤外線映像検査装置、11…加熱源、12…赤外線カメラ、13…信号処理系、14…信号ケーブル、15…遮蔽体固定治具、16…遮蔽体、16a…赤外線反射面、17…タービン翼、18…タービン軸、19…腹側、20…背側、21…被膜、22…赤外線映像信号処理部、23…剥離面積算出部、24…剥離進展予測部、25…コントローラ、30…写影、31…根元付近、32…先端付近、40…基材、41…界面、X1、X2…赤外線。
Claims (13)
- 加熱源と、赤外線反射面を有する遮蔽体と、赤外線カメラと、この赤外線カメラに信号ケーブルを介して接続した赤外線映像信号処理部を有する信号処理系とを具備し、検査対象物に前記赤外線反射面を向けて前記遮蔽体を位置決めし、前記加熱源は前記検査対象物を加熱する一方、前記赤外線カメラは加熱された前記検査対象物から放射され前記遮蔽体の赤外線反射面で反射した赤外線の強度を撮影して信号として前記赤外線映像信号処理部に送信し、さらにこの赤外線映像信号処理部において赤外線の信号を入力して解析することにより前記検査対象物の温度分布を求め、この温度分布に基づいて前記検査対象物の欠陥の有無並びに大きさを検出するように構成したことを特徴とする赤外線映像検査装置。
- 前記遮蔽体は、遮蔽体固定治具を介して前記赤外線カメラに固定される一方、前記加熱源は前記赤外線カメラに固定され、三者一体に構成されることを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 前記信号処理系に欠陥面積算出部を設け、この欠陥面積算出部は、前記赤外線映像信号処理部から前記検査対象物の温度分布を得て、この温度分布に基づいて、前記検査対象物の欠陥の射影面積を計算するように構成したことを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 前記信号処理系に欠陥面積算出部を設け、この欠陥面積算出部には予め前記検査対象物の各部位の実際の表面積と前記赤外線カメラで撮影した写影の面積との伸縮比が記憶される一方、前記赤外線映像信号処理部から前記検査対象物の温度分布を得て、この温度分布と前記検査対象物の各部位の表面積の伸縮比に基づいて、前記検査対象物の欠陥の射影面積を補正して計算するように構成したことを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 前記信号処理系に欠陥面積算出部と欠陥進展予測部とを設け、前記欠陥面積算出部は前記赤外線映像信号処理部から前記検査対象物の温度分布を得て、この温度分布に基づいて、前記検査対象物の欠陥の射影面積を計算する一方、前記欠陥進展予測部は、前記検査対象物の温度応力解析を行い、得られた温度応力解析結果と前記検査対象物の欠陥の射影面積とを比較して、前記検査対象物の欠陥の射影面積の進展速度を計算するように構成したことを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 前記信号処理系に欠陥面積算出部と欠陥進展予測部とを設け、前記欠陥面積算出部は前記赤外線映像信号処理部から前記検査対象物の温度分布を得て、この温度分布に基づいて、前記検査対象物の欠陥の射影面積を計算する一方、前記欠陥進展予測部には予め剥離進展予測支援データが記憶され、前記検査対象物の温度応力解析を行って得られた温度応力解析結果と前記検査対象物の欠陥の射影面積とを比較して、前記検査対象物の欠陥の射影面積の進展速度を計算し、さらに前記剥離進展予測支援データを参照して、前記検査対象物の欠陥の射影面積の進展速度から所定時間経過後の前記検査対象物の欠陥の射影面積を予測するように構成したことを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 前記信号処理系にコントローラを設け、このコントローラにより前記加熱源が発生する熱量あるいは前記赤外線カメラの位置のうち少なくとも一方を制御可能に構成したことを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 前記検査対象物は、被膜で覆われた基材であり前記欠陥は被膜の剥離であることを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 前記検査対象物は、被膜で覆われた基材であり、また前記欠陥は被膜の剥離であり、さらに赤外線カメラにカットフィルタを設け、前記被膜と前記基材との界面から放射する赤外線の撮影をして、前記界面に形成された第三成分層の厚さを算出することができるように構成したことを特徴とする請求項1記載の赤外線映像検査装置。
- 加熱源と、赤外線反射面を有する遮蔽体と、赤外線カメラと、この赤外線カメラに信号ケーブルを介して接続した赤外線映像信号処理部を有する信号処理系とを設け、検査対象物に前記赤外線反射面を向けて前記遮蔽体を位置決めするステップと、前記加熱源により前記検査対象物を加熱するステップと、前記赤外線カメラで、加熱された前記検査対象物から放射され前記遮蔽体の赤外線反射面で反射した赤外線の強度を撮影して信号として前記赤外線映像信号処理部に送信するステップと、さらにこの赤外線映像信号処理部において赤外線の信号を入力して解析することにより前記検査対象物の温度分布を求め、この温度分布に基づいて前記検査対象物の欠陥の有無並びに大きさを検出するステップとを有することを特徴とする赤外線映像検査方法。
- 前記遮蔽体は、遮蔽体固定治具を介して前記赤外線カメラに固定される一方、前記加熱源は前記赤外線カメラに固定され、三者一体に構成されることを特徴とする請求項10記載の赤外線映像検査方法。
- 前記信号処理系に欠陥面積算出部を設け、この欠陥面積算出部で、前記赤外線映像信号処理部から前記検査対象物の温度分布を得て、この温度分布に基づいて、前記検査対象物の欠陥の大きさを計算することを特徴とする請求項10記載の赤外線映像検査方法。
- 前記検査対象物は、被膜で覆われた基材であり、また前記欠陥は被膜の剥離であり、さらに赤外線カメラにカットフィルタを設け、前記被膜と前記基材との界面から放射する赤外線の撮影をして、前記界面に形成された第三成分層の厚さを算出することを特徴とする請求項10記載の赤外線映像検査方法。
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---|---|---|---|---|
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CN111721810A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-09-29 | 中国民航大学 | 一种融合恒温加热箱的涡轮叶片缺陷红外检测系统 |
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