JP2015230253A - Optical nondestructive inspection method and optical nondestructive inspection apparatus - Google Patents

Optical nondestructive inspection method and optical nondestructive inspection apparatus Download PDF

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Naoki Matsumoto
直樹 松本
順 松本
Jun Matsumoto
順 松本
吉田 航也
Kouya Yoshida
航也 吉田
良太郎 瀬尾
Ryotaro Seo
良太郎 瀬尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical nondestructive inspection method and an optical nondestructive inspection apparatus which are capable of, more easily, in a shorter time, and more properly inspecting a pressure-welding state of pressure-welding parts of two work-pieces coupled to each other by pressure-welding but without being deposited, in which the pressure-welding part on one work-piece and the pressure-welding part on the other work-piece are configured of a conductive member.SOLUTION: The optical nondestructive inspection method includes: a heating step of setting a measurement spot SP on a surface of a work-piece, and irradiating the measurement spot with a heating laser using a heating laser source 21, infrared ray detection means 31, a correction laser source 71, correction laser detection means 71R, and control means 50; a temperature rise characteristics acquisition step of acquiring temperature rise characteristics of the measurement spot according to a temperature and a heating period of the measurement spot based on an infrared ray emitted from the measurement spot and reflectance rate of the correction laser; and a determination step of determining the quality of pressure-welding states including a contact area and a contact pressure on pressure-welding parts 91B, 92B based on the temperature rise characteristics.

Description

本発明は、溶着されることなく圧接にて結合された2つのワークの圧接部であって一方のワークにおける前記圧接部と他方のワークにおける前記圧接部とが互いに導電部材で構成された前記圧接部、における圧接状態を判定する光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置に関する。   The present invention provides the pressure contact portion of two workpieces joined by pressure welding without being welded, wherein the pressure contact portion in one workpiece and the pressure contact portion in the other workpiece are each formed of a conductive member. The present invention relates to an optical nondestructive inspection method and an optical nondestructive inspection apparatus for determining a pressure contact state in a section.

近年では、自動車や家電品等の用途に応じた大小さまざまな制御ユニットが開発され、当該制御ユニット内には種々の電子回路基板が用いられており、当該電子回路基板には、種々の接点等が組み付けられている。例えば図1に示すように、基板90には、銅箔や錫メッキ等の内壁91Bを有するスルーホール91が形成されており、当該スルーホール91に、プレスフィットピン92(接点)が挿入(圧入)される場合がある。この場合、スルーホール91の内壁91B(圧接部)は、銅箔や錫メッキ等の導電部材であり、プレスフィットピン92の弾性変形部92B(圧接部)も導電部材である。そしてプレスフィットピン92の弾性変形部92Bの外径は、内壁91Bの内径よりもやや大きく設定されている。プレスフィットピン92の弾性変形部92Bは、スルーホール91に挿入されると変形して外径が縮径し、弾性的な復元力にてスルーホール91の内壁91Bに対して圧接状態となる。この圧接状態における圧接部の接触面積と接触圧力が、当該圧接部における導電率に影響する。例えばプレスフィットピン92の弾性変形部92Bが異常な変形状態となってスルーホール91の内壁91Bとの接触面積が極端に小さい場合や、接触圧力が極端に低い場合では、導電率が低下して、所望する導電率を確保できない場合(導通不良となる場合)がある。また、プレスフィットピン92をスルーホール91に挿入した際、スルーホール91の内壁91Bが削られて所望する導電率を確保できない場合もある。そこで、スルーホール91内に挿入されたプレスフィットピン92の挿入状態や圧接状態を検査する種々の方法及び種々の装置が開示されている。   In recent years, control units of various sizes according to applications such as automobiles and home appliances have been developed, and various electronic circuit boards are used in the control units. Is assembled. For example, as shown in FIG. 1, a through hole 91 having an inner wall 91 </ b> B made of copper foil or tin plating is formed in the substrate 90, and a press-fit pin 92 (contact) is inserted into the through hole 91 (press-fit). ). In this case, the inner wall 91B (pressure contact portion) of the through hole 91 is a conductive member such as copper foil or tin plating, and the elastic deformation portion 92B (pressure contact portion) of the press-fit pin 92 is also a conductive member. The outer diameter of the elastic deformation portion 92B of the press-fit pin 92 is set to be slightly larger than the inner diameter of the inner wall 91B. The elastic deformation portion 92B of the press-fit pin 92 is deformed when inserted into the through hole 91 and the outer diameter thereof is reduced, and is brought into a pressure contact state with the inner wall 91B of the through hole 91 by an elastic restoring force. The contact area and the contact pressure of the pressure contact portion in this pressure contact state affect the conductivity at the pressure contact portion. For example, when the elastic deformation portion 92B of the press-fit pin 92 is in an abnormally deformed state and the contact area with the inner wall 91B of the through hole 91 is extremely small, or when the contact pressure is extremely low, the conductivity decreases. In some cases, desired conductivity cannot be ensured (conductivity failure occurs). Further, when the press-fit pin 92 is inserted into the through hole 91, the inner wall 91B of the through hole 91 may be shaved and the desired conductivity may not be ensured. Therefore, various methods and various apparatuses for inspecting the insertion state and press-contact state of the press-fit pin 92 inserted into the through hole 91 are disclosed.

例えば特許文献1には、プレスフィットピンの一部であって基板の挿入孔に挿入した際に基板からはみ出す位置に貫通孔である検査穴を形成しておき、基板の挿入孔にプレスフィットピンを挿入する前と、基板の挿入孔にプレスフィットピンを挿入した後で、検査穴の位置を検出して挿入状態の良否を判定する、プレスフィット端子の挿入状態検査装置が記載されている。なお、検出の際は、プレスフィットピンに発光部から光を照射して、透過画像または反射画像を撮像し、挿入前に撮像した画像中における検査穴の位置と、挿入後に撮像した画像中における検査穴の位置と、からプレスフィットピンの挿入状態を検査している。   For example, in Patent Document 1, an inspection hole which is a through hole is formed at a position which is a part of a press-fit pin and protrudes from the substrate when inserted into the insertion hole of the substrate. There is described a press-fit terminal insertion state inspection apparatus that detects the position of an inspection hole and determines whether the insertion state is good or not before inserting a press fit pin into a board insertion hole. At the time of detection, the press-fit pin is irradiated with light from the light emitting part to capture a transmission image or a reflection image, and the position of the inspection hole in the image captured before insertion and the image captured after insertion The insertion state of the press fit pin is inspected from the position of the inspection hole.

また特許文献2には、基板の挿入孔に挿入されたプレスフィットピンの先端に超音波発振機の振動子を当接し、当該プレスフィットピンの先端からの反射波を受信する反射波受信機と、挿入孔に対してプレスフィットピンの先端と反対側であってプレスフィットピンが圧接されている挿入孔と連続している導電体(プレスフィットピンが挿入されているスルーホールのランド)からの伝播波を受信する伝播波受信機と、を接続したプレスフィットピンの接合状態検査装置が記載されている。なお検査では、良好な接合状態にあるプレスフィットピンの場合の基準反射波波形と基準伝播波波形との少なくとも一方の比較を行うことで、良否を判定している。   Patent Document 2 discloses a reflected wave receiver that abuts a vibrator of an ultrasonic oscillator on the tip of a press-fit pin inserted into an insertion hole of a substrate and receives a reflected wave from the tip of the press-fit pin. From the conductor (the land of the through hole in which the press-fit pin is inserted) that is opposite to the tip of the press-fit pin with respect to the insertion hole and is continuous with the insertion hole to which the press-fit pin is pressed. There is described a press-fit pin bonding state inspection device in which a propagation wave receiver for receiving a propagation wave is connected. In the inspection, pass / fail is determined by comparing at least one of the reference reflected wave waveform and the reference propagation wave waveform in the case of a press-fit pin in a good bonded state.

特許第5175681号公報Japanese Patent No. 5175681 特開2010−86868号公報JP 2010-86868 A

特許文献1に記載の発明では、基板の挿入孔へのプレスフィットピンの挿入状態を画像にて判定できるが、プレスフィットピンと挿入孔との圧接状態を検査することができないので、本来の目的である電気導通状態の検査ができていない可能性がある。プレスフィットピンが正しい位置に挿入されていても、プレスフィットピンの圧接部における変形状態や、基板の挿通孔の内壁の削れ状態等により、電気導通状態が所望する導通状態でない可能性がある。   In the invention described in Patent Document 1, the insertion state of the press-fit pin into the insertion hole of the substrate can be determined by an image, but the press-contact state between the press-fit pin and the insertion hole cannot be inspected. There is a possibility that an electrical continuity test has not been completed. Even if the press-fit pin is inserted at the correct position, the electrical conduction state may not be a desired conduction state due to the deformation state of the press-fit portion of the press-fit pin, the scraped state of the inner wall of the insertion hole of the substrate, or the like.

また特許文献2に記載の発明では、プレスフィットピンと挿入孔との圧接状態を検査することができるが、検査のためにプレスフィットピンの先端やプレスフィットピンの近傍に、超音波発振機の振動子や、伝播波を受信するピン等を、所望する位置に、所望する状態で固定しなければならないため、検査が容易ではない。   In the invention described in Patent Document 2, the press-contact state between the press-fit pin and the insertion hole can be inspected. For the inspection, the vibration of the ultrasonic oscillator is placed near the tip of the press-fit pin or the press-fit pin. Since the child, the pin for receiving the propagation wave, and the like must be fixed at the desired position in the desired state, the inspection is not easy.

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、溶着されることなく圧接にて結合された2つのワークの圧接部であって一方のワークにおける圧接部と他方のワークにおける圧接部とが互いに導電部材で構成された圧接部、における圧接状態を、より容易に、より短時間に、より適切に検査することができる、光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置を提供することを課題とする。   The present invention was devised in view of the above points, and is a press-contact portion of two workpieces joined by press-contact without being welded. The press-contact portion in one workpiece and the press-contact in the other workpiece Provided are an optical nondestructive inspection method and an optical nondestructive inspection apparatus capable of inspecting a press contact state in a press contact portion composed of conductive members with each other more easily, in a shorter time, and more appropriately. This is the issue.

上記課題を解決するため、本発明に係る光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置は次の手段をとる。まず、本発明の第1の発明は、溶着されることなく圧接にて結合された2つのワークの圧接部であって一方のワークにおける前記圧接部と他方のワークにおける前記圧接部とが互いに導電部材で構成された前記圧接部、における圧接状態を判定する光学非破壊検査方法であって、前記圧接部の近傍における一方のワークの表面であって前記圧接部を含む導電部材の表面に測定スポットを設定し、所定レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、所定赤外線波長の赤外線を検出可能な赤外線検出手段と、前記加熱用レーザよりも小さな出力の補正レーザ波長の補正用レーザを出射する補正用レーザ光源と、前記補正用レーザを検出可能な補正用レーザ検出手段と、前記加熱用レーザ光源と前記補正用レーザ光源とを制御するとともに前記赤外線検出手段及び前記補正用レーザ検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を用いる。そして、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記測定スポットに、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量に調整された前記加熱用レーザを照射して、前記測定スポットを加熱する、加熱ステップと、前記加熱ステップによる加熱を行いながら、前記制御手段にて前記測定スポットから放射される赤外線を前記赤外線検出手段を用いて検出して前記測定スポットの温度を求め、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を得る、温度上昇特性取得ステップと、熱伝導量の影響を受ける加熱点である前記測定スポットの前記温度上昇特性に基づいて、前記制御手段にて前記2つのワークの前記圧接部における接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する、判定ステップと、を有し、前記温度上昇特性取得ステップにおいて、前記制御手段にて、前記測定スポットの温度を求める際、前記補正用レーザ光源を制御して、前記測定スポットに所定出力の前記補正用レーザを照射し、前記測定スポットにて反射された前記補正用レーザである反射補正用レーザを前記補正用レーザ検出手段にて検出することで前記測定スポットにおける反射率に関する特性を求め、前記赤外線検出手段にて検出した前記所定波長の赤外線に基づいて求めた前記測定スポットの温度を、前記反射率に関する特性に基づいて補正する、光学非破壊検査方法である。   In order to solve the above problems, the optical nondestructive inspection method and the optical nondestructive inspection apparatus according to the present invention take the following means. First, the first invention of the present invention is a pressure contact portion of two workpieces joined by pressure welding without welding, and the pressure contact portion in one workpiece and the pressure contact portion in the other workpiece are electrically conductive to each other. An optical non-destructive inspection method for determining a pressure contact state in the pressure contact portion constituted by a member, wherein a measurement spot is formed on the surface of one work in the vicinity of the pressure contact portion and including the pressure contact portion. A heating laser light source that emits a heating laser having a predetermined laser wavelength, an infrared detecting means capable of detecting infrared light having a predetermined infrared wavelength, and a correction laser having a smaller output than the heating laser A correction laser light source that emits light, a correction laser detection means that can detect the correction laser, and the heating laser light source and the correction laser light source. And a control means for capturing a detection signal from the infrared detection means and the correction laser detecting means is used. Then, the heating laser light source is controlled from the control means, and the measurement spot is heated by irradiating the measurement spot with the heating laser adjusted to an amount of heat to be heated without destroying the workpiece. In the heating step, while performing the heating in the heating step, the control means detects infrared rays radiated from the measurement spots using the infrared detection means to determine the temperature of the measurement spots, and according to the heating time. Based on the temperature rise characteristic obtaining step for obtaining the temperature rise characteristic which is the temperature rise state of the measurement spot and the temperature rise characteristic of the measurement spot which is a heating point affected by the amount of heat conduction, the control means Determining the quality of the pressure contact state including the contact area and the contact pressure at the pressure contact portion of the two workpieces, In the temperature increase characteristic acquisition step, when the control means obtains the temperature of the measurement spot, the correction laser light source is controlled to irradiate the measurement spot with the correction laser having a predetermined output, and the measurement The correction laser detection means, which is the correction laser reflected at the spot, is detected by the correction laser detection means to obtain characteristics relating to the reflectance at the measurement spot, and the predetermined detection detected by the infrared detection means It is an optical nondestructive inspection method that corrects the temperature of the measurement spot obtained based on infrared rays of a wavelength based on the characteristic relating to the reflectance.

次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係る光学非破壊検査方法であって、前記2つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記2つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点未満となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射し、前記判定ステップにおいて良品であると判定した場合、前記制御手段にて前記加熱用レーザ光源の出力を前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力である新たな加熱用レーザへと上昇させた後、前記測定スポットに前記新たな加熱用レーザを所定時間照射することで前記メッキを溶融させて前記圧接部において前記2つのワークを溶着させる、溶着ステップ、を有する、光学非破壊検査方法である。   Next, a second invention of the present invention is the optical nondestructive inspection method according to the first invention, wherein at least one of the press contact portions of the two workpieces includes the press contact portion of the two workpieces. An alloy or a metal having a melting point lower than the melting point of each conductive member is plated, and in the heating step, the heating laser light source is controlled from the control means to heat the workpiece without destroying it. If the measurement spot is irradiated with the heating laser having an output adjusted to an amount of heat that is less than the melting point of the plating, and is determined to be non-defective in the determination step, the control laser A new heating level that is an amount of heat that heats the output of the light source without destroying the workpiece and that is adjusted to an amount of heat that is equal to or higher than the melting point of the plating. An optical welding step, wherein the welding is performed by melting the plating by irradiating the measurement spot with the new heating laser for a predetermined time and welding the two workpieces at the pressure contact portion. This is a non-destructive inspection method.

次に、本発明の第3の発明は、上記第1の発明に係る光学非破壊検査方法であって、前記2つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記2つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射する、光学非破壊検査方法である。   Next, a third invention of the present invention is the optical nondestructive inspection method according to the first invention, wherein at least one of the press contact portions of the two workpieces includes the press contact portion of the two workpieces. An alloy or a metal having a melting point lower than the melting point of each conductive member is plated, and in the heating step, the heating laser light source is controlled from the control means to heat the workpiece without destroying it. And an optical nondestructive inspection method in which the measurement spot is irradiated with the heating laser having an output adjusted to a heat quantity equal to or higher than the melting point of the plating.

次に、本発明の第4の発明は、上記第1の発明〜第3の発明のいずれか1つに係る光学非破壊検査方法であって、前記判定ステップでは、前記制御手段にて、前記測定スポットへの前記加熱用レーザの照射の開始時点から、前記温度上昇特性において時間の経過に対する温度の上昇状態が所定上昇状態以下となる熱平衡状態となるまでの時間が、予め設定した第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっていない場合に、前記接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは前記接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する、光学非破壊検査方法である。   Next, a fourth invention of the present invention is the optical nondestructive inspection method according to any one of the first to third inventions, wherein in the determination step, the control means The time from the start of irradiation of the heating laser to the measurement spot to the time when the temperature rise characteristic becomes a thermal equilibrium state where the temperature rise state is not more than a predetermined rise state in the temperature rise characteristic is a first reference set in advance. If the contact area does not fall between the threshold value and the second reference threshold value, the contact area is out of the desired size range, or the contact pressure is out of the desired pressure range. This is an optical nondestructive inspection method for determining that the product is a defective product.

次に、本発明の第5の発明は、上記第1の発明〜第4の発明のいずれか1つに係る光学非破壊検査方法を実行するための光学非破壊検査装置であって、前記加熱用レーザ光源と、光軸に沿って一方の側から入射された平行光を、焦点位置として設定した前記測定スポットに向けて集光して他方の側から出射するとともに、前記測定スポットから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、光軸に沿った平行光である測定光に変換して一方の側から出射する集光コリメート手段と、前記加熱用レーザを平行光に変換して前記集光コリメート手段の一方の側へと導く加熱用レーザ導光手段と、前記赤外線検出手段と、前記測定光に含まれている赤外線であって前記測定スポットから放射された熱に対応する前記所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段へと導く赤外線導光手段と、前記補正用レーザ光源と、前記補正用レーザを平行光に変換し、平行光に変換した前記補正用レーザの少なくとも一部を前記測定光と重ねて前記測定スポットへと導く補正用レーザ導光手段と、前記補正用レーザ検出手段と、前記測定スポットにて反射されて前記測定光に含まれている前記反射補正用レーザの少なくとも一部を前記補正用レーザ検出手段へと導く反射レーザ導光手段と、前記制御手段と、を備える、光学非破壊検査装置である。   Next, a fifth invention of the present invention is an optical nondestructive inspection apparatus for executing the optical nondestructive inspection method according to any one of the first to fourth inventions, wherein the heating Laser light source and parallel light incident from one side along the optical axis is condensed toward the measurement spot set as a focal position and emitted from the other side, and emitted from the measurement spot and Condensing collimating means that converts reflected light incident from the other side into measurement light that is parallel light along the optical axis and emits it from one side, and converts the heating laser into parallel light Corresponding to the heat radiated from the measurement spot, which is the infrared ray contained in the measurement light, and the laser beam guiding means for heating led to one side of the condensing collimating means In front of the infrared of the predetermined infrared wavelength Infrared light guiding means for guiding to the infrared detecting means, the correction laser light source, the correction laser is converted into parallel light, and at least a part of the correction laser converted into parallel light is overlapped with the measurement light. Correction laser light guiding means for guiding to the measurement spot, correction laser detection means, and at least a part of the reflection correction laser reflected in the measurement spot and included in the measurement light is corrected. An optical non-destructive inspection apparatus comprising: a reflected laser light guiding means that leads to a laser detecting means for use; and the control means.

第1の発明によれば、例えば2つのワークがプレスフィットピンとスルーホールであって、スルーホールにプレスフィットピンを挿通して、スルーホールの内壁(導電部材)にプレスフィットピン(導電部材)が溶着されることなく圧接にて結合されている状態において、プレスフィットピンの先端に測定スポットを設定して、当該測定スポットに加熱用レーザを照射して、温度上昇特性を求めることで、圧接部における接触面積及び接触圧力の異常の有無を適切に判定することができる。また、2つのワークに対して非接触にて温度上昇特性を得ることができるので、より容易に判定することができる。また、適切な出力の加熱用レーザを用いることで、非常に短時間に、所望する温度上昇特性を得ることができる。すなわち、所望する電気導通状態(圧接状態)であるか否かを、より容易に、より短時間に、より適切に検査することができる。また補正用レーザを測定スポットに照射して、測定スポットにて反射された反射補正用レーザを検出して反射率に関する特性を求めて測定スポットの温度を補正することで、より正確な温度上昇特性を得ることができる。   According to the first invention, for example, the two workpieces are a press-fit pin and a through hole, and the press-fit pin (conductive member) is inserted into the inner wall (conductive member) of the through hole. In a state of being bonded by pressure welding without being welded, a measurement spot is set at the tip of the press-fit pin, and a laser for heating is irradiated to the measurement spot, and a temperature rise characteristic is obtained. It is possible to appropriately determine whether there is an abnormality in the contact area and the contact pressure. Moreover, since the temperature rise characteristic can be obtained in a non-contact manner with respect to the two workpieces, the determination can be made more easily. Further, by using a heating laser with an appropriate output, a desired temperature rise characteristic can be obtained in a very short time. That is, it can be more easily inspected in a shorter time more appropriately whether or not the desired electrical conduction state (pressure contact state). In addition, more accurate temperature rise characteristics can be achieved by irradiating the measurement laser with the correction laser, detecting the reflection correction laser reflected at the measurement spot, and determining the reflectance-related characteristics to correct the measurement spot temperature. Can be obtained.

第2の発明によれば、溶着されることなく圧接にて結合された2つのワークが、所望する圧接状態であることを確認した後、溶着ステップにて、適切に、且つ容易に、圧接部を溶着することができる。また、メッキ削れ部や、錫等による微細ヒゲを溶融して、より信頼性の高い圧接状態(電気導通状態)とすることができる。   According to the second invention, after confirming that the two workpieces joined by pressure welding without being welded are in a desired pressure welding state, in the welding step, the pressure welding portion can be appropriately and easily performed. Can be welded. Moreover, the plating shaving part and the fine whiskers made of tin or the like can be melted to achieve a more reliable pressure contact state (electric conduction state).

第3の発明によれば、第2の発明における加熱ステップと溶着ステップとを同時に行うことができるので、より短時間に圧接状態の検査を行うことができる。   According to the third aspect, since the heating step and the welding step in the second aspect can be performed simultaneously, the pressure contact state can be inspected in a shorter time.

第4の発明によれば、温度上昇特性における熱平衡状態となるまでの時間に基づいて判定することで、接触面積あるいは接触圧力が所望する面積の範囲または所望する圧力の範囲から外れていることを適切に判定することができる。   According to the fourth aspect of the invention, it is determined that the contact area or the contact pressure is out of the desired area range or the desired pressure range by determining based on the time until the thermal equilibrium state in the temperature rise characteristic is reached. It can be judged appropriately.

第5の発明によれば、第1発明〜第4発明のいずれか1つに係る光学非破壊検査方法を実行するための光学非破壊検査装置を、適切に実現することができる。   According to the fifth invention, the optical nondestructive inspection apparatus for executing the optical nondestructive inspection method according to any one of the first to fourth inventions can be appropriately realized.

測定対象物である2つのワーク(プレスフィットピンとスルーホール)を結合する前における、各ワークの外観の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the example of the external appearance of each workpiece | work before couple | bonding two workpiece | work (a press fit pin and a through hole) which are measurement objects. 図1においてスルーホールにプレスフィットピンを挿通した場合における、II−II断面図である。It is II-II sectional drawing at the time of inserting a press fit pin in the through hole in FIG. 図2におけるIII部の拡大図であり、測定スポットの位置、及び熱線(赤外線)の放射、測定スポットから圧接部へと熱が伝導する様子等を説明する図である。FIG. 3 is an enlarged view of a part III in FIG. 2, illustrating a position of a measurement spot, radiation of heat rays (infrared rays), a state in which heat is conducted from the measurement spot to the press contact part, and the like. 第1の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a structure of the optical nondestructive inspection apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a structure of the optical nondestructive inspection apparatus of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a structure of the optical nondestructive inspection apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の光学非破壊検査装置の構成の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a structure of the optical nondestructive inspection apparatus of 4th Embodiment. 光学非破壊検査方法の処理手順(その1)の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the process sequence (the 1) of an optical nondestructive inspection method. 反射率特性を説明する図である。It is a figure explaining a reflectance characteristic. 赤外線波長と赤外線エネルギーと温度の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between an infrared wavelength, infrared energy, and temperature. 反射率から求めた放射率を用いて補正した補正温度による温度上昇特性の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the temperature rise characteristic by correction | amendment temperature corrected using the emissivity calculated | required from the reflectance. 温度上昇特性を温度方向に圧縮して正規化した正規化温度上昇特性を説明する図である。It is a figure explaining the normalized temperature rise characteristic which compressed and normalized the temperature rise characteristic to the temperature direction. 温度上昇特性を温度方向に伸張して正規化した正規化温度上昇特性を説明する図である。It is a figure explaining the normalization temperature rise characteristic which extended the temperature rise characteristic in the temperature direction, and was normalized. 正規化理想温度上昇特性と、正規化下限温度上昇特性と、正規化上限温度上昇特性と、を重ねた状態の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the state which accumulated the normalization ideal temperature rise characteristic, the normalization lower limit temperature rise characteristic, and the normalization upper limit temperature rise characteristic. 測定対象物の圧接状態の判定結果に関する情報を表示手段に表示した例を説明する図である。It is a figure explaining the example which displayed the information regarding the determination result of the press-contact state of a measuring object on the display means. 光学非破壊検査方法の処理手順(その2)の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the process sequence (the 2) of an optical nondestructive inspection method.

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●[測定対象物の例(図1〜図3)]
図1を用いて測定対象物の例について説明する。図1は、測定対象物である基板90に形成されたスルーホール91、及びプレスフィットピン92の外観の例を示している。本実施の形態の説明では、このスルーホール91とプレスフィットピン92が、測定対象物である2つのワークに相当している。そしてスルーホール91は、基板90に形成された貫通孔に対して、貫通孔の内壁部分である内壁91B、及び貫通孔の縁部に設けられたランド91Aを有している。またランド91Aは、基板90の表と裏に設けられて内壁91Bと接続されており、例えば基板90上における他の電子部品取り付け用のランド等に、基板上にプリントされた配線にて接続されている。また内壁91B、ランド91Aは導電部材(例えば銅箔やハンダメッキ等)で形成されている。なお、本実施の形態では、内壁91Bがスルーホール91における圧接部に相当している。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated using drawing.
● [Example of measurement object (Figs. 1 to 3)]
An example of the measurement object will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example of the appearance of through holes 91 and press-fit pins 92 formed in a substrate 90 that is a measurement object. In the description of the present embodiment, the through hole 91 and the press-fit pin 92 correspond to two workpieces that are measurement objects. The through hole 91 has an inner wall 91B which is an inner wall portion of the through hole and a land 91A provided at an edge of the through hole with respect to the through hole formed in the substrate 90. The lands 91A are provided on the front and back of the substrate 90 and connected to the inner wall 91B. For example, the lands 91A are connected to other lands for mounting electronic components on the substrate 90 by wiring printed on the substrate. ing. The inner wall 91B and the land 91A are formed of a conductive member (for example, copper foil, solder plating, etc.). In the present embodiment, the inner wall 91 </ b> B corresponds to the pressure contact portion in the through hole 91.

プレスフィットピン92は、導電部材で形成されており、先端部92A、弾性変形部92B、ベース部92C等を有している。弾性変形部92Bの幅は、スルーホール91の内壁91Bの内径よりもやや大きく設定されており、スルーホール91にプレスフィットピン92の先端部92Aから弾性変形部92Bまでが挿通されると、弾性変形部92Bは弾性変形し、弾性変形の復元力にて内壁91Bに圧接する。これにより、スルーホール91に、プレスフィットピン92が、溶着されることなく圧接された状態で結合される(図2、図3参照)。なお、本実施の形態では、弾性変形部92Bがプレスフィットピン92における圧接部に相当している。   The press-fit pin 92 is formed of a conductive member, and has a tip portion 92A, an elastic deformation portion 92B, a base portion 92C, and the like. The width of the elastic deformation portion 92B is set to be slightly larger than the inner diameter of the inner wall 91B of the through hole 91. When the through hole 91 is inserted from the tip end portion 92A of the press-fit pin 92 to the elastic deformation portion 92B, the elastic deformation portion 92B is elastic. The deforming portion 92B is elastically deformed and press-contacts the inner wall 91B with a restoring force of elastic deformation. As a result, the press-fit pin 92 is coupled to the through hole 91 in a state of being pressed without being welded (see FIGS. 2 and 3). In the present embodiment, the elastic deformation portion 92 </ b> B corresponds to the press contact portion in the press fit pin 92.

スルーホール91の圧接部(内壁91B)に対して、プレスフィットピン92の圧接部(弾性変形部92B)が適切な圧接状態でない場合、所望する電気導通状態を確保することができず、導通不良となる場合がある。例えばプレスフィットピン92が内壁91B内で異常形状に変形して圧接部の接触面積が異常に小さい場合や、圧接部の接触圧力が異常に小さい場合や、内壁91Bが弾性変形部92Bに大きく削られている場合等では、電気抵抗が異常に高くなる等の導通不良が発生する場合がある。   If the pressure contact portion (elastic deformation portion 92B) of the press-fit pin 92 is not in an appropriate pressure contact state with respect to the pressure contact portion (inner wall 91B) of the through hole 91, a desired electrical conduction state cannot be ensured and the conduction failure. It may become. For example, when the press-fit pin 92 is deformed into an abnormal shape in the inner wall 91B and the contact area of the press contact portion is abnormally small, or when the contact pressure of the press contact portion is abnormally small, or the inner wall 91B is greatly cut into the elastic deformation portion 92B. In some cases, a conduction failure such as an abnormal increase in electrical resistance may occur.

スルーホール91の内壁91Bとプレスフィットピン92の弾性変形部92Bとの圧接状態が所望する状態(所望する接触面積、及び所望する接触圧力)であるか否かを判定するには、熱の伝播状態にて判定することができる。例えば図3において、圧接部の近傍における一方のワークの表面であって圧接部を含む導電部材の表面となる、プレスフィットピン92の先端に測定スポットSPを設定する。そして測定スポットSPに加熱用レーザを照射して測定スポットSPを非接触で加熱する。すると、測定スポットSPの温度は徐々に上昇し、測定スポットSPからプレスフィットピン92及び内壁91Bを経由して熱が伝播される。また測定スポットSPを含むプレスフィットピン92やスルーホール91からは、上昇した温度に応じた熱線(赤外線)が放射される。そして、放射される熱線(赤外線)を非接触で測定して測定スポットSPの温度を求めることで、圧接部を経由して放熱される熱の伝播状態(図3中において点線にて示す)を間接的に測定し、圧接部の接触面積及び接触圧力を求めることができる。   In order to determine whether the pressure contact state between the inner wall 91B of the through hole 91 and the elastic deformation portion 92B of the press-fit pin 92 is a desired state (desired contact area and desired contact pressure), heat propagation It can be determined by the state. For example, in FIG. 3, the measurement spot SP is set at the tip of the press-fit pin 92 that is the surface of one workpiece in the vicinity of the press contact portion and the surface of the conductive member including the press contact portion. Then, the measurement spot SP is irradiated with a heating laser to heat the measurement spot SP in a non-contact manner. Then, the temperature of the measurement spot SP gradually increases, and heat is propagated from the measurement spot SP via the press-fit pin 92 and the inner wall 91B. Further, heat rays (infrared rays) corresponding to the increased temperature are emitted from the press-fit pins 92 and the through holes 91 including the measurement spot SP. Then, by measuring the radiated heat ray (infrared ray) in a non-contact manner and obtaining the temperature of the measurement spot SP, the propagation state of heat radiated through the press contact portion (indicated by a dotted line in FIG. 3) is obtained. It can measure indirectly and can determine the contact area and contact pressure of a press-contact part.

また測定スポットSPの温度は徐々に上昇するが、加熱量と放熱量が一致する飽和温度に達すると、温度の上昇が止まり、加熱を継続してもほぼ一定の温度となる。ここで、圧接部における接触面積が比較的大きい場合や接触圧力が比較的大きい場合では熱伝導量が多いので、加熱時間に応じた温度の上昇が比較的緩やかで飽和温度は比較的低くなる。また圧接部における接触面積が比較的小さい場合や接触圧力が比較的小さい場合では熱伝導量が少ないので、加熱時間に応じた温度の上昇が比較的急峻で飽和温度は比較的高くなる。従って、測定スポットSPに加熱用レーザを照射して図11に示すような温度上昇特性を測定し、温度上昇特性に基づいて、圧接部における接触面積及び接触圧力が許容範囲内であるか否かを判定して圧接状態の良否を判定することが可能である。以降の説明にて、上述した圧接状態の良否を判定することが可能な光学非破壊検査装置の構成(第1の実施の形態〜第4の実施の形態)の例、及び光学非破壊検査方法の詳細について説明する。   Further, although the temperature of the measurement spot SP gradually increases, when the temperature reaches a saturation temperature at which the heating amount and the heat radiation amount coincide with each other, the temperature increase stops and becomes a substantially constant temperature even if heating is continued. Here, when the contact area at the pressure contact portion is relatively large or when the contact pressure is relatively large, the amount of heat conduction is large, so that the temperature rise according to the heating time is relatively slow and the saturation temperature is relatively low. Further, when the contact area at the pressure contact portion is relatively small or when the contact pressure is relatively small, the amount of heat conduction is small, so that the temperature rise according to the heating time is relatively steep and the saturation temperature is relatively high. Therefore, the measurement spot SP is irradiated with the heating laser to measure the temperature rise characteristic as shown in FIG. 11, and based on the temperature rise characteristic, whether or not the contact area and the contact pressure at the press contact portion are within the allowable range. It is possible to determine whether the pressure contact state is good or not. In the following description, an example of the configuration (first embodiment to fourth embodiment) of an optical nondestructive inspection apparatus capable of determining the quality of the above-described pressure contact state, and an optical nondestructive inspection method Details will be described.

●[第1の実施の形態における光学非破壊検査装置1Aの構成の例(図4)]
図4は第1の実施の形態の光学非破壊検査装置1Aの構成の例を示しており、図5は第2の実施の形態の光学非破壊検査装置1Bの構成の例を示しており、図6は第3の実施の形態の光学非破壊検査装置1Cの構成の例を示しており、図7は第4の実施の形態の光学非破壊検査装置1Dの構成の例を示している。なお第1〜第4の実施の形態では、各構成要素は同じであるが、各構成要素の配置位置や方向(反射方向や透過方向)等が異なる。まず図4に示す第1の実施の形態の光学非破壊検査装置1Aの構成について説明する。
[Example of the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1A in the first embodiment (FIG. 4)]
FIG. 4 shows an example of the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1A according to the first embodiment, and FIG. 5 shows an example of the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1B according to the second embodiment. FIG. 6 shows an example of the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1C of the third embodiment, and FIG. 7 shows an example of the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1D of the fourth embodiment. In the first to fourth embodiments, each component is the same, but the arrangement position and direction (reflection direction and transmission direction) of each component are different. First, the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1A according to the first embodiment shown in FIG. 4 will be described.

図4に示す光学非破壊検査装置1Aは、集光コリメート手段10、加熱用レーザ光源21、加熱用レーザコリメート手段41、加熱レーザ用選択反射手段11A、赤外線検出手段31、赤外線用選択反射手段12B、赤外線集光手段51、補正用レーザ光源71、補正用レーザ検出手段71R、ビームスプリッタ17A、補正用レーザコリメート手段81、反射レーザ集光手段81R、制御手段50、記憶手段60等にて構成されている。   The optical nondestructive inspection apparatus 1A shown in FIG. 4 includes a condensing collimating means 10, a heating laser light source 21, a heating laser collimating means 41, a heating laser selective reflection means 11A, an infrared detection means 31, and an infrared selective reflection means 12B. , Infrared condensing means 51, correction laser light source 71, correction laser detection means 71R, beam splitter 17A, correction laser collimating means 81, reflection laser condensing means 81R, control means 50, storage means 60, etc. ing.

集光コリメート手段10は、自身の光軸に沿って一方の側から(図4の例では上方から)入射された平行光を、焦点位置として測定対象物上に設定した測定スポットSPに向けて集光して他方の側から(図4の例では下方から)出射する。また集光コリメート手段10は、(焦点位置である)測定スポットSPから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、自身の光軸に沿った平行光である第1測定光L11に変換して一方の側から出射する。なお集光コリメート手段10は、光を透過させて屈折する集光レンズで構成することも可能であるが、異なる複数の波長の光を扱うので、色収差が発生する集光レンズではあまり好ましくない。そこで、(非球面)反射ミラー10A、10Bにて集光コリメート手段を構成することで、色収差の発生を排除し、広い波長帯に対応させている。   The condensing collimating means 10 directs the parallel light incident from one side along its own optical axis (from above in the example of FIG. 4) toward the measurement spot SP set on the measurement object as a focal position. The light is condensed and emitted from the other side (from below in the example of FIG. 4). In addition, the condensing collimating means 10 radiates and reflects light incident from the other side from the measurement spot SP (which is a focal position) to the first measurement light L11 which is parallel light along its own optical axis. Convert and emit from one side. The condensing collimating means 10 can be constituted by a condensing lens that transmits light and refracts it. However, since the condensing collimating means 10 handles light having a plurality of different wavelengths, it is not preferable for a condensing lens that generates chromatic aberration. Therefore, by forming the condensing collimating means with the (aspherical) reflecting mirrors 10A and 10B, the occurrence of chromatic aberration is eliminated, and a wide wavelength band is supported.

加熱用レーザ光源21は、測定対象物を破壊することなく加熱することが可能な出力に調整された、加熱レーザ波長(λa)の加熱用レーザを、制御手段50からの制御信号に基づいて出射する。例えば加熱用レーザ光源21は、λ=約450[nm]のブルーレーザを出射する半導体レーザ光源である。加熱用レーザコリメート手段41は、加熱用レーザ光源21の近傍(レーザ出射位置の近傍であって加熱用レーザの光軸上)に配置されて、加熱用レーザ光源21から出射された加熱用レーザを平行光の加熱用レーザLaに変換する。例えば加熱用レーザコリメート手段41は、加熱レーザ波長(λa)の光のみを平行光に変換すればよいので、コリメートレンズでよい。なお加熱用レーザ光源21が平行光の加熱用レーザを出射できるのであれば加熱用レーザコリメート手段41を省略することができる。   The heating laser light source 21 emits a heating laser having a heating laser wavelength (λa) adjusted to an output capable of heating without destroying the measurement object based on a control signal from the control means 50. To do. For example, the heating laser light source 21 is a semiconductor laser light source that emits a blue laser with λ = about 450 [nm]. The heating laser collimating means 41 is disposed in the vicinity of the heating laser light source 21 (near the laser emission position and on the optical axis of the heating laser), and the heating laser light emitted from the heating laser light source 21 is transmitted. Conversion to parallel laser heating laser La. For example, the heating laser collimating means 41 may be a collimating lens because it only needs to convert the light of the heating laser wavelength (λa) into parallel light. If the heating laser light source 21 can emit a parallel heating laser, the heating laser collimating means 41 can be omitted.

加熱レーザ用選択反射手段11Aは、集光コリメート手段10の光軸上に配置されて、加熱用レーザ光源21から出射されて平行光に変換された加熱レーザ波長(λa)の加熱用レーザLaを集光コリメート手段10の一方の側に向けて反射するとともに、測定スポットSPから放射及び反射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射された加熱レーザ波長(λa)とは異なる波長の平行光である第2測定光L12を透過する。例えば加熱レーザ用選択反射手段11Aは、加熱レーザ波長(λa)の光を反射し、加熱レーザ波長(λa)以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーである。なお、測定スポットSPから放射及び反射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射された平行光である測定光を第1測定光L11と呼び、第1測定光L11から加熱レーザ波長の光が取り出された残りの測定光を、第2測定光L12と呼ぶ。そして、加熱用レーザコリメート手段41と加熱レーザ用選択反射手段11Aにて加熱用レーザ導光手段が構成されており、加熱用レーザ導光手段は、加熱用レーザ光源21から出射された加熱用レーザを、平行光に変換して集光コリメート手段10の一方の側へと導く。   The selective reflection means for heating laser 11A is arranged on the optical axis of the condensing collimating means 10, and outputs a heating laser La having a heating laser wavelength (λa) emitted from the heating laser light source 21 and converted into parallel light. Reflected toward one side of the condensing collimating means 10 and parallel to a wavelength different from the heating laser wavelength (λa) emitted and reflected from the measurement spot SP and emitted from one side of the condensing collimating means 10. The second measurement light L12 that is light is transmitted. For example, the selective reflection means for heating laser 11A is a dichroic mirror that reflects light having a heating laser wavelength (λa) and transmits light having a wavelength other than the heating laser wavelength (λa). Note that the measurement light which is parallel light emitted and reflected from the measurement spot SP and emitted from one side of the condensing collimating means 10 is referred to as first measurement light L11, and the light having the heating laser wavelength from the first measurement light L11. The remaining measurement light from which is taken out is referred to as second measurement light L12. The heating laser collimating means 41 and the heating laser selective reflection means 11A constitute a heating laser light guiding means. The heating laser light guiding means is a heating laser emitted from the heating laser light source 21. Is converted into parallel light and guided to one side of the condensing collimating means 10.

赤外線検出手段31は、測定スポットSPから放射された赤外線(熱線)のエネルギーを検出可能であり、例えば赤外線検出手段31は、赤外線センサである。なお赤外線検出手段31からの検出信号は制御手段50に取り込まれる。赤外線用選択反射手段12Bは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11Aを透過してきた平行光である第2測定光L12(加熱レーザ波長とは異なる波長の平行光)の経路上に配置されている(この場合、集光コリメート手段10の光軸上に配置されている)。そして赤外線用選択反射手段12Bは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11Aを透過してきた平行光である第2測定光L12の中から所定赤外線波長(λ1)の赤外線の平行光L1を赤外線検出手段31に向けて透過し、所定赤外線波長(λ1)とは異なる波長の平行光である第3測定光L13を反射する。   The infrared detection means 31 can detect the energy of infrared rays (heat rays) emitted from the measurement spot SP. For example, the infrared detection means 31 is an infrared sensor. The detection signal from the infrared detecting means 31 is taken into the control means 50. The infrared selective reflection means 12B is a second measurement light L12 (having a wavelength different from the heating laser wavelength) that is parallel light that has been emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the heating laser selective reflection means 11A. (In this case, it is arranged on the optical axis of the condensing collimating means 10). Then, the infrared selective reflection means 12B has a predetermined infrared wavelength (λ1) out of the second measurement light L12 which is parallel light emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the heating laser selective reflection means 11A. ) Of infrared parallel light L1 is transmitted toward the infrared detection means 31, and the third measurement light L13, which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength (λ1), is reflected.

従って、赤外線検出手段31は、所定赤外線波長(λ1)の赤外線のエネルギーのみを検出する。例えば赤外線用選択反射手段12Bは、所定赤外線波長(λ1)の光を透過し、所定赤外線波長(λ1)以外の波長の光を反射するダイクロイックミラーである。また赤外線集光手段51は、赤外線検出手段31の近傍(検出位置の近傍)に配置されて、赤外線用選択反射手段12Bにて透過された所定赤外線波長(λ1)の平行光L1の赤外線を、赤外線検出手段31に向けて集光する。例えば赤外線集光手段51は、所定赤外線波長(λ1)の光のみを集光すればよいので、集光レンズでよい。そして、加熱レーザ用選択反射手段11Aと赤外線用選択反射手段12Bと赤外線集光手段51にて放射赤外線導光手段(赤外線導光手段に相当)が構成されており、放射赤外線導光手段は、測定スポットSPから放射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射された平行光である第2測定光L12の中から所定赤外線波長(λ1)の赤外線を、赤外線検出手段31へと導く。   Accordingly, the infrared detecting means 31 detects only infrared energy having a predetermined infrared wavelength (λ1). For example, the infrared selective reflection means 12B is a dichroic mirror that transmits light having a predetermined infrared wavelength (λ1) and reflects light having a wavelength other than the predetermined infrared wavelength (λ1). The infrared condensing means 51 is disposed in the vicinity of the infrared detecting means 31 (near the detection position), and the infrared rays of the parallel light L1 having a predetermined infrared wavelength (λ1) transmitted by the infrared selective reflection means 12B are Light is condensed toward the infrared detecting means 31. For example, the infrared condensing means 51 may be a condensing lens because it only needs to condense light having a predetermined infrared wavelength (λ1). The selective reflection means for heating laser 11A, the selective reflection means for infrared rays 12B, and the infrared condensing means 51 constitute a radiating infrared light guiding means (corresponding to the infrared light guiding means). Infrared light having a predetermined infrared wavelength (λ1) is guided from the second measurement light L12, which is parallel light emitted from the measurement spot SP and emitted from one side of the condensing collimating means 10, to the infrared detecting means 31.

補正用レーザ光源71は、加熱レーザよりも充分小さな出力に調整された、補正レーザ波長(λb)の補正用レーザを、制御手段50からの制御信号に基づいて出射する。例えば補正用レーザ光源71は、半導体レーザである。また補正用レーザによって測定スポットSPが加熱される温度が、加熱用レーザによって測定スポットが加熱される温度に影響を与えない程度となるように、補正用レーザ光源71の出力が調整されている。また補正レーザ波長(λb)は、加熱レーザ波長(λa)とは異なる波長である。   The correction laser light source 71 emits a correction laser having a correction laser wavelength (λb) adjusted to an output sufficiently smaller than that of the heating laser based on a control signal from the control means 50. For example, the correction laser light source 71 is a semiconductor laser. Further, the output of the correction laser light source 71 is adjusted so that the temperature at which the measurement spot SP is heated by the correction laser does not affect the temperature at which the measurement spot is heated by the heating laser. The correction laser wavelength (λb) is a wavelength different from the heating laser wavelength (λa).

補正用レーザコリメート手段81は、補正用レーザ光源71の近傍(レーザ出射位置の近傍であって補正用レーザの光軸上)に配置されて、補正用レーザ光源71から出射された補正用レーザを平行光の補正用レーザLbに変換する。例えば補正用レーザコリメート手段81は、補正レーザ波長(λb)の光のみを平行光に変換すればよいので、コリメートレンズでよい。なお補正用レーザ光源71が平行光の補正用レーザを出射できるのであれば補正用レーザコリメート手段81を省略することができる。   The correction laser collimating means 81 is arranged in the vicinity of the correction laser light source 71 (near the laser emission position and on the optical axis of the correction laser), and corrects the correction laser emitted from the correction laser light source 71. Conversion to parallel light correction laser Lb is performed. For example, the correction laser collimating means 81 may be a collimating lens because it only needs to convert light of the correction laser wavelength (λb) into parallel light. If the correction laser light source 71 can emit a correction laser for parallel light, the correction laser collimating means 81 can be omitted.

ビームスプリッタ17Aは、補正用レーザ光源71から出射された補正レーザ波長(λb)の光(補正用レーザ)を第1所定割合で反射するとともに第2所定割合で透過し、反射した第1所定割合の平行光の補正用レーザを、所定赤外線波長とは異なる波長の平行光である第3測定光L13と重なるように、赤外線用選択反射手段12Bへと導光する。なお、補正用レーザ光源71から出射されてビームスプリッタ17Aを透過した第2所定割合の補正用レーザは、どこにも使用されず破棄される。そして、補正用レーザコリメート手段81とビームスプリッタ17Aと赤外線用選択反射手段12Bと加熱レーザ用選択反射手段11Aにて補正用レーザ導光手段が構成されており、補正用レーザ導光手段は、補正用レーザ光源71から出射された補正用レーザを、平行光に変換して集光コリメート手段10の一方の側(すなわち、測定スポットSP)へと導く。   The beam splitter 17A reflects the light of the correction laser wavelength (λb) emitted from the correction laser light source 71 (correction laser) at the first predetermined ratio, transmits the light at the second predetermined ratio, and reflects the first predetermined ratio that is reflected. The parallel light correction laser is guided to the infrared selective reflection means 12B so as to overlap the third measurement light L13 which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength. Note that the second predetermined ratio of the correction laser emitted from the correction laser light source 71 and transmitted through the beam splitter 17A is not used anywhere and is discarded. The correction laser light guiding means is constituted by the correction laser collimating means 81, the beam splitter 17A, the infrared selective reflection means 12B, and the heating laser selective reflection means 11A. The correction laser emitted from the laser light source 71 is converted into parallel light and guided to one side of the condensing collimating means 10 (that is, the measurement spot SP).

補正用レーザ検出手段71Rは、測定スポットSPにて反射された補正用レーザのエネルギーを検出可能であり、例えば補正用レーザ検出手段71Rは、補正レーザ波長(λb)の光のエネルギーを検出可能な光センサである。なお補正用レーザ検出手段71Rからの検出信号は制御手段50に取り込まれる。ビームスプリッタ17Aは、測定スポットSPから反射されて赤外線用選択反射手段12Bにて反射された(反射)補正用レーザを、補正用レーザ検出手段71Rに向けて第2所定割合で透過する。   The correction laser detection means 71R can detect the energy of the correction laser reflected by the measurement spot SP. For example, the correction laser detection means 71R can detect the energy of the light having the correction laser wavelength (λb). It is an optical sensor. The detection signal from the correction laser detection means 71R is taken into the control means 50. The beam splitter 17A transmits the (reflection) correction laser reflected from the measurement spot SP and reflected by the infrared selective reflection unit 12B toward the correction laser detection unit 71R at a second predetermined ratio.

反射レーザ集光手段81Rは、補正用レーザ検出手段71Rの近傍(検出位置の近傍)に配置され、測定スポットSPから反射されてビームスプリッタ17Aから補正用レーザ光源71とは異なる方向に向かうように透過された補正レーザ波長(λb)の平行光Lbr((反射)補正用レーザ)を、補正用レーザ検出手段71Rに向けて集光する。なお、測定スポットSPにて反射されてビームスプリッタ17Aにて反射された(反射)補正用レーザは、どこにも使用されず破棄される。例えば反射レーザ集光手段81Rは、補正レーザ波長(λb)の光のみを集光すればよいので、集光レンズでよい。そして、加熱レーザ用選択反射手段11Aと赤外線用選択反射手段12Bとビームスプリッタ17Aと反射レーザ集光手段81Rにて反射レーザ導光手段が構成されており、反射レーザ導光手段は、測定スポットSPにて反射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射された第1測定光L11に含まれている補正用レーザを、補正用レーザ検出手段71Rへと導く。   The reflected laser condensing means 81R is disposed in the vicinity of the correction laser detection means 71R (in the vicinity of the detection position), and is reflected from the measurement spot SP so as to go in a direction different from the correction laser light source 71 from the beam splitter 17A. The transmitted parallel light Lbr ((reflection) correction laser) of the correction laser wavelength (λb) is condensed toward the correction laser detection means 71R. The (reflection) correction laser reflected by the measurement spot SP and reflected by the beam splitter 17A is not used anywhere and is discarded. For example, the reflection laser condensing unit 81R may be a condensing lens because it only needs to condense light of the correction laser wavelength (λb). The heating laser selective reflection means 11A, the infrared selective reflection means 12B, the beam splitter 17A, and the reflection laser condensing means 81R constitute a reflection laser light guiding means, and the reflection laser light guiding means is the measurement spot SP. Then, the correction laser included in the first measurement light L11 reflected from and emitted from one side of the condensing collimating means 10 is guided to the correction laser detecting means 71R.

なお、図4において点線で囲んだ「他の例」に示すように、補正用レーザ光源71及び補正用レーザコリメート手段81と、補正用レーザ検出手段71R及び反射レーザ集光手段81Rと、を入れ替えてもよい。この場合、ビームスプリッタ17Bは、補正用レーザ光源71から出射された補正レーザ波長(λb)の光(補正用レーザ)を第1所定割合で透過するとともに第2所定割合で反射し、透過した第1所定割合の平行光の補正用レーザLbを、所定赤外線波長とは異なる波長の平行光である第3測定光L13と重なるように、赤外線用選択反射手段12Bへと導光する。またビームスプリッタ17Bは、測定スポットSPから反射されて赤外線用選択反射手段12Bにて反射された(反射)補正用レーザを、補正用レーザ検出手段71Rに向けて第2所定割合で反射する。   As shown in “another example” surrounded by a dotted line in FIG. 4, the correction laser light source 71 and the correction laser collimating means 81 are replaced with the correction laser detection means 71 </ b> R and the reflected laser focusing means 81 </ b> R. May be. In this case, the beam splitter 17B transmits the light (correction laser) having the correction laser wavelength (λb) emitted from the correction laser light source 71 at the first predetermined ratio, and reflects and transmits the light at the second predetermined ratio. 1. A laser beam Lb for correcting a predetermined proportion of parallel light is guided to the infrared selective reflection means 12B so as to overlap the third measurement light L13 which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength. The beam splitter 17B reflects the (reflection) correction laser reflected from the measurement spot SP and reflected by the infrared selective reflection unit 12B toward the correction laser detection unit 71R at a second predetermined ratio.

制御手段50はパーソナルコンピュータ等であり、加熱用レーザ光源21と補正用レーザ光源71を制御し、赤外線検出手段31からの検出信号と補正用レーザ検出手段71Rからの検出信号に基づいて、加熱時間に応じた測定スポットSPの温度上昇状態である温度上昇特性を測定する。そして制御手段50は、測定した温度上昇特性に基づいて、測定対象物の圧接状態を判定する。なお、温度の測定方法については後述する。また、制御手段50の動作の詳細については後述する。   The control means 50 is a personal computer or the like, controls the heating laser light source 21 and the correction laser light source 71, and determines the heating time based on the detection signal from the infrared detection means 31 and the detection signal from the correction laser detection means 71R. The temperature rise characteristic which is the temperature rise state of the measurement spot SP according to the above is measured. And the control means 50 determines the press-contact state of a measuring object based on the measured temperature rise characteristic. The temperature measurement method will be described later. Details of the operation of the control means 50 will be described later.

記憶手段60は例えばハードディスク等の記憶装置であり、記憶手段60には、判定するべき測定対象物の圧接状態に応じて異なる温度上昇特性等が記憶されている。例えば、図14に示す正規化上限温度上昇特性、正規化理想温度上昇特性、正規化下限温度上昇特性、正規化飽和温度、第1基準閾値、理想基準閾値、第2基準閾値等が記憶されている。また記憶手段60には、図9に示す反射率特性や、図10に示す赤外線放射特性等も記憶されている。   The storage unit 60 is, for example, a storage device such as a hard disk. The storage unit 60 stores different temperature rise characteristics and the like depending on the pressure contact state of the measurement object to be determined. For example, the normalized upper limit temperature rise characteristic, normalized ideal temperature rise characteristic, normalized lower limit temperature rise characteristic, normalized saturation temperature, first reference threshold value, ideal reference threshold value, second reference threshold value, etc. shown in FIG. 14 are stored. Yes. The storage means 60 also stores the reflectance characteristics shown in FIG. 9, the infrared radiation characteristics shown in FIG.

そして制御手段50にて、光学非破壊検査装置1Aを用いて温度上昇特性を測定し、測定した温度上昇特性における加熱開始時点からの時間変化に対する温度変化である傾きが所定傾き以下となる飽和温度へと至るまでの時間が、予め設定した第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっていない場合(第1基準閾値、第2基準閾値も、記憶手段60に記憶されている)、測定対象物の圧接部における接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは、圧接部における接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する。なお、制御手段50の動作の詳細については後述する。   Then, the control means 50 measures the temperature rise characteristic using the optical nondestructive inspection apparatus 1A, and the saturation temperature at which the slope, which is the temperature change with respect to the time change from the heating start time in the measured temperature rise characteristic, is equal to or less than the predetermined slope. When the time to reach is not within the preset first reference threshold and second reference threshold (the first reference threshold and the second reference threshold are also stored in the storage unit 60), It is a defective product in which the contact area at the pressure contact portion of the object to be measured is out of the range of the desired size, or the contact pressure at the pressure contact portion is out of the desired pressure range. judge. Details of the operation of the control means 50 will be described later.

●[第2の実施の形態における光学非破壊検査装置1Bの構成(図5)]
次に図5を用いて、第2の実施の形態の光学非破壊検査装置1Bの構成について説明する。第2の実施の形態の光学非破壊検査装置1Bは、第1の実施の形態の光学非破壊検査装置1Aに対して、赤外線用選択反射手段12Aの動作が異なり、赤外線検出手段31、補正用レーザ光源71、補正用レーザ検出手段71Rの配置が異なる。以下、第1の実施の形態の光学非破壊検査装置1Aとの相違点について主に説明する。
[Configuration of optical nondestructive inspection apparatus 1B in the second embodiment (FIG. 5)]
Next, the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1B according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The optical nondestructive inspection apparatus 1B of the second embodiment is different from the optical nondestructive inspection apparatus 1A of the first embodiment in the operation of the infrared selective reflection means 12A, the infrared detection means 31, and the correction use. The arrangement of the laser light source 71 and the correction laser detecting means 71R is different. Hereinafter, differences from the optical nondestructive inspection apparatus 1A according to the first embodiment will be mainly described.

赤外線用選択反射手段12Aは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11Aを透過してきた平行光である第2測定光L12(加熱レーザ波長とは異なる波長の平行光)の経路上に配置されている(この場合、集光コリメート手段10の光軸上に配置されている)点は、赤外線用選択反射手段12Bと同じである。しかし、赤外線用選択反射手段12Aは、集光コリメート手段10の一方の側から出射されて加熱レーザ用選択反射手段11Aを透過してきた平行光である第2測定光L12の中から所定赤外線波長(λ1)の赤外線の平行光L1を赤外線検出手段31に向けて反射し(赤外線用選択反射手段12Bでは透過)、所定赤外線波長(λ1)とは異なる波長の平行光である第3測定光L13を透過(赤外線用選択反射手段12Bでは反射)する点が異なる。例えば赤外線用選択反射手段12Aは、所定赤外線波長(λ1)の光を反射し、所定赤外線波長(λ1)以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーである。   The infrared selective reflection means 12A is a second measurement light L12 (having a wavelength different from the heating laser wavelength) that is parallel light emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the selective reflection means 11A for heating laser. It is the same as the selective reflection means 12B for infrared rays in that it is arranged on the path of parallel light (in this case, it is arranged on the optical axis of the condensing collimating means 10). However, the selective reflection means for infrared rays 12A has a predetermined infrared wavelength (from the second measurement light L12 which is parallel light emitted from one side of the condensing collimating means 10 and transmitted through the selective reflection means for heating laser 11A ( The infrared parallel light L1 of λ1) is reflected toward the infrared detection means 31 (transmitted by the infrared selective reflection means 12B), and the third measurement light L13 which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength (λ1) is reflected. It differs in that it is transmitted (reflected by the selective reflection means for infrared rays 12B). For example, the infrared selective reflection means 12A is a dichroic mirror that reflects light having a predetermined infrared wavelength (λ1) and transmits light having a wavelength other than the predetermined infrared wavelength (λ1).

このため、赤外線用選択反射手段12Aの反射先に、赤外線集光手段51及び赤外線検出手段31が配置され、赤外線用選択反射手段12Aの透過先に、ビームスプリッタ17A、補正用レーザコリメート手段81及び補正用レーザ光源71、反射レーザ集光手段81R及び補正用レーザ検出手段71Rが配置されている。また、補正用レーザ光源71から出射された補正用レーザは、ビームスプリッタ17Aから、所定赤外線波長とは異なる波長の平行光である第3測定光L13と重なるように赤外線用選択反射手段12Aに向けて導光され、赤外線用選択反射手段12Aを透過して加熱レーザ用選択反射手段11Aへと導光される。また測定スポットSPから反射された(反射)補正用レーザは、赤外線用選択反射手段12Aを透過してビームスプリッタ17Aへと導光される。   For this reason, the infrared condensing means 51 and the infrared detecting means 31 are arranged at the reflection destination of the infrared selective reflection means 12A, and the beam splitter 17A, the correction laser collimating means 81 and the transmission destination of the infrared selective reflection means 12A A correction laser light source 71, a reflected laser focusing means 81R, and a correction laser detection means 71R are arranged. Further, the correction laser emitted from the correction laser light source 71 is directed from the beam splitter 17A to the infrared selective reflection means 12A so as to overlap the third measurement light L13 which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength. Then, the light is guided through the infrared selective reflection means 12A and guided to the heating laser selective reflection means 11A. The (reflection) correction laser reflected from the measurement spot SP passes through the infrared selective reflection means 12A and is guided to the beam splitter 17A.

なお、図5において点線で囲んだ「他の例」に示すように、補正用レーザ光源71及び補正用レーザコリメート手段81と、補正用レーザ検出手段71R及び反射レーザ集光手段81Rと、を入れ替えてもよい。この場合、ビームスプリッタ17Bは、補正用レーザ光源71から出射された補正レーザ波長(λb)の光(補正用レーザ)を第1所定割合で透過するとともに第2所定割合で反射し、透過した第1所定割合の平行光の補正用レーザを、所定赤外線波長とは異なる波長の平行光である第3測定光L13と重なるように、赤外線用選択反射手段12Aへと導光する。またビームスプリッタ17Bは、測定スポットSPから反射されて赤外線用選択反射手段12Aを透過してきた(反射)補正用レーザを、補正用レーザ検出手段71Rに向けて第2所定割合で反射する。   As shown in “another example” surrounded by a dotted line in FIG. 5, the correction laser light source 71 and the correction laser collimating means 81 are replaced with the correction laser detection means 71 </ b> R and the reflected laser focusing means 81 </ b> R. May be. In this case, the beam splitter 17B transmits the light (correction laser) having the correction laser wavelength (λb) emitted from the correction laser light source 71 at the first predetermined ratio, and reflects and transmits the light at the second predetermined ratio. 1 A parallel correction laser of a predetermined ratio is guided to the infrared selective reflection means 12A so as to overlap the third measurement light L13 which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength. The beam splitter 17B reflects the (reflection) correction laser reflected from the measurement spot SP and transmitted through the infrared selective reflection means 12A toward the correction laser detection means 71R at a second predetermined ratio.

●[第3の実施の形態における光学非破壊検査装置1Cの構成(図6)]
次に図6を用いて、第3の実施の形態の光学非破壊検査装置1Cの構成について説明する。第3の実施の形態の光学非破壊検査装置1Cは、第1の実施の形態の光学非破壊検査装置1Aに対して、加熱レーザ用選択反射手段11Bの動作が異なり、加熱用レーザ光源21の配置が異なる。以下、第1の実施の形態の光学非破壊検査装置1Aとの相違点について主に説明する。
[Configuration of optical nondestructive inspection apparatus 1C according to the third embodiment (FIG. 6)]
Next, the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1C according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The optical nondestructive inspection apparatus 1C according to the third embodiment is different from the optical nondestructive inspection apparatus 1A according to the first embodiment in the operation of the selective reflection means 11B for heating laser. The arrangement is different. Hereinafter, differences from the optical nondestructive inspection apparatus 1A according to the first embodiment will be mainly described.

加熱レーザ用選択反射手段11Bは、集光コリメート手段10の光軸上に配置されて、加熱用レーザ光源21から出射されて平行光に変換された加熱レーザ波長(λa)の加熱用レーザLaを集光コリメート手段10の一方の側に向けて透過(加熱レーザ用選択反射手段11Aでは反射)するとともに、測定スポットSPから放射及び反射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射された加熱レーザ波長(λa)とは異なる波長の平行光である第2測定光L12を反射(加熱レーザ用選択反射手段11Aでは透過)する。例えば加熱レーザ用選択反射手段11Bは、加熱レーザ波長(λa)の光を透過し、加熱レーザ波長(λa)以外の波長の光を反射するダイクロイックミラーである。加熱レーザ用選択反射手段11Bにて反射された、加熱レーザ波長(λa)以外の波長の平行光である第2測定光L12の先は、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。   The selective reflection means for heating laser 11B is disposed on the optical axis of the condensing collimating means 10 and emits a heating laser La having a heating laser wavelength (λa) emitted from the heating laser light source 21 and converted into parallel light. Heat that is transmitted toward one side of the condensing collimating means 10 (reflected by the selective reflection means 11A for heating laser) and emitted from one side of the condensing collimating means 10 after being emitted and reflected from the measurement spot SP The second measurement light L12, which is parallel light having a wavelength different from the laser wavelength (λa), is reflected (transmitted by the selective reflection means for heating laser 11A). For example, the selective reflection means for heating laser 11B is a dichroic mirror that transmits light having a heating laser wavelength (λa) and reflects light having a wavelength other than the heating laser wavelength (λa). The tip of the second measurement light L12, which is parallel light having a wavelength other than the heating laser wavelength (λa) reflected by the heating laser selective reflection means 11B, is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. To do.

なお、図6において点線で囲んだ「他の例」に示すように、補正用レーザ光源71及び補正用レーザコリメート手段81と、補正用レーザ検出手段71R及び反射レーザ集光手段81Rと、を入れ替えてもよい。この場合、ビームスプリッタ17Bは、補正用レーザ光源71から出射された補正レーザ波長(λb)の光(補正用レーザ)を第1所定割合で透過するとともに第2所定割合で反射し、透過した第1所定割合の平行光の補正用レーザを、所定赤外線波長とは異なる波長の平行光である第3測定光L13と重なるように、赤外線用選択反射手段12Bへと導光する。またビームスプリッタ17Bは、測定スポットSPから反射されて赤外線用選択反射手段12Bにて反射された(反射)補正用レーザを、補正用レーザ検出手段71Rに向けて第2所定割合で反射する。   As shown in “another example” surrounded by a dotted line in FIG. 6, the correction laser light source 71 and the correction laser collimating means 81, the correction laser detecting means 71 </ b> R, and the reflected laser focusing means 81 </ b> R are interchanged. May be. In this case, the beam splitter 17B transmits the light (correction laser) having the correction laser wavelength (λb) emitted from the correction laser light source 71 at the first predetermined ratio, and reflects and transmits the light at the second predetermined ratio. 1 A parallel correction laser for a predetermined ratio is guided to the infrared selective reflection means 12B so as to overlap the third measurement light L13 which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength. The beam splitter 17B reflects the (reflection) correction laser reflected from the measurement spot SP and reflected by the infrared selective reflection unit 12B toward the correction laser detection unit 71R at a second predetermined ratio.

●[第4の実施の形態における光学非破壊検査装置1Dの構成(図7)]
次に図7を用いて、第4の実施の形態の光学非破壊検査装置1Dの構成について説明する。第4の実施の形態の光学非破壊検査装置1Dは、第2の実施の形態の光学非破壊検査装置1Bに対して、加熱レーザ用選択反射手段11Bの動作が異なり、加熱用レーザ光源21の配置が異なる。以下、第2の実施の形態の光学非破壊検査装置1Bとの相違点について主に説明する。
[Configuration of optical nondestructive inspection apparatus 1D according to the fourth embodiment (FIG. 7)]
Next, the configuration of the optical nondestructive inspection apparatus 1D according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The optical nondestructive inspection apparatus 1D of the fourth embodiment differs from the optical nondestructive inspection apparatus 1B of the second embodiment in the operation of the heating laser selective reflection means 11B, and the heating laser light source 21 The arrangement is different. Hereinafter, differences from the optical nondestructive inspection apparatus 1B according to the second embodiment will be mainly described.

加熱レーザ用選択反射手段11Bは、第3の実施の形態と同様に、集光コリメート手段10の光軸上に配置されて、加熱用レーザ光源21から出射されて平行光に変換された加熱レーザ波長(λa)の加熱用レーザLaを集光コリメート手段10の一方の側に向けて透過(加熱レーザ用選択反射手段11Aでは反射)するとともに、測定スポットSPから放射及び反射されて集光コリメート手段10の一方の側から出射された加熱レーザ波長(λa)とは異なる波長の平行光である第2測定光L12を反射(加熱レーザ用選択反射手段11Aでは透過)する。例えば加熱レーザ用選択反射手段11Bは、加熱レーザ波長(λa)の光を透過し、加熱レーザ波長(λa)以外の波長の光を反射するダイクロイックミラーである。加熱レーザ用選択反射手段11Bにて反射された、加熱レーザ波長(λa)以外の波長の平行光である第2測定光L12の先は、第2の実施の形態と同様であるので説明を省略する。   The heating laser selective reflection means 11B is arranged on the optical axis of the condensing collimating means 10 and is emitted from the heating laser light source 21 and converted into parallel light, as in the third embodiment. The heating laser La having the wavelength (λa) is transmitted toward one side of the condensing collimating means 10 (reflected by the selective reflecting means 11A for heating laser) and is emitted and reflected from the measurement spot SP to collect the collimating means. The second measurement light L12 that is parallel light having a wavelength different from the heating laser wavelength (λa) emitted from one side of the laser beam 10 is reflected (transmitted by the heating laser selective reflection means 11A). For example, the selective reflection means for heating laser 11B is a dichroic mirror that transmits light having a heating laser wavelength (λa) and reflects light having a wavelength other than the heating laser wavelength (λa). The tip of the second measurement light L12 reflected by the selective reflection means for heating laser 11B, which is parallel light having a wavelength other than the heating laser wavelength (λa), is the same as that in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted. To do.

なお、図7において点線で囲んだ「他の例」に示すように、補正用レーザ光源71及び補正用レーザコリメート手段81と、補正用レーザ検出手段71R及び反射レーザ集光手段81Rと、を入れ替えてもよい。この場合、ビームスプリッタ17Bは、補正用レーザ光源71から出射された補正レーザ波長(λb)の光(補正用レーザ)を第1所定割合で透過するとともに第2所定割合で反射し、透過した第1所定割合の平行光の補正用レーザを、所定赤外線波長とは異なる波長の平行光である第3測定光L13と重なるように、赤外線用選択反射手段12Aへと導光する。またビームスプリッタ17Bは、測定スポットSPから反射されて赤外線用選択反射手段12Aを透過してきた(反射)補正用レーザを、補正用レーザ検出手段71Rに向けて第2所定割合で反射する。   As shown in “another example” surrounded by a dotted line in FIG. 7, the correction laser light source 71 and the correction laser collimating means 81 are replaced with the correction laser detection means 71 </ b> R and the reflected laser focusing means 81 </ b> R. May be. In this case, the beam splitter 17B transmits the light (correction laser) having the correction laser wavelength (λb) emitted from the correction laser light source 71 at the first predetermined ratio, and reflects and transmits the light at the second predetermined ratio. 1 A parallel correction laser of a predetermined ratio is guided to the infrared selective reflection means 12A so as to overlap the third measurement light L13 which is parallel light having a wavelength different from the predetermined infrared wavelength. The beam splitter 17B reflects the (reflection) correction laser reflected from the measurement spot SP and transmitted through the infrared selective reflection means 12A toward the correction laser detection means 71R at a second predetermined ratio.

●[光学非破壊検査方法の処理手順(その1)(図8)]
次に図8に示すフローチャートを用いて、制御手段50の処理手順(その1)の例について説明する。なお光学非破壊検査装置の構成については、第1〜第4の実施の形態のいずれでもよい。図8に示す処理は、内壁91Bと弾性変形部92Bとの圧接状態の検査を行う際、制御手段50にて実行される。以下、図8に示すフローチャートの各処理の詳細を順に説明する。
● [Optical nondestructive inspection procedure (Part 1) (Fig. 8)]
Next, an example of the processing procedure (part 1) of the control means 50 will be described using the flowchart shown in FIG. The configuration of the optical nondestructive inspection apparatus may be any of the first to fourth embodiments. The processing shown in FIG. 8 is executed by the control means 50 when the pressure contact state between the inner wall 91B and the elastic deformation portion 92B is inspected. Hereinafter, details of each process of the flowchart shown in FIG. 8 will be described in order.

ステップS10では、制御手段50は、補正用レーザ光源を制御して、補正用レーザ光源から補正用レーザを出射し、ステップS15に進む。補正用レーザは測定スポットに導光され、測定スポットにて反射された補正用レーザは補正用レーザ検出手段へと導光される。   In step S10, the control means 50 controls the correction laser light source, emits the correction laser from the correction laser light source, and proceeds to step S15. The correction laser is guided to the measurement spot, and the correction laser reflected by the measurement spot is guided to the correction laser detection means.

ステップS15では、制御手段50は、加熱用レーザ光源を制御して、加熱用レーザ光源から加熱用レーザを出射し、ステップS20に進む。加熱用レーザは測定スポットへと導光され、測定スポットから放射された赤外線は赤外線検出手段へと導光される。なお、加熱用レーザの出力は、ワークを破壊することなく加熱する熱量となるように、予め調整されている。ステップS15は、制御手段から加熱用レーザ光源を制御して、測定対象物上に設定した測定スポットに向けて、ワークを破壊することなく加熱する熱量に調整された加熱用レーザを照射して測定スポットを加熱する、加熱ステップに相当する。   In step S15, the control means 50 controls the heating laser light source, emits the heating laser from the heating laser light source, and proceeds to step S20. The heating laser is guided to the measurement spot, and the infrared rays emitted from the measurement spot are guided to the infrared detection means. Note that the output of the heating laser is adjusted in advance so that the amount of heat to be heated without breaking the workpiece is obtained. In step S15, the heating laser light source is controlled from the control means, and the measurement is performed by irradiating the heating laser adjusted to the amount of heat to be heated without destroying the workpiece toward the measurement spot set on the measurement object. This corresponds to a heating step of heating the spot.

ステップS20にて、制御手段50は、赤外線検出手段からの検出信号に基づいて、所定赤外線波長(λ1)の赤外線のエネルギーを検出し、検出した所定赤外線波長(λ1)の赤外線のエネルギーと、ステップS15にて加熱用レーザの照射を開始してからの時間と、を取り込んで一時的に記憶し、ステップS25に進む。   In step S20, the control means 50 detects the infrared energy of the predetermined infrared wavelength (λ1) based on the detection signal from the infrared detection means, the detected infrared energy of the predetermined infrared wavelength (λ1), and the step The time from the start of the irradiation of the heating laser in S15 is captured and temporarily stored, and the process proceeds to step S25.

ステップS25にて、制御手段50は、補正用レーザ検出手段からの検出信号に基づいて、補正用レーザの反射率を測定し、ステップS30に進む。なお、反射率を求める手順については後述する。   In step S25, the control means 50 measures the reflectance of the correction laser based on the detection signal from the correction laser detection means, and proceeds to step S30. The procedure for obtaining the reflectance will be described later.

ステップS30にて、制御手段50は、ステップS25にて求めた反射率から放射率を計算し、ステップS35に進む。具体的には、放射率(%)=吸収率(%)=100(%)−反射率(%)という関係から、放射率を計算する。   In step S30, the control means 50 calculates the emissivity from the reflectance obtained in step S25, and proceeds to step S35. Specifically, the emissivity is calculated from the relationship of emissivity (%) = absorption rate (%) = 100 (%) − reflectance (%).

ステップS35にて制御手段50は、ステップS20にて一時的に記憶した赤外線エネルギー(検出値に相当)を、ステップS30にて計算した放射率に基づいて補正し、加熱時間に応じた測定スポットの温度(補正した温度)を求め、ステップS40に進む。なお、測定スポットの温度(補正した温度)を求める手順については後述する。   In step S35, the control means 50 corrects the infrared energy temporarily stored in step S20 (corresponding to the detected value) based on the emissivity calculated in step S30, and calculates the measurement spot corresponding to the heating time. The temperature (corrected temperature) is obtained, and the process proceeds to step S40. A procedure for obtaining the temperature of the measurement spot (corrected temperature) will be described later.

そしてステップS40にて制御手段50は、測定終了タイミングであるか否かを判定する。制御手段50は、求めた温度(補正した温度)が飽和温度に達していると判定した場合、測定終了タイミングであると判定する。例えば制御手段50は、今回のステップS35にて求めた温度が、前回のステップS35にて求めた温度に対して、所定値以下の温度上昇状態であった場合、飽和温度に達したと判定する。なお飽和温度は、図11に示す温度上昇特性の傾きが所定値以下となった場合であって、温度がほぼ一定となった熱平衡状態の温度である。制御手段50は、飽和温度に達して(熱平衡状態となって)測定終了タイミングであると判定した場合(Yes)はステップS45に進み、測定終了タイミングでないと判定した場合(No)はステップS20に戻る。なお、ステップS20に戻る際、所定時間(例えば1ms程度)待ってから戻ると、所定時間間隔で温度を求めることができるので、より好ましい。なお、ステップS20〜S40は、制御手段にて、加熱ステップによる加熱を行いながら、制御手段にて測定スポットから放射される赤外線(熱線)を赤外線検出手段を用いて検出して測定スポットの温度を求め、加熱時間に応じた測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を得る、温度上昇特性取得ステップに相当する。なお、ステップS25にて反射率を求める手順、ステップS35にて測定スポットの温度(補正した温度)を求める手順、及び温度上昇特性を取得する手順については後述する。そしてステップS45に進んだ場合、制御手段50は、加熱用レーザ光源を制御して、加熱用レーザの照射を停止し、ステップS50に進む。そしてステップS50にて制御手段50は、補正用レーザ光源を制御して、補正用レーザの照射を停止し、ステップS55に進む。   In step S40, the control means 50 determines whether it is the measurement end timing. When it is determined that the calculated temperature (corrected temperature) has reached the saturation temperature, the control unit 50 determines that it is the measurement end timing. For example, the control means 50 determines that the temperature has reached the saturation temperature when the temperature obtained in the current step S35 is in a temperature rising state below a predetermined value with respect to the temperature obtained in the previous step S35. . Note that the saturation temperature is a temperature in a thermal equilibrium state in which the temperature rise characteristic shown in FIG. If the control means 50 reaches the saturation temperature (becomes a thermal equilibrium state) and determines that the measurement end timing is reached (Yes), the control means 50 proceeds to step S45, and if it is determined not to be the measurement end timing (No), the control means 50 proceeds to step S20. Return. When returning to step S20, it is more preferable to return after waiting for a predetermined time (for example, about 1 ms) because the temperature can be obtained at predetermined time intervals. In steps S20 to S40, the control means detects the infrared rays (heat rays) radiated from the measurement spot using the infrared detection means while heating by the heating step, and the temperature of the measurement spot is detected. This corresponds to a temperature rise characteristic acquisition step for obtaining a temperature rise characteristic that is a temperature rise state of the measurement spot according to the heating time. The procedure for obtaining the reflectance in step S25, the procedure for obtaining the temperature of the measurement spot (corrected temperature) in step S35, and the procedure for obtaining the temperature rise characteristic will be described later. When the process proceeds to step S45, the control means 50 controls the heating laser light source, stops the irradiation of the heating laser, and proceeds to step S50. In step S50, the control unit 50 controls the correction laser light source to stop the irradiation of the correction laser, and proceeds to step S55.

ステップS55にて制御手段50は、ステップS20〜S40にて求めた温度と加熱時間による温度上昇特性(図11)における加熱開始時点から飽和温度(時間変化に対する温度変化である傾きが所定傾き以下となる温度)へと至るまでの時間を求め、圧接部における圧接状態の良否を判定してステップS60に進む。なお、ステップS55は、熱伝導量の影響を受ける加熱点である測定スポットの温度上昇特性に基づいて、制御手段にて2つのワークの圧接部における接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する、判定ステップに相当する。なお、ステップS55における圧接状態の良否判定をする手順については後述する。   In step S55, the control means 50 determines that the temperature obtained in steps S20 to S40 and the temperature rise characteristic due to the heating time (FIG. 11) from the heating start point to the saturation temperature (the inclination that is the temperature change with respect to the time change is equal to or less than the predetermined inclination. The time until the temperature reaches a predetermined temperature) is determined, and the quality of the pressure contact state in the pressure contact portion is determined, and the process proceeds to step S60. In step S55, whether or not the pressure contact state including the contact area and the contact pressure at the pressure contact portion of the two workpieces is determined by the control unit based on the temperature rise characteristic of the measurement spot that is the heating point affected by the heat conduction amount. This corresponds to a determination step of determining. The procedure for determining whether or not the pressure contact state is good in step S55 will be described later.

そしてステップS60にて制御手段50は、判定ステップ(ステップS55)の結果に関する情報を、表示手段に表示して処理を終了する。なお、表示手段は、制御手段からの出力信号に基づいた画面を表示するものであり、例えばモニタである。また、画面の表示の例については後述する。   In step S60, the control unit 50 displays information on the result of the determination step (step S55) on the display unit and ends the process. The display means displays a screen based on an output signal from the control means, and is a monitor, for example. An example of screen display will be described later.

●[ステップS25にて反射率を求める手順(図9)]
例えば図9に、所定の表面状態に設定した物質A、物質B、物質Cにおける、照射する光の波長(横軸)と、反射率(縦軸)の関係を示す反射率特性の例を示す。図9に示すように、反射率は物体の材質や照射する光の波長で変化するとともに、物体の表面状態(微細な凹凸の密度や深さ等)によっても変化する。従って、測定スポット毎に反射率を求める必要がある。制御手段50は、補正用レーザ光源からの補正用レーザのエネルギーと、ビームスプリッタの反射率(第1所定割合(または第2所定割合))、ビームスプリッタの透過率(第2所定割合(または第1所定割合))、補正用レーザ検出手段にて検出した補正レーザ波長の光のエネルギーと、に基づいて、測定スポットの反射率を測定する。
[Procedure for obtaining reflectance in step S25 (FIG. 9)]
For example, FIG. 9 shows an example of reflectance characteristics indicating the relationship between the wavelength of light (horizontal axis) and the reflectance (vertical axis) of substance A, substance B, and substance C set to a predetermined surface state. . As shown in FIG. 9, the reflectance varies depending on the material of the object and the wavelength of the light to be irradiated, and also varies depending on the surface state of the object (such as the density and depth of fine irregularities). Therefore, it is necessary to obtain the reflectance for each measurement spot. The control means 50 includes the energy of the correction laser from the correction laser light source, the reflectance of the beam splitter (first predetermined ratio (or second predetermined ratio)), and the transmittance of the beam splitter (second predetermined ratio (or second predetermined ratio (or second predetermined ratio)). 1 predetermined ratio)), and the reflectance of the measurement spot is measured based on the energy of the light of the correction laser wavelength detected by the correction laser detection means.

●[ステップS35にて測定スポットの温度を求める手順と、温度上昇特性を求める手順(図10〜図11)]
例えば図10は、照射された光を完全に吸収及び放射する黒体の温度が各温度(M1、M2・・M6)の場合において、黒体から放射される赤外線の波長(横軸)と、各波長の赤外線のエネルギー(縦軸)の関係を示す赤外線放射特性の例を示している。例えば測定スポットが黒体である場合であって、検出した所定赤外線波長(λ1)の位置が図10中に示す(λ1)の位置であり、検出した赤外線エネルギーがE1であった場合、測定スポットの温度は、M4[℃]であることがわかる。しかし、実際の測定スポットは黒体ではなく、照射された加熱用レーザの全てを吸収することなく一部を反射しているので補正が必要であり、続くステップS25〜ステップS30にて求めた放射率に基づいて、ステップS20にて検出した赤外線エネルギーを補正する。
[Procedure for obtaining temperature of measurement spot in step S35 and procedure for obtaining temperature rise characteristics (FIGS. 10 to 11)]
For example, FIG. 10 shows the wavelength (horizontal axis) of infrared rays emitted from a black body when the temperature of the black body that completely absorbs and emits irradiated light is each temperature (M1, M2,... M6). The example of the infrared radiation characteristic which shows the relationship of the energy (vertical axis | shaft) of the infrared rays of each wavelength is shown. For example, when the measurement spot is a black body, the position of the detected predetermined infrared wavelength (λ1) is the position of (λ1) shown in FIG. 10, and the detected infrared energy is E1, the measurement spot It can be seen that the temperature of is M4 [° C.]. However, the actual measurement spot is not a black body, and a part of it is reflected without absorbing all of the irradiated heating laser, so correction is necessary, and the radiation obtained in the subsequent steps S25 to S30 is required. Based on the rate, the infrared energy detected in step S20 is corrected.

例えばステップS20にて一時的に記憶した赤外線エネルギーが、図10に示すE1であった場合、このE1をステップS30にて求めた放射率を用いて補正した結果がE1hであったとする。この場合、測定スポットの温度は、E1に相当するM4[℃](実温度)ではなく、補正したE1hに相当するM2[℃](補正温度)が正しい温度となる。なお、図10の例に示す赤外線放射特性は、予め記憶手段60に記憶されており、制御手段50は、記憶手段に記憶されている赤外線放射特性と、検出及び補正した赤外線エネルギー(この場合、エネルギーE1h)に基づいて、測定スポットの温度(この場合、M2[℃])を求める。   For example, when the infrared energy temporarily stored in step S20 is E1 shown in FIG. 10, it is assumed that the result of correcting E1 using the emissivity obtained in step S30 is E1h. In this case, the temperature of the measurement spot is not M4 [° C.] (actual temperature) corresponding to E1, but M2 [° C.] (correction temperature) corresponding to the corrected E1h is the correct temperature. The infrared radiation characteristic shown in the example of FIG. 10 is stored in advance in the storage unit 60, and the control unit 50 detects the infrared radiation characteristic stored in the storage unit and the detected and corrected infrared energy (in this case, Based on the energy E1h), the temperature of the measurement spot (in this case, M2 [° C.]) is obtained.

そして制御手段は、ステップS20にて記憶した照射開始後の時間(加熱時間に相当)と、当該時間に対応する補正温度から、図11の例に示す温度上昇特性を求める。例えば照射開始後の時間がT1であって、実温度(実際に測定した赤外線エネルギー(E1)による温度)がM4[℃]、補正温度(補正した赤外線エネルギー(E1h)による温度)がM2[℃]であった場合、及び、照射開始後の時間がT2であって、実温度(実際に測定した赤外線エネルギー(E2)による温度)がM3[℃]、補正温度(補正した赤外線エネルギー(E2h)による温度)がM1[℃]であった場合、を図11に示す。なお制御手段にて、補正温度による温度上昇特性を求めればよく、実温度による温度上昇特性は、特に求めなくてもよい。このように、制御手段は、測定スポットの反射率(放射率)を求めて測定スポットの温度を補正することで、正しい測定スポットの温度を求め、照射開始後の時間(加熱時間に相当)と、当該時間に対応する温度から、図11の例に示す温度上昇特性を求める。   And a control means calculates | requires the temperature rise characteristic shown in the example of FIG. 11 from the time (equivalent to a heating time) after the irradiation start memorize | stored in step S20, and the correction temperature corresponding to the said time. For example, the time after the start of irradiation is T1, the actual temperature (temperature by the actually measured infrared energy (E1)) is M4 [° C.], and the corrected temperature (temperature by the corrected infrared energy (E1h)) is M2 [° C. ], And the time after the start of irradiation is T2, the actual temperature (temperature by the actually measured infrared energy (E2)) is M3 [° C.], the corrected temperature (corrected infrared energy (E2h)) FIG. 11 shows the case where the temperature of (1) is M1 [° C.]. Note that the temperature rise characteristic according to the correction temperature may be obtained by the control means, and the temperature rise characteristic due to the actual temperature need not be particularly obtained. In this way, the control means obtains the reflectance of the measurement spot (emissivity) and corrects the temperature of the measurement spot to obtain the correct temperature of the measurement spot, and the time after the start of irradiation (corresponding to the heating time) The temperature rise characteristic shown in the example of FIG. 11 is obtained from the temperature corresponding to the time.

このように、制御手段は、温度上昇特性取得ステップ(ステップS20〜S40)において、測定スポットの温度を求める際、補正用レーザ光源を制御して、測定スポットに所定出力の補正用レーザを照射し、測定スポットにて反射された補正用レーザである反射補正用レーザを補正用レーザ検出手段にて検出することで測定スポットにおける反射率に関する特性(この場合、放射率)を求め、赤外線検出手段にて検出した所定波長の赤外線に基づいて求めた測定スポットの温度を、反射率に関する特性に基づいて補正する。   In this way, the control means controls the correction laser light source to irradiate the measurement spot with the correction laser having a predetermined output when obtaining the temperature of the measurement spot in the temperature rise characteristic acquisition step (steps S20 to S40). By detecting the correction laser that is the correction laser reflected at the measurement spot with the correction laser detection means, the characteristic (in this case, emissivity) regarding the reflectance at the measurement spot is obtained, and the infrared detection means The temperature of the measurement spot obtained based on the infrared of the predetermined wavelength detected in this way is corrected based on the characteristic relating to the reflectance.

●[ステップS55にて圧接状態の良否判定をする手順(図12〜図14)]
圧接部における接触面積の大きさの違いや接触圧力の大きさの違いによって熱伝導量が変化するので飽和温度が異なることを既に説明したが、それぞれの測定対象物で飽和温度が異なっている状態で圧接状態の良否を判定するのは、あまり好ましくない。そこで、以下に説明するように、測定対象物毎の飽和温度が同じとなるように、測定した温度上昇特性を正規化することで、飽和温度の違いを排除する。
[Procedure for determining pass / fail state of pressure contact in step S55 (FIGS. 12-14)]
We have already explained that the saturation temperature differs because the amount of heat conduction changes due to the difference in the contact area size and the contact pressure at the pressure contact part, but the saturation temperature is different for each measurement object. It is not preferable to determine whether the pressure contact state is good or bad. Therefore, as described below, the difference in saturation temperature is eliminated by normalizing the measured temperature rise characteristics so that the saturation temperature for each measurement object is the same.

ステップS55にて制御手段50は、ステップS20〜S40にて求めた温度と加熱時間による温度上昇特性(図11)における飽和温度が、予め設定した正規化飽和温度となるように、温度方向において圧縮あるいは伸張するように加工して正規化温度上昇特性を求める(なお、時間軸方向については特に加工しない)。例えば、正規化飽和温度を、圧接部における接触面積の大きさが理想的な大きさであり、且つ接触圧力の大きさが理想的な大きさである測定対象物の温度上昇特性における飽和温度に設定し、正規化飽和温度を記憶手段60に記憶しておく。そして制御手段50は、測定した温度上昇特性の飽和温度が、正規化飽和温度よりも高い場合は、図12に示すように、測定した温度上昇特性の飽和温度が正規化飽和温度と一致するように、温度上昇特性を温度方向に圧縮して正規化温度上昇特性を得ることができる。また制御手段50は、測定した温度上昇特性の飽和温度が、正規化飽和温度よりも低い場合は、図13に示すように、測定した温度上昇特性の飽和温度が正規化飽和温度と一致するように、温度上昇特性を温度方向に伸張して正規化温度上昇特性を得ることができる。   In step S55, the control means 50 compresses in the temperature direction so that the saturation temperature in the temperature rise characteristic (FIG. 11) obtained by the temperature obtained in steps S20 to S40 and the heating time becomes a preset normalized saturation temperature. Alternatively, the normalized temperature rise characteristic is obtained by processing so as to extend (the time axis direction is not particularly processed). For example, the normalized saturation temperature is set to the saturation temperature in the temperature rise characteristic of the measurement object in which the size of the contact area at the pressure contact portion is an ideal size and the size of the contact pressure is an ideal size. The normalized saturation temperature is set and stored in the storage means 60. Then, when the saturation temperature of the measured temperature rise characteristic is higher than the normalized saturation temperature, the control means 50 makes the measured saturation temperature of the temperature rise characteristic coincide with the normalized saturation temperature as shown in FIG. In addition, the normalized temperature rise characteristic can be obtained by compressing the temperature rise characteristic in the temperature direction. In addition, when the saturation temperature of the measured temperature rise characteristic is lower than the normalized saturation temperature, the control means 50 makes the measured saturation temperature of the temperature rise characteristic coincide with the normalized saturation temperature as shown in FIG. In addition, the normalized temperature rise characteristic can be obtained by extending the temperature rise characteristic in the temperature direction.

図14は、圧接部の接触面積の大きさが理想的な大きさであり且つ圧接部の接触圧力の大きさが理想的な大きさである測定対象物の温度上昇特性を正規化した正規化理想温度上昇特性(図14中に点線にて示す)と、圧接部の接触面積の大きさが許容下限であり且つ圧接部の接触圧力の大きさが許容下限である測定対象物の温度上昇特性を正規化した正規化下限温度上昇特性(図14中に一点鎖線にて示す)と、圧接部の接触面積の大きさが許容上限であり且つ圧接部の接触圧力の大きさが許容上限である測定対象物の温度上昇特性を正規化した正規化上限温度上昇特性(図14中に二点鎖線にて示す)と、を重ねて表示した例を示している。このように、飽和温度を正規化飽和温度に一致させる正規化を行うことで、圧接部の接触面積の大きさの違いや接触圧力の大きさの違いを、加熱開始(時点)から正規化飽和温度に達するまでのグラフで表すことができる。   FIG. 14 shows a normalized value obtained by normalizing the temperature rise characteristics of an object to be measured in which the size of the contact area of the pressure contact portion is an ideal size and the size of the contact pressure of the pressure contact portion is an ideal size. The ideal temperature rise characteristic (indicated by a dotted line in FIG. 14) and the temperature rise characteristic of a measurement object in which the size of the contact area of the pressure contact portion is the allowable lower limit and the size of the contact pressure of the pressure contact portion is the allowable lower limit. The normalized lower limit temperature rise characteristic (indicated by a one-dot chain line in FIG. 14), the size of the contact area of the pressure contact portion is the allowable upper limit, and the size of the contact pressure of the pressure contact portion is the allowable upper limit. An example is shown in which a normalized upper limit temperature rise characteristic (indicated by a two-dot chain line in FIG. 14) obtained by normalizing the temperature rise characteristic of the measurement object is displayed. In this way, by normalizing the saturation temperature to the normalized saturation temperature, the difference in the contact area and the difference in the contact pressure in the pressure contact portion is normalized and saturated from the start of heating (time). It can be represented by a graph until the temperature is reached.

測定対象物の温度上昇特性を正規化した結果が、図14に示す正規化上限温度上昇特性と正規化下限温度上昇特性との間に収まっていない場合は、その測定対象物の圧接部における接触面積は所望する範囲を外れている、あるいは、圧接部における接触圧力は所望する範囲を外れている、といえる。すなわち、測定対象物の温度上昇特性を正規化した結果が、図14に示す正規化上限温度上昇特性と正規化下限温度上昇特性との間に収まっている場合は、その測定対象物の圧接部における接触面積は所望する範囲内であり、且つ圧接部における接触圧力は所望する範囲内である、といえる。   When the result of normalizing the temperature rise characteristic of the measurement object does not fall between the normalized upper limit temperature rise characteristic and the normalized lower limit temperature rise characteristic shown in FIG. 14, the contact at the pressure contact portion of the measurement object It can be said that the area is out of the desired range, or the contact pressure at the pressure contact portion is out of the desired range. That is, when the result of normalizing the temperature rise characteristic of the measurement object is within the normalized upper limit temperature rise characteristic and the normalized lower limit temperature rise characteristic shown in FIG. 14, the pressure contact portion of the measurement object It can be said that the contact area is within the desired range, and the contact pressure at the pressure contact portion is within the desired range.

なお、求めた温度上昇特性を正規化した結果が、図14に示す正規化上限温度上昇特性と正規化下限温度上昇特性との間にあるか否かの判定を、加熱開始時点から正規化飽和温度に達するまでの時間が、第1基準閾値(正規化上限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間)と、第2基準閾値(正規化下限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間)と、の間に収まっているか否かの判定とすることもできる。この場合、ステップS35にて制御手段は、測定スポットへの加熱用レーザの照射の開始時点から、温度上昇特性において時間の経過に対する温度の上昇状態が所定上昇状態以下となる熱平衡状態となるまでの時間が、予め設定した第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっていない場合に、接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する(すなわち、第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっている場合は良品であると判定する)。なお、正規化飽和温度、第1基準閾値、第2基準閾値は、予め記憶手段に記憶されている。   It should be noted that the normalization saturation is determined from the heating start time point to determine whether the result of normalizing the obtained temperature rise characteristic is between the normalized upper limit temperature rise characteristic and the normalized lower limit temperature rise characteristic shown in FIG. The time to reach the temperature is the first reference threshold (the time from the start of heating to the normalized saturation temperature in the normalized upper limit temperature rise characteristic) and the second reference threshold (from the start of heating in the normalized lower limit temperature rise characteristic). Or the time until the normalized saturation temperature is reached). In this case, in step S35, the control means starts from the time of starting the irradiation of the heating laser to the measurement spot until the temperature rise characteristic reaches a thermal equilibrium state where the temperature rise state with respect to time elapses below a predetermined rise state. When the time does not fall between the first reference threshold value and the second reference threshold value set in advance, the contact area is out of the desired size range or the contact pressure is desired. It is determined that it is a defective product that is out of the range of pressure (ie, it is determined to be a non-defective product if it is between the first reference threshold value and the second reference threshold value). Note that the normalized saturation temperature, the first reference threshold value, and the second reference threshold value are stored in advance in the storage unit.

また、以上の説明では、第1基準閾値を、正規化上限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間として、第2基準閾値を、正規化下限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度に達するまでの時間とした。しかし、第1基準閾値を、正規化上限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度の90%に達するまでの時間とし、第2基準閾値を、正規化下限温度上昇特性において加熱開始から正規化飽和温度の90%に達するまでの時間とし、求めた温度上昇特性を正規化した結果において正規化飽和温度の90%に達するまでの時間が、第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっている場合に良品であると判定するようにしてもよい。なお、圧接状態の良否の判定方法は、以上に説明した方法に限定されない。例えば、求めた温度上昇特性における飽和温度が、所定の温度範囲内である場合に良品であると判定したり、求めた温度上昇特性を正規化することなく、飽和温度に達するまでの時間が第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっている場合に良品であると判定したり、求めた温度上昇特性を正規化した正規化温度上昇特性のグラフで囲まれる面積が所定範囲内である場合に良品であると判定したり、してもよい。   In the above description, the first reference threshold is set as the time from the start of heating to the normalized saturation temperature in the normalized upper limit temperature rise characteristic, and the second reference threshold is set from the start of heating in the normalized lower limit temperature rise characteristic. The time required to reach the normalized saturation temperature was used. However, the first reference threshold is the time from the start of heating in the normalized upper limit temperature rise characteristic until it reaches 90% of the normalized saturation temperature, and the second reference threshold is normalized from the start of heating in the normalized lower limit temperature rise characteristic. The time to reach 90% of the saturation temperature, and the time to reach 90% of the normalized saturation temperature in the result of normalizing the obtained temperature rise characteristic is between the first reference threshold and the second reference threshold. You may make it determine with it being non-defective if it is settled. In addition, the determination method of the quality of a press-contact state is not limited to the method demonstrated above. For example, when the saturation temperature in the obtained temperature rise characteristic is within a predetermined temperature range, it is determined that the product is non-defective, or the time until the saturation temperature is reached is normalized without normalizing the obtained temperature rise characteristic. An area enclosed by a graph of normalized temperature rise characteristics obtained by normalizing the obtained temperature rise characteristics within a predetermined range is determined to be a non-defective product when it falls between the first reference threshold and the second reference threshold. In some cases, it may be determined that the product is non-defective.

●[ステップS60にて表示手段に表示する判定結果に関する情報の例(図15)]
次に、ステップS60の表示の例を図15に示す。図15に示す例は、制御手段50の表示手段50Gの画面50Mに、制御手段の判定結果に関する情報を表示した例を示している。この例では、判定結果は「良好」であり、圧接部における接触面積及び接触圧力が所望する範囲内であったと判定した場合を示している。また図15の例では、画面50Mの一部に、測定対象物の正規化温度上昇特性(画面50M中に実線にて示す)と、正規化下限温度上昇特性(画面50M中に一点鎖線にて示す)と、正規化上限温度上昇特性(画面50M中に二点鎖線にて示す)と、正規化理想温度上昇特性(画面50M中に点線にて示す)と、を重ねた温度上昇特性グラフも表示した例を示している。この温度上昇特性グラフを見るだけで、作業者は、測定対象物の圧接状態は許容範囲に収まってはいるが、上限側に少しずれていると容易に判断することができるので、品質管理等を行う際に非常に便利である。
[Example of information on determination result displayed on display means in step S60 (FIG. 15)]
Next, an example of display in step S60 is shown in FIG. The example shown in FIG. 15 shows an example in which information related to the determination result of the control means is displayed on the screen 50M of the display means 50G of the control means 50. In this example, the determination result is “good”, and shows a case where it is determined that the contact area and the contact pressure in the press contact portion are within the desired ranges. In the example of FIG. 15, the normalized temperature rise characteristic of the measurement object (indicated by a solid line in the screen 50M) and the normalized lower limit temperature rise characteristic (indicated by a one-dot chain line in the screen 50M) And a normalized temperature rise characteristic graph (indicated by a two-dot chain line in the screen 50M) and a normalized ideal temperature rise characteristic (indicated by a dotted line in the screen 50M). The displayed example is shown. By just looking at this temperature rise characteristic graph, the operator can easily determine that the pressure contact state of the measurement object is within the allowable range, but is slightly shifted to the upper limit side, so quality control, etc. Is very useful when doing.

●[溶着されることなく圧接にて結合された圧接部の溶着方法]
以上の説明では、スルーホール91の内壁91Bにプレスフィットピン92の弾性変形部92Bが挿通された圧接部の圧接状態の良否を判定した。この圧接部は、溶着されることなく圧接にて結合されているが、上記の判定の結果、圧接状態が良品であると判定した場合、さらに、以下のようにして溶着することで、より確実に所望する導電率を確保することができる。なお、以下に説明する溶着ステップは、図8に示すステップS55とステップS60との間で行うようにしてもよいし、省略してもよい。
● [Welding method for welded parts joined by pressure welding without being welded]
In the above description, the quality of the pressure contact state of the pressure contact portion in which the elastic deformation portion 92B of the press-fit pin 92 is inserted into the inner wall 91B of the through hole 91 is determined. This welded portion is joined by pressure welding without being welded. However, if it is determined that the pressure welded state is a non-defective product as a result of the above determination, it is more reliable by welding as follows. The desired conductivity can be ensured. The welding step described below may be performed between step S55 and step S60 shown in FIG. 8, or may be omitted.

まず、前提条件として、2つのワークにおける圧接部の少なくとも一方には、2つのワークの圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキ(例えばハンダメッキや錫メッキ等)されている。例えば、スルーホール91の内壁91Bが、ハンダメッキされている。そして加熱ステップでは、制御手段から加熱用レーザ光源を制御して、ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともにメッキの融点未満となる熱量に調整された出力の加熱用レーザを測定スポットに照射する。   First, as a precondition, at least one of the pressure contact portions of the two workpieces is plated with an alloy or metal having a melting point lower than the melting points of the conductive members of the pressure contact portions of the two workpieces (for example, solder plating or tin plating). Has been. For example, the inner wall 91B of the through hole 91 is solder plated. In the heating step, the heating laser light source is controlled from the control means, and the measurement spot is irradiated with a heating laser whose output is adjusted to a heat amount that is less than the melting point of the plating and is heated without destroying the workpiece. To do.

そして、判定ステップにおいて良品であると判定した場合、制御手段にて加熱用レーザ光源の出力を、ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともにメッキの融点以上となる熱量に調整された出力である新たな加熱用レーザへと上昇させた後、測定スポットに新たな加熱用レーザを所定時間照射することでメッキを溶融させて圧接部において2つのワークを溶着させる。この溶着させるステップが溶着ステップである。このように、溶着されることなく圧接にて結合された2つのワークが所望する圧接状態であることを確認した後、適切に、且つ容易に、圧接部を溶着することができるので、より確実に所望する導電率を確保することができる。また、メッキ削れ部や、錫等による微細ヒゲ等を溶融して、より信頼性の高い圧接状態(電気導通状態)とすることができる。また、メッキ削れ片を除去する工程も必要としない。なお上記の説明では、加熱ステップの後で、溶着ステップを実行したが、加熱ステップと溶着ステップを同時に行うこともできる。この場合、加熱ステップでは、制御手段から加熱用レーザ光源を制御して、ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともにメッキの融点以上となる熱量に調整された出力の加熱用レーザを測定スポットに照射すればよい。これにより、加熱ステップと溶着ステップを別々に行う場合よりも短時間で検査を終了することができる。   And when it determines with a non-defective product in the determination step, the output of the laser light source for heating is adjusted by the control means to the amount of heat that heats the workpiece without destroying it and to the amount of heat that is equal to or higher than the melting point of the plating. After raising the laser to a new heating laser, the plating is melted by irradiating the measurement spot with a new heating laser for a predetermined time, and two workpieces are welded at the pressure contact portion. This step of welding is a welding step. In this way, after confirming that the two workpieces joined by pressure welding without being welded are in the desired pressure welding state, the pressure welding portion can be welded appropriately and easily. The desired conductivity can be ensured. Moreover, the plating shaving part, the fine whisker etc. by tin etc. can be fuse | melted, and it can be set as a more reliable press-contact state (electric conduction state). Moreover, the process of removing the plating scrap is not required. In the above description, the welding step is performed after the heating step. However, the heating step and the welding step can be performed simultaneously. In this case, in the heating step, the heating laser light source is controlled from the control means, and the heating laser with the output adjusted to the amount of heat that heats the workpiece without destroying it and exceeds the melting point of the plating is measured. Can be irradiated. Thereby, a test | inspection can be complete | finished in a short time rather than the case where a heating step and a welding step are performed separately.

●[光学非破壊検査装置の処理手順(その2)(図16)]
次に図16に示すフローチャートを用いて、制御手段50の処理手順(その2)の例について説明する。なお光学非破壊検査装置の構成については、第1〜第4の実施の形態のいずれでもよい。上述した処理手順(その1)では、測定した赤外線エネルギーを反射率に基づいて補正し、補正した赤外線エネルギーから求めた補正温度と、加熱開始からの時間にて、温度上昇特性を求めたが、以下に説明する処理手順(その2)では、反射率に基づいて加熱用レーザの出力を調整(増量)し、測定した赤外線エネルギーが、上記の「補正した赤外線エネルギー」と同等となるようにしたものである。
● [Processing procedure of optical nondestructive inspection equipment (Part 2) (Fig. 16)]
Next, an example of a processing procedure (part 2) of the control means 50 will be described using the flowchart shown in FIG. The configuration of the optical nondestructive inspection apparatus may be any of the first to fourth embodiments. In the above-described processing procedure (part 1), the measured infrared energy was corrected based on the reflectance, and the temperature rise characteristics were obtained from the corrected temperature obtained from the corrected infrared energy and the time from the start of heating. In the processing procedure (part 2) described below, the output of the heating laser is adjusted (increased) based on the reflectance so that the measured infrared energy is equivalent to the above-described “corrected infrared energy”. Is.

ステップS110では、制御手段50は、補正用レーザ光源を制御して、補正用レーザ光源から補正用レーザを出射し、ステップS115に進む。補正用レーザは測定スポットに導光され、測定スポットにて反射された補正用レーザは補正用レーザ検出手段へと導光される。   In step S110, the control means 50 controls the correction laser light source, emits the correction laser from the correction laser light source, and proceeds to step S115. The correction laser is guided to the measurement spot, and the correction laser reflected by the measurement spot is guided to the correction laser detection means.

ステップS115にて、制御手段50は、補正用レーザ検出手段からの検出信号に基づいて、補正用レーザの反射率を測定し、ステップS120に進む。反射率の求め方は上述したとおりである。   In step S115, the control means 50 measures the reflectance of the correction laser based on the detection signal from the correction laser detection means, and proceeds to step S120. The method for obtaining the reflectance is as described above.

ステップS120にて、制御手段50は、ステップS115にて求めた反射率から吸収率を計算し、ステップS125に進む。具体的には、吸収率(%)=100(%)−反射率(%)という関係から、吸収率を計算する。ステップS125にて、制御手段50は、ステップS120にて求めた吸収率から放射率を計算し、ステップS130に進む。具体的には、吸収率(%)=放射率(%)という関係から、放射率を計算する。   In step S120, the control means 50 calculates an absorptance from the reflectance obtained in step S115, and proceeds to step S125. Specifically, the absorptance is calculated from the relationship of absorptance (%) = 100 (%) − reflectance (%). In step S125, the control means 50 calculates the emissivity from the absorption rate obtained in step S120, and proceeds to step S130. Specifically, the emissivity is calculated from the relationship of absorption rate (%) = emissivity (%).

ステップS130にて、制御手段50は、ステップS120にて求めた吸収率(または放射率)に基づいて、加熱用レーザ光源から出力するべき出力値を計算し、ステップS135に進む。例えば、仮に出力W1で加熱用レーザを出射した場合、吸収率の関係から図10における赤外線エネルギーE1が検出されると予想された場合、検出される赤外線エネルギーがE1hとなるような加熱用レーザの出力W1hを、吸収率に応じて計算する。   In step S130, the control means 50 calculates an output value to be output from the heating laser light source based on the absorption rate (or emissivity) obtained in step S120, and proceeds to step S135. For example, if a heating laser is emitted with an output W1, if the infrared energy E1 in FIG. 10 is expected to be detected from the relationship of the absorptance, a heating laser whose detected infrared energy is E1h is assumed. The output W1h is calculated according to the absorption rate.

ステップS135にて制御手段50は、加熱用レーザ光源を制御して、ステップS130にて求めた出力値にて加熱用レーザを出射し、ステップS140に進む。   In step S135, the control means 50 controls the heating laser light source, emits the heating laser with the output value obtained in step S130, and proceeds to step S140.

ステップS140にて制御手段50は、赤外線検出手段からの検出信号に基づいて、所定赤外線波長(λ1)の赤外線のエネルギーを検出し、検出した所定赤外線波長(λ1)の赤外線のエネルギーと、加熱用レーザの照射を開始してからの時間と、を取り込んで記憶し、ステップS145に進む。   In step S140, the control means 50 detects the infrared energy of the predetermined infrared wavelength (λ1) based on the detection signal from the infrared detection means, the detected infrared energy of the predetermined infrared wavelength (λ1), and the heating energy The time from the start of laser irradiation is captured and stored, and the process proceeds to step S145.

ステップS145にて制御手段50は、取り込んだ赤外線エネルギーに対応する温度(実温度)を求め、求めた実温度と、照射開始後の時間と、から温度上昇特性を求め、ステップS150に進む。この場合、吸収率に応じて加熱用レーザの出力を調整(増量)しているので、求めた実温度(この場合は実温度=補正後の温度)をそのまま温度上昇特性として利用すればよい。なお、検出した赤外線エネルギーから温度に換算する方法は、上述したとおりであるので説明を省略する。   In step S145, the control means 50 obtains the temperature (actual temperature) corresponding to the captured infrared energy, obtains the temperature rise characteristic from the obtained actual temperature and the time after the start of irradiation, and proceeds to step S150. In this case, since the output of the heating laser is adjusted (increased) according to the absorption rate, the obtained actual temperature (in this case, the actual temperature = the temperature after correction) may be used as it is as the temperature rise characteristic. Since the method for converting the detected infrared energy into temperature is as described above, the description thereof is omitted.

ステップS150にて制御手段50は、測定終了タイミングであるか否かを判定する。上述したように、制御手段50は、求めた温度が飽和温度に達していると判定した場合、測定終了タイミングであると判定する。制御手段50は、飽和温度に達して測定終了タイミングであると判定した場合(Yes)はステップS155に進み、測定終了タイミングでないと判定した場合(No)はステップS115に戻る。なお、ステップS115に戻る際、所定時間(例えば1ms程度)待ってから戻ると、所定時間間隔で実温度を求めることができるので、より好ましい。   In step S150, the control means 50 determines whether it is the measurement end timing. As described above, when it is determined that the calculated temperature has reached the saturation temperature, the control unit 50 determines that it is the measurement end timing. If the control means 50 has reached the saturation temperature and determines that it is the measurement end timing (Yes), the process proceeds to step S155, and if it is determined that it is not the measurement end timing (No), the control means 50 returns to step S115. When returning to step S115, it is more preferable to wait for a predetermined time (for example, about 1 ms) before returning, so that the actual temperature can be obtained at predetermined time intervals.

ステップS155に進んだ場合、制御手段50は、加熱用レーザ光源を制御して、加熱用レーザの照射を停止し、ステップS160に進む。ステップS160にて制御手段50は、補正用レーザ光源を制御して、補正用レーザの照射を停止し、ステップS165に進む。   When the process proceeds to step S155, the control unit 50 controls the heating laser light source to stop the irradiation of the heating laser, and the process proceeds to step S160. In step S160, the control unit 50 controls the correction laser light source, stops the irradiation of the correction laser, and proceeds to step S165.

ステップS165にて制御手段50は、ステップS145にて求めた実温度による温度上昇特性に基づいて、測定対象物の圧接状態を判定し、ステップS170にて判定結果を表示手段等に表示して処理を終了する。なお、測定対象物の圧接状態の判定方法、及び表示手段への表示方法は、上述した方法と同様であるので説明を省略する。   In step S165, the control means 50 determines the pressure contact state of the measurement object based on the temperature rise characteristic due to the actual temperature obtained in step S145, and displays the determination result on the display means or the like in step S170 for processing. Exit. In addition, since the determination method of the press-contact state of a measurement object and the display method to a display means are the same as the method mentioned above, description is abbreviate | omitted.

以上、本実施の形態にて説明した光学非破壊検査装置は、加熱用レーザにて加熱を開始してから飽和温度に達するまでの数10ms程度の期間の温度上昇特性を用いて測定対象物の状態を判定するので、非常に検査時間が短い。また圧接部の圧接状態の検査に対して、非接触で検査を行うことができるので、超音波発振機の振動子やセンサ等を、圧接部や圧接部の近傍に固定する必要が無く、容易に、且つ手間無く短時間に検査を行うことができる。また、熱の伝導状態を判定することで、導電部材(スルーホールの内壁)と導電部材(プレスフィットピンの弾性変形部)との圧接状態を判定しているので、電気導通状態を適切に判定することが可能である。従って、画像にて挿入位置を確認する方法と比較して、本来検査するべき電気導通状態を適切に検査することが可能であり、より高い信頼性で検査することができる。また、各温度上昇特性の飽和温度がばらばらであっても、予め設定した正規化飽和温度となるように温度上昇特性を温度方向に圧縮または伸張して正規化温度上昇特性を得ることで、飽和温度の違いにかかわらず正規化飽和温度に統一するように温度上昇特性を正規化して判定しているので、より正確な判定を行うことができる。   As described above, the optical nondestructive inspection apparatus described in this embodiment uses the temperature rise characteristic of a period of about several tens of ms from the start of heating with the heating laser to the saturation temperature. Since the state is determined, the inspection time is very short. In addition, since it is possible to perform non-contact inspection for inspection of the pressure contact state of the pressure contact portion, it is not necessary to fix the vibrator or sensor of the ultrasonic oscillator in the vicinity of the pressure contact portion or the pressure contact portion. In addition, the inspection can be performed in a short time without trouble. In addition, by determining the heat conduction state, the pressure contact state between the conductive member (inner wall of the through hole) and the conductive member (elastically deformed portion of the press-fit pin) is determined, so the electrical conduction state is appropriately determined. Is possible. Therefore, as compared with the method of confirming the insertion position with an image, it is possible to appropriately inspect the electrical continuity state that should be inspected, and it is possible to inspect with higher reliability. In addition, even if the saturation temperature of each temperature rise characteristic varies, saturation is achieved by compressing or expanding the temperature rise characteristic in the temperature direction so as to obtain a preset normalized saturation temperature, thereby obtaining a normalized temperature rise characteristic. Since the temperature rise characteristics are normalized and determined so as to be unified with the normalized saturation temperature regardless of the difference in temperature, more accurate determination can be performed.

また、補正用レーザを用いて測定スポットの反射率(放射率)を求めて測定スポットの温度を補正することで、測定スポットの温度を、より正確に求めることができる。   Moreover, the temperature of a measurement spot can be calculated | required more correctly by calculating | requiring the reflectance (emissivity) of a measurement spot using a correction | amendment laser, and correct | amending the temperature of a measurement spot.

なお、以上に説明した処理手順を実施するための加熱用レーザ光源21と、集光コリメート手段10と、加熱用レーザ導光手段と、赤外線検出手段と、赤外線導光手段と、補正用レーザ光源71と、補正用レーザ導光手段と、補正用レーザ検出手段71Rと、反射レーザ導光手段と、制御手段50と、を備えることで、測定対象物である2つの部材の圧接部における接触面積が許容範囲内であるか否か、及び接触圧力が許容範囲内であるか否か、を制御手段にて判定する光学非破壊検査装置を構成することも、もちろん可能である。   It should be noted that the heating laser light source 21, the condensing collimating means 10, the heating laser light guiding means, the infrared detecting means, the infrared light guiding means, and the correction laser light source for performing the processing procedure described above. 71, a correction laser light guide means, a correction laser detection means 71R, a reflected laser light guide means, and a control means 50, so that the contact area at the pressure contact portion between two members that are measurement objects It is of course possible to configure an optical nondestructive inspection apparatus that determines whether or not the contact pressure is within the allowable range and whether or not the contact pressure is within the allowable range by the control means.

本発明の光学非破壊検査方法及び光学非破壊検査装置、の処理手順、構成、構造、外観、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。   The processing procedure, configuration, structure, appearance, shape, and the like of the optical nondestructive inspection method and optical nondestructive inspection apparatus of the present invention can be variously changed, added, and deleted without changing the gist of the present invention.

なお、本実施の形態にて説明した反射率特性(図9)の例、赤外線放射特性(図10)の例、この赤外線放射特性中に示した所定赤外線波長(λ1)の位置は、ひとつの例であり、これに限定されるものではない。また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(<)、AとCの間にBがあるという表現(A<B<C)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。   The example of the reflectance characteristic (FIG. 9), the example of the infrared radiation characteristic (FIG. 10) described in the present embodiment, and the position of the predetermined infrared wavelength (λ1) shown in this infrared radiation characteristic is one. It is an example and is not limited to this. Further, the above (≧), the following (≦), the greater (>), the less (<), the expression that there is B between A and C (A <B <C), etc. are included even if they contain an equal sign. It does not have to be. The numerical values used in the description of the present embodiment are examples, and are not limited to these numerical values.

また本実施の形態の説明では、スルーホールの内壁にプレスフィットピンの弾性変形部を圧接させた圧接部を例として説明したが、2つのワークはこれらに限定されるものではなく、導電部材で構成された種々の2つのワークの圧接部の良否判定に適用することができる。またメッキの種類は、ハンダメッキや錫メッキに限定されず、種々のメッキを用いることができる。   In the description of the present embodiment, the press contact portion in which the elastic deformation portion of the press-fit pin is press-contacted to the inner wall of the through hole is described as an example, but the two works are not limited to these, and are conductive members. The present invention can be applied to pass / fail judgment of the press contact portions of the various two configured workpieces. Further, the type of plating is not limited to solder plating or tin plating, and various types of plating can be used.

1A、1B、1C、1D 光学非破壊検査装置
10 集光コリメート手段
10A、10B (非球面)反射ミラー
11A、11B 加熱レーザ用選択反射手段
12A、12B 赤外線用選択反射手段
17A、17B ビームスプリッタ
21 加熱用レーザ光源
31 赤外線検出手段(熱線検出手段)
41 加熱用レーザコリメート手段
50 制御手段
50G 表示手段
51 赤外線集光手段
60 記憶手段
71 補正用レーザ光源
71R 補正用レーザ検出手段
81 補正用レーザコリメート手段
81R 反射レーザ集光手段
90 基板
91 スルーホール
91A ランド
91B 内壁(圧接部)
92 プレスフィットピン
92A 先端部
92B 弾性変形部(圧接部)
92C ベース部
L11 第1測定光
L12 第2測定光
L13 第3測定光
SP 測定スポット

1A, 1B, 1C, 1D Optical nondestructive inspection apparatus 10 Condensing collimating means 10A, 10B (Aspherical) reflecting mirror 11A, 11B Selective reflecting means for heating laser 12A, 12B Selective reflecting means for infrared rays 17A, 17B Beam splitter 21 Heating Laser light source 31 Infrared detection means (heat ray detection means)
41 Laser collimating means for heating 50 Control means 50G Display means 51 Infrared condensing means 60 Storage means 71 Laser light source for correction 71R Laser detecting means for correction 81 Laser collimating means for correction 81R Reflective laser condensing means 90 Substrate 91 Through hole 91A Land 91B Inner wall (pressure contact)
92 Press Fit Pin 92A Tip 92B Elastic Deformation (Pressure Contact)
92C Base portion L11 First measurement light L12 Second measurement light L13 Third measurement light SP Measurement spot

Claims (5)

溶着されることなく圧接にて結合された2つのワークの圧接部であって一方のワークにおける前記圧接部と他方のワークにおける前記圧接部とが互いに導電部材で構成された前記圧接部、における圧接状態を判定する光学非破壊検査方法であって、
前記圧接部の近傍における一方のワークの表面であって前記圧接部を含む導電部材の表面に測定スポットを設定し、
所定レーザ波長の加熱用レーザを出射する加熱用レーザ光源と、
所定赤外線波長の赤外線を検出可能な赤外線検出手段と、
前記加熱用レーザよりも小さな出力の補正レーザ波長の補正用レーザを出射する補正用レーザ光源と、
前記補正用レーザを検出可能な補正用レーザ検出手段と、
前記加熱用レーザ光源と前記補正用レーザ光源とを制御するとともに前記赤外線検出手段及び前記補正用レーザ検出手段からの検出信号を取り込む制御手段と、を用い、
前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記測定スポットに、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量に調整された前記加熱用レーザを照射して、前記測定スポットを加熱する、加熱ステップと、
前記加熱ステップによる加熱を行いながら、前記制御手段にて前記測定スポットから放射される赤外線を前記赤外線検出手段を用いて検出して前記測定スポットの温度を求め、加熱時間に応じた前記測定スポットの温度上昇状態である温度上昇特性を得る、温度上昇特性取得ステップと、
熱伝導量の影響を受ける加熱点である前記測定スポットの前記温度上昇特性に基づいて、前記制御手段にて前記2つのワークの前記圧接部における接触面積及び接触圧力を含む圧接状態の良否を判定する、判定ステップと、を有し、
前記温度上昇特性取得ステップにおいて、前記制御手段にて、前記測定スポットの温度を求める際、前記補正用レーザ光源を制御して、前記測定スポットに所定出力の前記補正用レーザを照射し、前記測定スポットにて反射された前記補正用レーザである反射補正用レーザを前記補正用レーザ検出手段にて検出することで前記測定スポットにおける反射率に関する特性を求め、前記赤外線検出手段にて検出した前記所定波長の赤外線に基づいて求めた前記測定スポットの温度を、前記反射率に関する特性に基づいて補正する、
光学非破壊検査方法。
Pressure welding portion of two workpieces joined by pressure welding without being welded, wherein the pressure welding portion in one workpiece and the pressure welding portion in the other workpiece are each composed of a conductive member. An optical nondestructive inspection method for determining a state,
A measurement spot is set on the surface of one of the workpieces in the vicinity of the pressure contact portion and the surface of the conductive member including the pressure contact portion,
A heating laser light source for emitting a heating laser having a predetermined laser wavelength;
Infrared detecting means capable of detecting infrared rays of a predetermined infrared wavelength;
A correction laser light source that emits a correction laser having a smaller correction laser wavelength than the heating laser; and
Correction laser detecting means capable of detecting the correction laser;
Using the control means for controlling the heating laser light source and the correction laser light source and taking in detection signals from the infrared detection means and the correction laser detection means,
The heating laser light source is controlled by controlling the heating laser light source from the control means, and the measuring spot is heated by irradiating the heating laser adjusted to an amount of heat to be heated without destroying the workpiece. Steps,
While performing the heating in the heating step, the control means detects infrared radiation emitted from the measurement spot using the infrared detection means to determine the temperature of the measurement spot, and determines the temperature of the measurement spot according to the heating time. A temperature rise characteristic obtaining step for obtaining a temperature rise characteristic in a temperature rise state;
Based on the temperature rise characteristic of the measurement spot, which is a heating point affected by the amount of heat conduction, the control means determines the quality of the pressure contact state including the contact area and the contact pressure at the pressure contact portion of the two workpieces. And a determination step.
In the temperature rise characteristic obtaining step, when the control means obtains the temperature of the measurement spot, the correction laser light source is controlled to irradiate the measurement spot with the correction laser having a predetermined output, and the measurement The correction laser detection means, which is the correction laser reflected at the spot, is detected by the correction laser detection means to obtain characteristics relating to the reflectance at the measurement spot, and the predetermined detection detected by the infrared detection means Correcting the temperature of the measurement spot determined based on the infrared rays of the wavelength based on the characteristics relating to the reflectance;
Optical nondestructive inspection method.
請求項1に記載の光学非破壊検査方法であって、
前記2つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記2つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、
前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点未満となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射し、
前記判定ステップにおいて良品であると判定した場合、前記制御手段にて前記加熱用レーザ光源の出力を前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力である新たな加熱用レーザへと上昇させた後、前記測定スポットに前記新たな加熱用レーザを所定時間照射することで前記メッキを溶融させて前記圧接部において前記2つのワークを溶着させる、溶着ステップ、を有する、
光学非破壊検査方法。
The optical nondestructive inspection method according to claim 1,
At least one of the pressure contact portions of the two workpieces is plated with an alloy or metal having a melting point lower than the melting point of each of the conductive members of the pressure contact portions of the two workpieces,
In the heating step, the heating laser light source is controlled by controlling the heating laser light source from the control means so as to heat the workpiece without destroying the workpiece, and the output of the heating laser is adjusted to be less than the melting point of the plating. To the measurement spot,
When it is determined that the product is a non-defective product in the determination step, the output of the heating laser light source is adjusted by the control unit to a heat amount that heats the workpiece without destroying the workpiece and is equal to or higher than a melting point of the plating. After raising to a new heating laser that is an output, the plating is melted by irradiating the measurement spot with the new heating laser for a predetermined time, and the two workpieces are welded at the pressure contact portion, Welding step,
Optical nondestructive inspection method.
請求項1に記載の光学非破壊検査方法であって、
前記2つのワークにおける前記圧接部の少なくとも一方には、前記2つのワークの前記圧接部の導電部材のそれぞれの融点よりも低い融点の合金または金属がメッキされており、
前記加熱ステップでは、前記制御手段から前記加熱用レーザ光源を制御して、前記ワークを破壊することなく加熱する熱量であるとともに前記メッキの融点以上となる熱量に調整された出力の前記加熱用レーザを前記測定スポットに照射する、
光学非破壊検査方法。
The optical nondestructive inspection method according to claim 1,
At least one of the pressure contact portions of the two workpieces is plated with an alloy or metal having a melting point lower than the melting point of each of the conductive members of the pressure contact portions of the two workpieces,
In the heating step, the heating laser light source that controls the heating laser light source from the control means to heat the workpiece without destroying the workpiece and adjust the heat amount to be equal to or higher than the melting point of the plating is used. Irradiating the measurement spot,
Optical nondestructive inspection method.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学非破壊検査方法であって、
前記判定ステップでは、前記制御手段にて、前記測定スポットへの前記加熱用レーザの照射の開始時点から、前記温度上昇特性において時間の経過に対する温度の上昇状態が所定上昇状態以下となる熱平衡状態となるまでの時間が、予め設定した第1基準閾値と第2基準閾値との間に収まっていない場合に、前記接触面積が所望する大きさの面積の範囲から外れている不良品である、あるいは前記接触圧力が所望する圧力の範囲から外れている不良品である、と判定する、
光学非破壊検査方法。
An optical nondestructive inspection method according to any one of claims 1 to 3,
In the determination step, the control means includes a thermal equilibrium state in which the temperature rise state with respect to the passage of time is equal to or less than a predetermined rise state in the temperature rise characteristic from the start of the irradiation of the heating laser to the measurement spot. The contact area is out of the range of the desired size when the time until is not within the preset first reference threshold and the second reference threshold, or It is determined that the contact pressure is a defective product outside the desired pressure range.
Optical nondestructive inspection method.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学非破壊検査方法を実行するための光学非破壊検査装置であって、
前記加熱用レーザ光源と、
光軸に沿って一方の側から入射された平行光を、焦点位置として設定した前記測定スポットに向けて集光して他方の側から出射するとともに、前記測定スポットから放射及び反射されて他方の側から入射された光を、光軸に沿った平行光である測定光に変換して一方の側から出射する集光コリメート手段と、
前記加熱用レーザを平行光に変換して前記集光コリメート手段の一方の側へと導く加熱用レーザ導光手段と、
前記赤外線検出手段と、
前記測定光に含まれている赤外線であって前記測定スポットから放射された熱に対応する前記所定赤外線波長の赤外線を前記赤外線検出手段へと導く赤外線導光手段と、
前記補正用レーザ光源と、
前記補正用レーザを平行光に変換し、平行光に変換した前記補正用レーザの少なくとも一部を前記測定光と重ねて前記測定スポットへと導く補正用レーザ導光手段と、
前記補正用レーザ検出手段と、
前記測定スポットにて反射されて前記測定光に含まれている前記反射補正用レーザの少なくとも一部を前記補正用レーザ検出手段へと導く反射レーザ導光手段と、
前記制御手段と、を備える、
光学非破壊検査装置。

An optical nondestructive inspection apparatus for executing the optical nondestructive inspection method according to any one of claims 1 to 4,
The heating laser light source;
Parallel light incident from one side along the optical axis is condensed toward the measurement spot set as a focal position and emitted from the other side, and the other side is radiated and reflected from the measurement spot. Condensing collimating means for converting light incident from one side into measurement light that is parallel light along the optical axis and emitting from one side;
A laser light guide for heating that converts the laser for heating into parallel light and guides it to one side of the condensing collimator;
The infrared detection means;
Infrared light guide means for guiding the infrared light of the predetermined infrared wavelength corresponding to the heat radiated from the measurement spot, which is the infrared light contained in the measurement light, to the infrared detection means,
The correction laser light source;
A correction laser light guide means for converting the correction laser into parallel light and superimposing at least a part of the correction laser converted into parallel light on the measurement light to the measurement spot;
The correction laser detection means;
Reflected laser light guide means for guiding at least a part of the reflection correction laser reflected by the measurement spot and included in the measurement light to the correction laser detection means;
The control means,
Optical nondestructive inspection device.

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