JP4757421B2

JP4757421B2 - Method and apparatus for nondestructive inspection of objects by optical holographic interferometry

Info

Publication number: JP4757421B2
Application number: JP2001533383A
Authority: JP
Inventors: ペッテルフェルスター，ヨハン; エフゲニエフナフェルスター，イリナ; ミカイロヴィッチロバノフ，レオニド; アフトノモヴィッチピフトラク，フジャチェスラフ; ジェオルギエヴィッチクフシンスキイ，ニコライ; アレクサンドロヴィッチダヴィデンコ，ニコライ; ペトロヴィッチクシニルク，フラディミル; ドミトリエヴィッチクロテンコ，ペテル; アレクサンドロヴィッチパヴロフ，ヴァレリイ; イヴァノフナトカチュク，ガリナ
Original assignee: ホロテックアクティーゼルスカブ
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: CN1192207C; CN1415067A; RU2002113769A; WO2001031286A3; WO2001031286A2; NO20002724D0; EP1226402A2; JP2003513232A; AU1311901A; NO20002724L

Description

【０００１】
本発明は、部品、機械ユニット、メカニズム、及び様々な部材をホログラフィック干渉法により非破壊検査するための方法及び装置に関し、特に、計測の間における振動的な移動に対する保護の必要性を低減すると共に、いかなる天候条件でも異なる物体をリアルタイムスケールで計測を行うことのできる検査方法及び装置に関する。
【０００２】
光学ホログラフィック干渉法は、溶接や鍛造、ハンダ付け等の技術的処理によって引き起こされる残留ストレスや物体に負荷が加わっている間の物体の計測ストレスのような、内部欠陥が偶発的に存在する機械のブロックやユニット、装置の非破壊検査を行うことを可能にする。これらの計測は、沖合の石油掘削産業、造船産業、製造業、航空機産業のような分野や、すべての構造物、つまり誤って負荷ストレスや残留ストレスが生じてしまう分野に有用である。
【０００３】
光学ホログラフィック干渉法による物体のある領域の非破壊検査の原理は、以下の通りである。最初に、物体上で検査されるべき領域のホログラムが、物体がストレスの無負荷初期状態にある時に記録媒体に記録、現像される（ホログラフィック干渉計によるホログラムの記録の説明は、例えばここでは参考例として含まれるノルウェー出願Ｎｏ．２０００２９４８に記載されている）。次に、何らかの負荷、例えば引っ張り、圧縮、曲げ、ねじり、加熱、あるいはこれらの組み合わせを加えることにより、物体の検査領域をわずかに変形させる。このような負荷は、偶発的な欠陥のある領域にストレスを集中させるような方法で行われる。それから、ホログラムの現像イメージを持つ記録媒体と物体とが同時にコヒーレント光で照射される。その結果、負荷を加える前及び加えた後の検査領域から拡散した２つの光の波が、同時に記録媒体の後方に現れる。これらの波は、干渉し、一連の縞を持つインターフェログラムを形成する。インターフェログラムが記録媒体を通して裸眼あるいは対物レンズやモニターで観察される時、負荷を加えている間の検査領域をカバーする一連の縞として見られる。なお、異常な縞の形態を持つ領域の存在は、物体における欠陥の存在に対応する。この技術により、クラック、癒着、不完全な融合、ボイド、キャビティー、穴等の様々なタイプの欠陥を明らかにすることができる。
【０００４】
この技術はまた、物体の検査領域における負荷ストレス及び残留ストレスの判定に用いることができる。例えば、残留ストレスの判定の場合には、残留ストレスの解放が検査領域の小さな部位で行われる前に、初期状態における領域のホログラムが記録、現像される。残留ストレスの解放は、残留ストレスの作用の下で解放されたストレスの部位の近傍における変形をもたらし、この部位の縁部での表面変位の法線成分の値が、それは残留ストレスの値に正比例するので、計測の対象となる。それから、初期状態における検査領域の現像されたホログラフィックイメージを持つ記録媒体及び解放された残留ストレスの部位を持つ検査領域が、同時にコヒーレント光で照射される。この照射は、解放されたストレスの部位における表面変位の法線成分を判定するインターフェログラムを形成する。最後に、測定値は残留ストレスの程度を計算するために用いられる。この手法は、参考例としての、本件出願人によるノルウェー出願１９９９５３１２に開示されている。
【０００５】
現在知られているホログラフィック干渉による方法は、この技術を幅広く使用することを妨げるいくつかの欠点を持つ。
【０００６】
１）ホログラムの記録とインターフェログラムの形成の工程とを振動から確実に保護する必要がある。それは、検査領域、レーザ、干渉計の要素、記録媒体相互間の相対移動を排除する状態を確保することである。これは、例えば以下の点と関連する。空間の搬送周波数は１０００〜２０００ｍｍ^-1のオーダであり、０．５〜１μｍ程度の上記の要素の１つの相対移動でも、ホログラムの干渉パターンをだめにし、記録を不可能にする。
【０００７】
２）記録媒体がアモルファス分子半導体（ＡＭＳフィルム）によるフィルムである場合、記録媒体の湿度及び温度に対して感度を満足させるために、室内のような適切な状態でホログラムの記録、現像を行わなければならない。ＡＭＳフィルムは、ホログラムの記録に先立ってコロナ放電により静電気を充電させる必要がある。これは、高い湿度の環境あるいは０℃より低い温度においては不可能である。加えて、高湿度及び低温では静電気の潜像の可変成分の表面緩和により高い品質のホログラムの記録、現像は不可能となる。更に、現像の間のＡＭＳフィルムの最適な加熱レートの達成は、そのような条件下では不可能となる。
【０００８】
３）装置の各要素間の相対的な移動に関するホログラフィック干渉計測技術の例外的な感度は、上記の各要素のすべてと共通の基盤で検査されるべき物体とを固く固定した装置とすることで部分的には克服し得る。しかしながら、そのような装置は、振動するようにされる物体には適していないように思われる。これは、一部は相対的に固く固定されるべき要素の数が比較的多いことに起因しており、他の一部は物体の形及びサイズに起因している。その上、これらの装置は物体の検査をし得ない。
【０００９】
本発明の主たる目的は、リアルタイムスケールでのホログラフィック干渉計測技術により物体の非破壊検査を行う装置及び方法であって、上記欠点を克服できる非破壊検査装置及び方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、リアルタイム光学ホログラフィック干渉法により物体の非破壊検査を行う装置及び方法であって、物体の検査領域へのコヒーレント光の照射と負荷を加えることを可能とする一方、ホログラムの記録、現像とインターフェログラムの形成を他の場所でできる非破壊検査装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、リアルタイム光学ホログラフィック干渉法により物体の非破壊検査を行う装置及び方法であって、ホログラムの記録、現像及びインターフェログラムの形成の間、振動からの保護の必要性を低減できる非破壊検査装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のより他の目的は、リアルタイム光学ホログラフィック干渉計測を用いる、物体の非破壊検査を行う装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の目的は、請求項及び以下の記載により開示された装置及び方法により達成され得る。
【００１４】
振動からの保護の必要性を低減すること、物体の研究を可能にすること、ホログラムの記録、現像及びインターフェログラムの形成を他の場所で行うという目的は、ホログラフィック干渉計を物体モジュールとホログラフィックカメラとに分割し、かつ光源から物体まで、更には記録媒体まで伝送されるコヒーレント光のパス長を、ホログラフィックカメラ及び光源の少なくとも一方に対する物体の移動とは独立するように確保することにより達成される。これは、物体ビーム及び参照ビームの少なくとも一方のいかなる位相変化も物体の表面での変化に起因し、物体とホログラフィックカメラあるいは光源との間の距離の変化にはよらないことを保証する。
【００１５】
これを達成するための好ましい方法は、物体の検査領域とホログラフィックカメラの上方でそれぞれ、物体ビームを構成するコヒーレント光の一部を光源から物体表面まで及びそこからホログラフィックカメラまで伝送し、光源に固く固定された光学コネクタに取り付けられているシングルモードの光ケーブルにより参照ビームを構成するコヒーレント光を光源からホログラフィックカメラまで伝送することである。物体表面上方の光学コネクタ及びその取り付け手段は、物体モジュールを構成する。シングルモードの光ケーブルを用いることが好ましく、これはこのようなケーブルの光学パス長は、その曲げやねじりに対して実用上、独立しているからである。この方法で、ホログラフィックカメラ及び光源の少なくとも一方に対する振動フリーの形態で物体の固定のための必要性を低減でき、これは光ケーブルの移動及び曲げは光学パス長の変化あるいは位相変化の蓄積をもたらさないからである。このようにして、ホログラフィックカメラ、光源及び物体モジュールは、インターフェログラム上における干渉縞の歪みをもたらさずにお互いに相対移動を自由にする。必要なことは、光学コネクタは、物体、記録媒体あるいは光源にそれぞれ固く固定されねばならないことだけである。これは、物体を含むすべての構成要素を固定することを要求される従来の方法より非常に容易であることは明白である。
【００１６】
本形態の他の有用性は、ホログラムの記録、現像及びインターフェログラムの形成を物体から離れて行うことができることである。それは、実用上は、ホログラフィック装置を物体上に固定し、あるいは物体を含むすべての要素を振動保護盤等の上に置くことを意味する、つまり、物体に対してホログラフィック装置が移動しないようにすることを確保する必要性がもはや無いということである。このようにして、ホログラフィックカメラ及び光源を、物体ビームを物体モジュールに対してやり取りする光ケーブルの長さを単に調整することによって遠隔の物体の検査を行う間、例えば天候から保護された適切な場所に置くことができる。
【００１７】
本発明を図面を参照して詳細に説明し、図１は物体の非破壊検査のためのホログラフィック干渉計及び本発明の好ましい実施例による負荷装置を示す。図２は負荷モジュールの光学機構を示す負荷モジュールを拡大して示し、図３は光コネクタを持つホログラフィックカメラとカメラの光学機構を拡大して示す図である。検査物体（２つのハーフパイプの溶接接合部）と曲げ負荷を加える装置は、ホログラフィック干渉測定による検査の典型的な例として与えられ、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００１８】
本発明はホログラフィック干渉測定を行うための方法及び装置に関し、前に述べた背景技術で説明したすべての種類の物体に適用され得る。負荷装置の形状及びサイズは、検査されるべき物体の形状及びサイズに応じて、また物体の欠陥の近傍において応力を生成するための物体の負荷方法の選択に応じて変えられる。必要なことは、負荷装置は物体の検査領域に第１の光コネクタの手段によりコヒーレント光を照射し、かつ検査領域で拡散するコヒーレント光を第２の光コネクタにより集光させるために必要な条件を提供するということである。負荷装置の形状及びサイズに関する事柄は、平均的な熟練者のノウハウに属することであり、それゆえここではもはや更なる説明はしない。そこで、視点は、本発明の基礎を構成する装置のホログラフィック干渉計に向けられる。
【００１９】
ホログラフィック干渉計は、負荷装置８の部材上にじかに置かれた物体モジュール２０と、記録媒体１３を持つホログラフィックカメラ１２と、光コネクタ２とビームスプリッタ３とを持つコヒーレント光レーザ源１と、シングルモードの光ケーブル４、５、１０とを含む。物体モジュール２０とホログラフィックカメラ１２はそれぞれ、対の光コネクタ６、９と１１、１４を含む。なお、物体の非破壊検査を行うための装置は、ＡＭＳフィルム上にホログラムを記録するための装置と、対物レンズを持つＴＶカメラ１６と、モニタ１８を持つコンピュータ１７と、プリンタ１９とを含む。
【００２０】
図１〜図３には好ましい実施例が示され、光コネクタ２はその一端がレーザ１に取り付けられる共に、他端はビームスプリッタ３に取り付けられ、シングルモードの光ケーブル４はその一端がビームスプリッタ３に取り付けられると共に、他端は光コネクタ６に取り付けられ、シングルモードの光ケーブル５はその一端がビームスプリッタ３に取り付けられると共に、他端は光コネクタ１４に取り付けられ、シングルモードの光ケーブル１０はその一端が光コネクタ９に取り付けられると共に、他端は光コネクタ１１に取り付けられている。光コネクタ６、９を持つ物体モジュール２０は、負荷装置８の部材の上に、コネクタ６が物体の検査領域に物体コヒーレント光（図２参照）を照射し、コネクタ９は検査領域で拡散した物体コヒーレント光を集光するような方法で設置される。光コネクタ１１は、光学カメラ１２に、物体ビームを記録媒体１３上に向けるような形態で配置され、光コネクタ１４は、光学カメラ１２に、参照ビームを記録媒体１３（図２参照）上に向けるような形態で配置される。このような配置により、光コネクタ２とビームスプリッタ３とはレーザ１に緊密に固定され、また光コネクタ６、９は、物体の検査領域の上方に固定距離をおいて負荷装置８にしっかりと固定されるべき物体モジュール２０に緊密に固定され、更に光コネクタ１１、１４は、記録媒体１３から固定距離をおいて光学カメラに緊密に固定されるのが重要である。
【００２１】
この方法において、我々は、ホログラフィック干渉計は光源を持つホログラフィックカメラと物体モジュールとの２つのパーツで構成することができ、これらは異なった場所に置くことができ、物体及び参照ビームの少なくとも一方の光路長に対して何の変化も与えることなく光ケーブルの長さにより規定される制限範囲内で相対的な移動が自由であることを確保し得ることを見いだした。このようにして、ホログラフィック干渉計（カメラ及び光源）を満足し得る、あるいはまた天候に対して保護された場所に置くことが可能となり、様々な物体をそれらのサイズ及び形状にかかわらずに検査することが可能となる。
【００２２】
本発明によるホログラフィック干渉装置により物体の非破壊検査を行うための装置の動作を見てみよう。ホログラムの記録及びインターフェログラム形成の手法は、参考としてここに併記される本件出願人のノルウェー出願に述べられており、それゆえここでは詳細な説明はしない。しかしながら、記録媒体へのホログラム記録及び現像はコントロール装置１５により行われ、記録媒体はＡＭＳフィルムであり、これはエポキシプロピルカルバゾールから成る共重合体９１ｗｔ％と、メチル−９−（４−ドデシル−オキシフェニル−１、３−セレナチオール−２−イリデン）−２，５，７−トリニトロフルオレン−４−カルボキレート５ｗｔ％をドープしたブチルグリシジルエーテル５ｗｔ％と、ヘキサデシル−２，７−ジニトロ−ジシアノメチレンフルオレン４−カルボキレート５ｗｔ％から成る。ＡＭＳフィルムの検討及びなぜこのフィルムが好ましいのかは、参考例としてここに併記されるノルウェー出願１９９９５２７３に示されている。
【００２３】
物体モジュール２０が適切に検査領域の上方に固定されると、記録媒体１３がホログラム記録のために用意される。それからレーザのスイッチがオンにされ、コヒーレント光が光コネクタ２を経由してビームスプリッター３に送られ、そこでレーザ放射はコヒーレント物体光と参照光とに分割される。コヒーレント物体光は、シングルモードの光ケーブル４を通り、物体モジュール２０の光コネクタ６に入る。コネクタ６は、物体ビームを物体７の検査領域に照射するように拡散すると共に方向付ける。検査領域の表面から反射した物体ビームの一部は、物体モジュール２０のコネクタ９で集光され、そこからシングルモードの光ケーブル１０に至る。物体ビームはそれからホログラフィックカメラ１２の光コネクタ１１に入る。光コネクタ１１は、物体ビームをそれが記録媒体１３を照射するように拡散すると共に方向付ける。同時に、コヒーレント参照ビームは、シングルモードの光ケーブル５によりホログラフィックカメラ１２の光コネクタ１４に送られる。光コネクタ１４は、参照ビーム１５をそれが記録媒体１３を照射するように拡散するとともに方向付ける。このようにして、物体ビームと参照ビームは記録媒体１３の表面上で干渉しあい、物体の検査領域のホログラムを形成する。このホログラムは、記録媒体上に潜像として記録されると共に現像される。
【００２４】
次に、物体の検査領域には負荷が加えられ、ここでは負荷装置８の使用によりわずかな曲げ変形が与えられる。それから、現像されたホログラフィックイメージを持つ記録媒体１３、物体の検査領域がそれぞれ同時に参照ビーム、物体ビームにより照射される。その結果、２つの光の波が同時に記録媒体１３の後ろに現れ、その一方は負荷を加える前の物体の検査領域で拡散した物体光の波に対応し、他方は負荷を加えた後の物体の検査領域で拡散した光の波に対応している。これらの光の波は、干渉し、物体の検査領域のインターフェログラムを形成し、このインターフェログラムは記録媒体を通して見るときには裸眼で、あるいはＴＶカメラ１６及びディスプレイ１８で観察され得る。欠陥領域は、干渉縞の異常な形態を持つインターフェログラムの領域に対応する。
【００２５】
物体の検査領域、例えば直径１２ｍｍのチタニウムパイプの溶接継ぎ目からのインターフェログラムが、一例として図４に示されている。欠陥の集中している領域に対応する、干渉縞の異常な形態を持つ領域を、溶接継ぎ目上に見ることができる。
【００２６】
本発明によるホログラフィック干渉測定を用いる非破壊リアルタイム検査のための装置及び方法は、現在知られている物体のホログラフィック干渉測定による装置及び方法の持つ前述の欠点を低減する。
【００２７】
干渉光による物体の検査領域の照射、検査領域から拡散したコヒーレント光の集光、検査領域のホログラムの形成、ホログラムの記録及び現像、及び適切な保護場所で行われるインターフェログラム形成の可能性は、物体の非破壊検査のためのホログラフィック干渉測定技術の応用範囲の拡張を可能にする。これは、いかなる天候状態、水中、プラズマや放射能の影響下でも物体の非破壊検査を行うことを可能にする。
【００２８】
（ｉ）レーザ源から物体の検査領域へのコヒーレント光の伝送、（ii）検査領域から拡散したコヒーレント光のホログラム形成場所への伝送、（iii）レーザ源からホログラム形成場所へのコヒーレント光の伝送のためのシングルモードの光ケーブルの使用は、コヒーレント光による物体の照射及び物体から拡散する光の集光の非常に簡単な実用化を許容する一方、ホログラムの形成及びその記録と現像、インターフェログラムの形成が他の適切な保護場所において行われる。同時にこれは、物体における振動はもはや記録媒体、ホログラフィックカメラの要素及びレーザ源に影響しないので、振動に対する計測器具の保護の必要性を低減させる。なお、ホログラフィックカメラの要素及び記録媒体は、レーザ源に機械的に固定されず、それゆえ、レーザ源とホログラフィックカメラの相対移動は互いに影響を及ぼさない。また、シングルモードの光ケーブルのずれや曲げは、光パス長の変化あるいは位相の付加的な蓄積をもたらさない。
【００２９】
本発明を好ましい実施例、物体の負荷及び固定の一例に関して説明したが、本発明が適用され得る様々な物体のために多数の固定及びまたは負荷装置を創造しうることが理解されるべきである。これらの当業者にとって明白なことであり、それゆえ、本発明の範囲に含まれるものと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるホログラフィック干渉計の好ましい実施例及び曲げ負荷を加えられる２つの溶接ハーフパイプの接合部の検査のためのクランプ及び負荷装置の一例を示した図である。
【図２】図１に示された物体モジュールの拡大図である。
【図３】図１に示されたホログラフィックカメラの拡大図である。
【図４】曲げ変形を加えられている直径１２ｍｍのチタニウムパイプの溶接継ぎ目領域からのインターフェログラムの写真である。[0001]
The present invention relates to a method and apparatus for non-destructive inspection of parts, mechanical units, mechanisms, and various components by holographic interferometry, particularly reducing the need for protection against vibrational movement during measurement. In addition, the present invention relates to an inspection method and apparatus capable of measuring different objects on a real-time scale under any weather conditions.
[0002]
Optical holographic interferometry is a machine in which internal defects are accidentally present, such as residual stress caused by technical processes such as welding, forging, and soldering, and object measurement stress while the object is under load. Enables non-destructive inspection of blocks, units, and equipment. These measurements are useful in fields such as the offshore oil drilling industry, shipbuilding industry, manufacturing industry, and aircraft industry, and in all structures, that is, areas where load stress and residual stress occur by mistake.
[0003]
The principle of nondestructive inspection of an area of an object by optical holographic interferometry is as follows. First, the hologram of the area to be inspected on the object is recorded and developed on a recording medium when the object is in an unloaded initial state of stress (the description of recording a hologram with a holographic interferometer is, for example, here Norwegian application No. 20002948 included as a reference example). Next, the inspection area of the object is slightly deformed by applying some load, such as tension, compression, bending, twisting, heating, or a combination thereof. Such a load is performed in such a way that stress is concentrated in an area having an accidental defect. Then, the recording medium having the developed image of the hologram and the object are simultaneously irradiated with coherent light. As a result, two light waves diffused from the inspection area before and after applying the load appear simultaneously behind the recording medium. These waves interfere and form an interferogram with a series of stripes. When the interferogram is viewed through the recording medium with the naked eye or with an objective lens or monitor, it is seen as a series of stripes covering the examination area during loading. Note that the presence of a region having an abnormal stripe shape corresponds to the presence of a defect in an object. This technique can reveal various types of defects such as cracks, adhesions, incomplete fusion, voids, cavities, and holes.
[0004]
This technique can also be used to determine load stress and residual stress in the inspection area of an object. For example, in the case of determination of residual stress, the hologram in the region in the initial state is recorded and developed before the residual stress is released at a small portion of the inspection region. Residual stress release results in deformation in the vicinity of the site of stress released under the action of residual stress, and the value of the normal component of the surface displacement at the edge of this site is directly proportional to the value of residual stress. Therefore, it becomes an object of measurement. Then, the recording medium having the developed holographic image of the inspection area in the initial state and the inspection area having the portion of the released residual stress are simultaneously irradiated with coherent light. This irradiation forms an interferogram that determines the normal component of the surface displacement at the site of the released stress. Finally, the measured value is used to calculate the degree of residual stress. This technique is disclosed in the Norwegian application 19995312 by the present applicant as a reference example.
[0005]
Currently known holographic interference methods have several drawbacks that prevent widespread use of this technique.
[0006]
1) It is necessary to reliably protect the hologram recording and interferogram forming steps from vibration. It is to ensure a state in which the relative movement between the inspection area, the laser, the interferometer elements and the recording medium is eliminated. This is related to the following points, for example. The carrier frequency of the space is on the order of 1000 to 2000 mm ⁻¹ , and even the relative movement of one of the above elements of about 0.5 to ¹ μm will spoil the hologram interference pattern and make recording impossible.
[0007]
2) If the recording medium is an amorphous molecular semiconductor (AMS film) film, the hologram must be recorded and developed in an appropriate state, such as indoors, in order to satisfy the sensitivity to the humidity and temperature of the recording medium. I must. The AMS film needs to be charged with static electricity by corona discharge prior to hologram recording. This is not possible in high humidity environments or temperatures below 0 ° C. In addition, recording and development of high quality holograms becomes impossible due to surface relaxation of the variable component of the electrostatic latent image at high humidity and low temperature. Furthermore, achieving an optimal heating rate of the AMS film during development is not possible under such conditions.
[0008]
3) The exceptional sensitivity of the holographic interferometry technique with respect to the relative movement between each element of the device is that the above-mentioned each element and the object to be inspected on a common base are rigidly fixed devices. Can be partially overcome. However, such a device does not seem suitable for objects that are made to vibrate. This is due in part to the relatively large number of elements that are to be relatively rigidly fixed, and in part to the shape and size of the object. Moreover, these devices cannot inspect objects.
[0009]
A main object of the present invention is to provide an apparatus and method for nondestructive inspection of an object by a holographic interferometry technique on a real-time scale, which can overcome the above-mentioned drawbacks.
[0010]
Another object of the present invention is an apparatus and method for non-destructive inspection of an object by real-time optical holographic interferometry, which enables the application and application of coherent light to the inspection area of the object, An object of the present invention is to provide a nondestructive inspection apparatus and method capable of recording and developing holograms and forming interferograms at other locations.
[0011]
Yet another object of the present invention is an apparatus and method for non-destructive inspection of objects by real-time optical holographic interferometry, which requires protection from vibration during hologram recording, development and interferogram formation. It is an object of the present invention to provide a nondestructive inspection apparatus and method that can reduce performance.
[0012]
Yet another object of the present invention is to provide an apparatus and method for non-destructive inspection of objects using real-time optical holographic interferometry.
[0013]
The objects of the invention can be achieved by the apparatus and methods disclosed by the claims and the following description.
[0014]
The objectives of reducing the need for protection from vibration, enabling the study of objects, recording holograms, developing and forming interferograms elsewhere are to make holographic interferometers with object modules. Ensure that the path length of the coherent light transmitted from the light source to the object and further to the recording medium is independent of the movement of the object relative to at least one of the holographic camera and the light source. Is achieved. This ensures that any phase change of at least one of the object beam and the reference beam is due to a change in the surface of the object and not a change in the distance between the object and the holographic camera or light source.
[0015]
A preferred way to achieve this is to transmit a portion of the coherent light comprising the object beam from the light source to the object surface and from there to the holographic camera, respectively above the object inspection area and the holographic camera, it is to transmit the coherent light constituting the reference beam from the light source by firmly fixed single-mode optical cables attached to the optical connector to the holographic camera. The optical connector above the object surface and its attachment means constitute an object module. It is preferable to use single-mode optical cables, which optical path length of such a cable, practical for the bending and twisting, because independent. In this way, the need for fixing the object in a vibration free form relative to at least one of the holographic camera and the light source can be reduced, which means that the movement and bending of the optical cable results in an accumulation of optical path length changes or phase changes. Because there is no. In this way, the holographic camera, light source and object module are free to move relative to each other without causing interference fringe distortion on the interferogram. All that is required is that the optical connector must be firmly fixed to the object, the recording medium or the light source. Obviously, this is much easier than the conventional method which requires fixing all components including the object.
[0016]
Another useful feature of this embodiment is that hologram recording, development and interferogram formation can be performed away from the object. In practical terms, this means that the holographic device is fixed on the object, or that all elements including the object are placed on a vibration protection board or the like, that is, the holographic device does not move relative to the object. There is no longer a need to ensure that In this way, the holographic camera and light source, the protected object beam during inspection of remote objects by simply adjusting the length of the optical cable to be exchanged with respect to the object module, for example from the weather suitable Can be placed in any place.
[0017]
The invention will be described in detail with reference to the drawings, in which FIG. 1 shows a holographic interferometer for non-destructive inspection of an object and a loading device according to a preferred embodiment of the invention. 2 is an enlarged view of the load module showing the optical mechanism of the load module, and FIG. 3 is an enlarged view of the optical mechanism of the holographic camera having an optical connector and the camera. The inspection object (the welded joint of the two half pipes) and the device for applying the bending load are given as typical examples of inspection by holographic interferometry and should not be construed as limiting the invention.
[0018]
The present invention relates to a method and apparatus for performing holographic interferometry and can be applied to all types of objects described in the background art described above. The shape and size of the loading device can vary depending on the shape and size of the object to be inspected and the choice of the object loading method for generating stress in the vicinity of the object defect. What is necessary is that the load device irradiates the inspection region of the object with the coherent light by means of the first optical connector, and condenses the coherent light diffused in the inspection region with the second optical connector. Is to provide. The matters concerning the shape and size of the load device belong to the average expert know-how and are therefore not further explained here. The viewpoint is then directed to the holographic interferometer of the device that forms the basis of the present invention.
[0019]
The holographic interferometer comprises an object module 20 placed directly on a member of a load device 8, a holographic camera 12 having a recording medium 13, a coherent optical laser source 1 having an optical connector 2 and a beam splitter 3, including a single-mode and an optical cable 4, 5, 10. The object module 20 and the holographic camera 12 each include a pair of optical connectors 6, 9 and 11, 14. An apparatus for performing nondestructive inspection of an object includes an apparatus for recording a hologram on an AMS film, a TV camera 16 having an objective lens, a computer 17 having a monitor 18, and a printer 19.
[0020]
Preferred embodiments are shown in FIGS. 1 to 3, the optical connector 2 are both one end is attached to the laser 1 and the other end attached to the beam splitter 3, the single-mode optical cable 4 is an end beam splitter together it is attached to the 3 and the other end attached to the optical connector 6, the optical cable 5 in single mode with its one end is attached to the beam splitter 3 and the other end attached to the optical connector 14, the optical cable 10 of the single-mode One end is attached to the optical connector 9 and the other end is attached to the optical connector 11. In the object module 20 having the optical connectors 6 and 9, the connector 6 irradiates the object inspection area with object coherent light (see FIG. 2) on the member of the load device 8, and the connector 9 diffuses in the inspection area. It is installed in such a way as to collect coherent light. The optical connector 11 is disposed in the optical camera 12 in such a manner that the object beam is directed onto the recording medium 13, and the optical connector 14 directs the reference beam toward the optical camera 12 onto the recording medium 13 (see FIG. 2). It is arranged in such a form. With this arrangement, the optical connector 2 and the beam splitter 3 are tightly fixed to the laser 1, and the optical connectors 6 and 9 are firmly fixed to the load device 8 at a fixed distance above the object inspection area. It is important that the optical connector 11, 14 is closely fixed to the optical module at a fixed distance from the recording medium 13 .
[0021]
In this method, we can make a holographic interferometer in two parts, a holographic camera with a light source and an object module, which can be placed in different places, at least of the object and the reference beam found that relative movement within a limited range for one of the optical path length is defined by the length of the optical cable without giving any change can ensure that it is free. In this way, holographic interferometers (cameras and light sources) can be satisfied or also placed in a place protected against the weather, and various objects can be inspected regardless of their size and shape. It becomes possible to do.
[0022]
Let's look at the operation of an apparatus for non-destructive inspection of an object with a holographic interferometer according to the invention. Recording and interferograms formed techniques hologram will be set forth in the present applicant's Norwegian filing is also shown herein by reference, and therefore no detailed description will here. However, hologram recording and development on the recording medium are performed by the control device 15, and the recording medium is an AMS film, which is a copolymer of 91 wt% composed of epoxypropylcarbazole and methyl-9- (4-dodecyl-oxy). Phenyl-1,3-selenathiol-2-ylidene) -2,5,7-trinitrofluorene-4-carbochelate 5 wt% doped butyl glycidyl ether and hexadecyl-2,7-dinitro-dicyanomethylene It consists of 5 wt% of fluorene 4-carbochelate. A review of the AMS film and why this film is preferred is shown in Norwegian application 19995273, which is hereby incorporated by reference.
[0023]
When the object module 20 is appropriately fixed above the inspection area, the recording medium 13 is prepared for hologram recording. The laser is then switched on and the coherent light is sent to the beam splitter 3 via the optical connector 2, where the laser radiation is split into coherent object light and reference light. Coherent object light passes through the optical cable 4 single mode enters the optical connector 6 of the object module 20. Connector 6 directs The rewritable spread so as to irradiate the object beam to the inspection region of the object 7. Part of the object beam reflected from the surface of the inspection region is condensed by the connector 9 of the object module 20, thence to the optical cable 10 in single mode. The object beam then enters the optical connector 11 of the holographic camera 12. The optical connector 11 directs The rewritable diffusion to the object beam which irradiates the recording medium 13. At the same time, the coherent reference beam is sent to the optical connector 14 of the holographic camera 12 by the single mode optical cable 5. The optical connector 14, the reference beam 15 it directs diffused to Rutotomoni to illuminate the recording medium 13. In this way, the object beam and the reference beam interfere with each other on the surface of the recording medium 13 to form a hologram in the inspection area of the object. This hologram is recorded as a latent image on the recording medium and developed.
[0024]
Next, a load is applied to the inspection area of the object, and here, the use of the load device 8 gives a slight bending deformation. Then, the recording medium 13 having the developed holographic image and the inspection area of the object are simultaneously irradiated with the reference beam and the object beam, respectively. As a result, two light waves appear at the back of the recording medium 13 at the same time, one of which corresponds to the object light wave diffused in the inspection area of the object before the load is applied, and the other is the object after the load is applied. Corresponds to the light wave diffused in the inspection area. These light waves interfere and form an interferogram of the inspection area of the object, which can be viewed with the naked eye when viewed through the recording medium or with the TV camera 16 and display 18. The defect area corresponds to an interferogram area having an abnormal form of interference fringes.
[0025]
An interferogram from an inspection region of an object, for example, a welded seam of a titanium pipe having a diameter of 12 mm, is shown in FIG. 4 as an example. A region having an abnormal form of interference fringes corresponding to a region where defects are concentrated can be seen on the weld seam.
[0026]
The apparatus and method for non-destructive real-time inspection using holographic interferometry according to the present invention reduces the aforementioned drawbacks of the currently known apparatus and method for holographic interferometry of objects.
[0027]
The possibility of irradiating the inspection area of the object with interference light, condensing the coherent light diffused from the inspection area, forming a hologram in the inspection area, recording and developing the hologram, and forming an interferogram performed in an appropriate protected place , Enabling an extension of the application range of holographic interferometry techniques for non-destructive inspection of objects. This makes it possible to perform nondestructive inspection of objects under any weather conditions, underwater, under the influence of plasma and radioactivity.
[0028]
(I) Transmission of coherent light from the laser source to the inspection region of the object, (ii) Transmission of coherent light diffused from the inspection region to the hologram forming location, and (iii) Transmission of coherent light from the laser source to the hologram forming location. use of single-mode optical cables for, while allowing very easy practical application of the light condensing diffusing from radiation and an object of the object by coherent light, formation of a hologram and recording the developed interferometric Gram formation takes place in other suitable protected areas. At the same time, this reduces the need for protection of the measuring instrument against vibrations since vibrations in the object no longer affect the recording medium, the elements of the holographic camera and the laser source. It should be noted that the elements of the holographic camera and the recording medium are not mechanically fixed to the laser source, and therefore the relative movement of the laser source and the holographic camera does not affect each other. Furthermore, displacement and bending of the optical cable of single mode, does not result in a change in the optical path length or additional storage phases.
[0029]
Although the present invention has been described with reference to a preferred embodiment, an example of object loading and anchoring, it should be understood that multiple anchoring and / or loading devices can be created for various objects to which the present invention can be applied. . These should be apparent to those skilled in the art and therefore should be considered within the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of a holographic interferometer according to the invention and an example of a clamp and load device for the inspection of the joint of two welded half pipes to which a bending load is applied.
FIG. 2 is an enlarged view of the object module shown in FIG.
3 is an enlarged view of the holographic camera shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a photograph of an interferogram from a weld seam region of a 12 mm diameter titanium pipe subjected to bending deformation.

Claims

A method for non-destructive inspection of an object inspection area on a real-time scale by optical holographic interferometry. First, a hologram of the object inspection area is recorded and developed on a recording medium, and then a load is applied to the object inspection area. Finally, both the object inspection area and the recording medium having the holographic image in which the object inspection area is developed in the initial state are simultaneously irradiated with coherent light, and the object inspection area before and after applying the load. In a method in which an interferogram of an inspection region of an object is formed as a result of interference between two light waves corresponding to two light waves diffused from
While the object inspection area is irradiated with coherent light and the coherent light diffused from the irradiation area is focused on the object, holographic image recording, development, and interferogram of the object inspection area formation and is performed at other locations at a distance from an object by transmitting a coherent light between the coherent light source and the object inspection region and the holographic camera in single mode optical cables,
The holographic image recording, development and interferogram formation of the object inspection area are made by connecting a fixed distance from the object module including the object inspection area to the light source of the coherent light with a single mode optical cable and holographic from the object module. By connecting a fixed distance to the camera with a single-mode optical cable and connecting the light source of coherent light and the holographic camera with a single-mode optical cable to direct the reference beam to the recording medium of the holographic camera, the object, holographic A non-destructive inspection method for an object, which is protected from relative movement of at least one of a camera and a light source of coherent light .

The nondestructive inspection method according to claim 1 ,
A non-destructive inspection method for an object, wherein the relative movement of the object, the light source, and the holographic camera is at least one of slight movement and vibration.

A device for real-time non-destructive inspection of an inspection area of an object on a real-time scale by optical holographic interferometry, for applying a load on a coherent light source, a holographic interferometer, a recording medium and an object to be inspected And an additional apparatus for observing and processing the resulting interferogram,
Holographic interferometer and the object module (20), a holographic camera (12) is divided into a coherent light source (1), a light source (1) is the object module (20 by an optical cable (4) single-mode ) to be connected, the object module (20) and the holographic camera (12) single-mode optical cables (connected by 10), holographic camera (12) a light source (1) is a single mode optical cable (5) A non-destructive inspection apparatus for an object characterized by being connected by

In the nondestructive inspection device according to claim 3 ,
The holographic camera (12) connects a fixed distance from the object module (20) including the inspection region of the object (7) to the light source (1) with a single-mode optical cable (4), and from the object module (20) to the holographic camera . A fixed distance to the camera (12) is connected by a single mode optical cable (10), and the light source (1) and the holographic camera (12) are directed to direct the reference beam to the recording medium (13) of the holographic camera (12). A non-destructive inspection apparatus for an object characterized by being independent of relative movement of the light source (1) and the object module (20) by connecting them with a single mode optical cable (5) .

In the nondestructive inspection device according to claim 4 ,
End of the optical cable (4) of the single mode optical connectors (2), attached to (6), the end of the optical cable (5) of the single mode optical connectors (2), attached to the (14), end of the optical cable (10) of the single mode optical connectors (9), attached to the (11),
The optical connector (2), together are attach to the light source (1), provided with a beam splitter (3) for splitting the coherent light to the object and reference beams,
Optical connector (6), as to diffuse with directing the object beam to the inspection area of the object (7), is attach to the object Oite object module over the inspection area (7) (20),
Optical connector (9), so as to focus the beam to an optical cable (10) of the single mode with the coherent light reflected by the inspection area of the object (7) for focusing an object of inspection area (7) is attach to Oite object module (20) upwards,
Optical connector (11), so as to diffuse with directing the object beam recording medium (13), upward is attach to Oite holographic camera (12) of the recording medium (13),
Optical connector (14), the reference beam so as to diffuse with directing the recording medium (13), and characterized by being attach to Oite holographic camera (12) above the recording medium (13) Non-destructive inspection device for moving objects.

The nondestructive inspection apparatus according to any one of claims 3-5,
The distance between the object module (20) and the light source holographic camera with a (1) (12), which can be adjusted by the appropriate single mode optical cables (4) the length of (10) Characteristic non-destructive inspection device.