JP7121970B2 - flaw detector - Google Patents
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Description
本発明は、被検体の内周面の温度分布を表す画像を撮像することによって被検体を探傷する探傷装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flaw detection apparatus that detects flaws in a subject by capturing an image representing the temperature distribution of the inner peripheral surface of the subject.
被検体の内部に存在する欠陥を非破壊的に探知する方法として、サーモグラフィー法がある(例えば、特許文献1,2参照)。サーモグラフィー法は、被検体の表面の温度分布を表す画像を解析することによって欠陥を探知する方法である。サーモグラフィー法では、被検体を加熱し、被検体の表面から発した赤外線を赤外線カメラによって取り込むことによって温度分布画像を取得する。被検体の加熱には、光加熱器によって発せられる光が利用される。 There is a thermography method as a method for non-destructively detecting defects existing inside a subject (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The thermography method is a method of detecting defects by analyzing an image representing the temperature distribution on the surface of the object. In the thermography method, a temperature distribution image is obtained by heating a subject and capturing infrared rays emitted from the surface of the subject with an infrared camera. Light emitted by an optical heater is used to heat the subject.
ところで、被検体がシリンダブロック、パイプ、ケース等のように内部空間を有する場合、その内部空間を囲う内周面下の欠陥をサーモグラフィー法によって探知することが望まれる。
ところが、内部空間が狭小の場合、赤外線カメラや光加熱器を内部空間に配置することができない。内部空間に赤外線カメラ及び光加熱器を配置することができるとしても、赤外線カメラ及び光加熱器の設置レイアウトの自由度がなく、内周面の一部しか探傷することができない。そのため、探傷時間及び探傷回数の削減を図るべく、内周面の広範囲を探傷できるようにすることが望まれる。
By the way, when an object to be inspected has an internal space such as a cylinder block, a pipe, a case, etc., it is desirable to detect defects under the inner peripheral surface surrounding the internal space by the thermography method.
However, when the internal space is narrow, the infrared camera and the optical heater cannot be arranged in the internal space. Even if the infrared camera and the optical heater can be arranged in the internal space, there is no flexibility in the installation layout of the infrared camera and the optical heater, and only a part of the inner peripheral surface can be inspected. Therefore, in order to reduce the inspection time and the number of inspections, it is desirable to be able to inspect a wide range of the inner peripheral surface.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、被検体の内周面を周方向に広く探傷できるようにすることである。 Then, this invention is made|formed in view of the said situation. The problem to be solved by the present invention is to enable the inspection of the inner peripheral surface of the object to be inspected widely in the circumferential direction.
以上の課題を解決するために、探傷装置が、円錐面型又は裁頭円錐面型のリフレクタと、前記リフレクタを撮像する赤外線カメラと、内部空間及びその内部空間を囲う内周面を有する被検体を加熱する加熱器と、を備え、前記リフレクタが前記内部空間に配置され、前記赤外線カメラが前記リフレクタに映った前記内周面を撮像し、前記加熱器が、加熱光を前記リフレクタに向けて照射する光加熱器であり、前記リフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を前記内周面に向けて反射させることによって、前記被検体が加熱される。 In order to solve the above problems, the flaw detection apparatus includes a conical or truncated conical reflector, an infrared camera for imaging the reflector, an inner space, and an inner peripheral surface surrounding the inner space. the reflector is arranged in the internal space, the infrared camera captures an image of the inner peripheral surface reflected by the reflector , and the heater directs heating light toward the reflector It is an irradiating optical heater, and the reflector reflects the heating light emitted from the optical heater toward the inner circumferential surface, thereby heating the subject.
円錐面型又は裁頭円錐面型のリフレクタが被検体の内部空間に配置されているため、赤外線カメラが被検体の内周面を周方向に広く撮像する。よって、被検体の内周面を周方向に広く探傷することができ、探傷時間及び探傷回数の削減を図れる。 Since the conical or truncated conical reflector is arranged in the internal space of the subject, the infrared camera captures an image of the inner peripheral surface of the subject widely in the circumferential direction. Therefore, the inner peripheral surface of the object can be widely inspected in the circumferential direction, and the inspection time and the number of inspections can be reduced.
本発明の実施の形態によれば、被検体の内周面を周方向に広く探傷することができる。 According to the embodiment of the present invention, the inner peripheral surface of the object can be widely inspected in the circumferential direction.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, various limitations that are technically preferable for carrying out the present invention are attached to the embodiments described below. However, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
〔第1の実施の形態〕
(1)探傷装置
図1は、第1の実施の形態の探傷装置10の概略断面図である。
この探傷装置10は、被検体2を探傷するための装置である。
被検体2は例えばチューブ型、管型、凹型又は箱型の部材である。例えばシリンダブロック、パイプ(例えば、断面矩形状のパイプ)、ケースを被検体2として用いることができる。
[First Embodiment]
(1) Flaw Detector FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
This
The
被検体2の内部に空間2aが形成されており、その内部空間2aが被検体2の内周面2bによって囲われている。内周面2bの形状は特に限定するものではないが、例えば円柱面、裁頭円錐面、角柱面又は裁頭角錐面である。開口2cの形状は例えば円形又は多角形であり、内周面2bの中心軸と開口2cの中心が同心に配置されている。内部空間2aの端部において開口2cが被検体2に形成されており、内部空間2aが開口2cにより被検体2の外側に通じている。図1に示す例では、開口2cの反対側の端部においても内部空間2aが開口2dにより被検体2の外部に通じているが、その開口2dが形成されずに閉塞していてもよい。
A
探傷装置10はリフレクタ11、赤外線カメラ13、複数の光加熱器14、送り装置15及びコンピュータ19を備える。以下、リフレクタ11、赤外線カメラ13、光加熱器14、送り装置15及びコンピュータ19について詳細に説明する。
The
(2)送り装置について
被検体2が送り装置15に設置される。この送り装置15は、被検体2をリフレクタ11の中心軸11bの方向に送る。
(2) Feeding Device The
送り装置15は、リフレクタ11の中心軸11bの方向の送りに加えて、被検体2を中心軸11b回りに回転させるものとしてもよい。被検体2は、中心軸11bの方向の送りと、中心軸11b回りの回転との組合せにより、螺旋運動をする。
The
なお、送り装置15が被検体2を移動させるのではなく、リフレクタ11、赤外線カメラ13及び光加熱器14を移動させるものとしてもよい。送り装置15によってリフレクタ11、赤外線カメラ13及び光加熱器14が移動する場合、リフレクタ11、赤外線カメラ13及び光加熱器14の相対的な位置関係が変化しないものとしてもよい。
Instead of moving the
(3)リフレクタについて
リフレクタ11は、中心軸11bを中心とした円錐面型形成されている。リフレクタ11の外周面には、反射面11aが形成されている。リフレクタ11の形状たる円錐面の頂角の内角は90°であるが、それに限らない。なお、リフレクタ11は、中心軸11bを中心とした裁頭円錐面型に形成されていてもよい。
リフレクタ11の材料は特に限定するものではないが、リフレクタ11は例えばアルミニウム材料からなる。
(3) Reflector The
Although the material of the
リフレクタ11が被検体2の内部空間2aに収容されており、リフレクタ11の頂角が開口2cに向けられている。リフレクタ11及びその反射面11aの周りは、被検体2の内周面2bによって囲われている。リフレクタ11の中心軸11bと被検体2の内周面2bの中心軸は、同軸状に配置されていていてもよい。
A
(4)赤外線カメラ及びコンピュータについて
赤外線カメラ13は、温度分布を表したデジタルなサーモグラフィー画像を撮像するサーモグラフィーカメラである。
(4) Infrared camera and computer The
赤外線カメラ13の感知波長帯域は赤外線帯域である。例えば、赤外線カメラ13の赤外線撮像素子の光電変換素子(画素)には、主領域が8~14μmの波長帯域のマイクロボロメータ又は2~5μmの中赤外帯域を感知するInSbなどが使用される。赤外線カメラ13によって撮像されるサーモグラフィー画像の各画素の階調値は、温度に応じた値を表す。赤外線カメラ13は、撮像したサーモグラフィー画像をコンピュータ19に出力する。赤外線カメラ13が短い周期で周期的に撮像するので、サーモグラフィー画像が順次コンピュータ19に出力される。コンピュータ19は、赤外線カメラ13から入力したサーモグラフィー画像の解析処理を実行する。例えば、コンピュータ19は、赤外線カメラ13から入力したサーモグラフィー画像の各画素の階調値の時間変化をフーリエ変換する関数解析処理を実行する。なお、赤外線カメラ13によって撮像されたサーモグラフィー画像が映像信号としてディスプレイに転送され、その映像がディスプレイに表示されてもよい。
The sensing wavelength band of the
赤外線カメラ13は、リフレクタ11の頂角の先に配置されている。赤外線カメラ13は、被検体2の内部空間2aの外側において被検体2の開口2cに向けられている。更に、赤外線カメラ13は、リフレクタ11の反射面11aに向けられている。従って、赤外線カメラ13は、反射面11aに映った被検体2の内周面2bの赤外線像を撮像して、内周面2bの温度分布を表したサーモグラフィー画像を取得する。なお、赤外線カメラ13の前に光学フィルターが設けられ、不要な帯域が光学フィルターによって除去された赤外線が赤外線カメラ13に入射してもよい。
The
赤外線カメラ13の光軸13aとリフレクタ11の中心軸11bは同軸状に配置されている。なお、赤外線カメラ13の光軸13aがリフレクタ11の中心軸11bからずれていてもよい。また、赤外線カメラ13の光軸13aがリフレクタ11の中心軸11bに対して傾斜してもよい。
The
反射面11a全体が赤外線カメラ13の撮像範囲に含まれているものとしてもよい。なお、赤外線カメラ13の数を複数とし、これら赤外線カメラ13がリフレクタ11の中心軸11bに関する周方向に配列されていてもよい。
The imaging range of the
(5)光加熱器について
光加熱器14は、リフレクタ11の頂角の先に配置されている。光加熱器14は、被検体2の内部空間2aの外側において被検体2の開口2cに向けられている。光加熱器14は、赤外線カメラ13の視野の外側においてリフレクタ11の中心軸11bに関する周方向に配列されている。これら光加熱器14は等間隔で配列されているものとしてもよい。
なお、赤外線カメラ13の数が1である場合、光加熱器14が赤外線カメラ13を囲うように配列されているものとしてもよい。また、赤外線カメラ13の数が2以上であり、光加熱器14の数が2以上である場合、赤外線カメラ13と光加熱器14が交互にリフレクタ11の中心軸11bの回りに配列されるものとしてもよい。
(5) Optical Heater The
When the number of
光加熱器14は、リフレクタ11の反射面11aに向けられている。光加熱器14は、加熱光を反射面11aに向けて照射する。加熱光の波長帯域は特に限定するものではないが、例えば可視光帯域、紫外線帯域、近赤外線帯域又は赤外線帯域である。加熱光の波長帯域は、紫外線帯域、可視光帯域、近赤外線帯域、中赤外線帯域のうち2以上の帯域を含んでいてもよい。加熱光の波長帯域が赤外線カメラ13の感知波長帯域よりも短く、又は長くてもよいが、加熱光の波長帯域と赤外線カメラ13の感知波長帯域が部分的に重複してもよい。なお、光加熱器14から出射される加熱光が光学フィルターを通過することによって、不要な帯域が除去されてもよい。
The
光加熱器14によって照射される加熱光は、反射面11aにより被検体2の内周面2bに向けて反射して、被検体2の内周面2bに入射する。また、光加熱器14によって照射される加熱光の一部が被検体2の内周面2bに直接入射する。これら反射光や直接光によって被検体2が加熱される。
The heating light irradiated by the
なお、光加熱器14の数が1であってもよい。光加熱器14の数が1であり、赤外線カメラ13の数が複数である場合、赤外線カメラ13が光加熱器14を囲うように配列されているものとしてもよい。その場合、光加熱器14がリフレクタ11の中心軸11b上に配置されているものとしてもよい。
以下、光加熱器14の幾つかの例について説明する。
Note that the number of
Several examples of the
(5a)投光式(集光式)
図2に示すように、各光加熱器14は光源14a及び反射器14bを備える。
反射器14bは、例えば、中心軸14c回りの回転放物面型又はそれに近似した形状のリフレクタである。光源14aが反射器14bの焦点に配置されている。反射器14bがリフレクタ11の反射面11aに向けられており、反射器14bの中心軸14cが反射面11aに交差する。光源14aが反射器14bの焦点に配置されているので、光源14aから発した加熱光が反射器14bにより集光するように反射面11aに向けて反射する。そのため、反射器14bによって反射された加熱光の広がりが小さい。反射器14bの中心軸14cは光加熱器14の光軸でもある。反射器14bの中心軸14cは、赤外線カメラ13の光軸13a及びリフレクタ11の中心軸11bに対して傾斜している。但し、反射器14bの中心軸14cは、赤外線カメラ13の光軸13a及びリフレクタ11の中心軸11bに対して平行であってもよい。
(5a) Projection type (condensing type)
As shown in Figure 2, each
The
光源14aは例えばフィラメント式のランプ、放電管式のランプ、半導体発光素子又はレーザーである。より具体的には、光源14aは、フィラメント式のランプとしてのハロゲンランプ、放電管式ランプとしてのキセノンランプ、半導体発光素子としての発光ダイオード又は半導体レーザーである。光源14aから発する加熱光の波長帯域は前述した通りである。
光源14aは点光源である必要は無く、線光源又は面光源であってもよい。
光源14aから発した加熱光は、反射器14b及びリフレクタ11により反射することによって、被検体2の内周面2bに入射する。
The
The
The heating light emitted from the
(5b)ストレート状
図3に示すように、各光加熱器14はストレート状の光源14e及び反射器14fを備える。
反射器14fは、放物柱面型、半円柱面型等の柱面型のリフレクタである。ここで、光源14eの長手方向に直交する断面における反射器14fの断面形状が放物線、半円、U字形、コ字形等の曲線であり、その曲線を光源14eの長手方向に平行移動することによって得られる柱面形状が反射器14fの形状である。光源14eは、反射器14fの内側に配置されている。
(5b) Straight As shown in FIG. 3, each
The reflector 14f is a cylindrical reflector such as a parabolic cylindrical type or a semi-cylindrical type. Here, the cross-sectional shape of the reflector 14f in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the
反射器14fがリフレクタ11の反射面11aに向けられている。光源14eから発した加熱光は、反射器14fにより集光するように反射面11aに向けて反射する。
A reflector 14 f is directed toward the reflecting
(5c)リング状
図4に示すように、光加熱器14が光源14j及び反射器14kを有する。
光源14jは、リフレクタ11の中心軸11b及び赤外線カメラ13を囲うようにリング型に設けられている。光源14jは例えば円環ランプ、レーザー、発光ダイオードアレイである。
(5c) Ring Shape As shown in FIG. 4, the
The
反射器14kは、リフレクタ11の中心軸11b及び赤外線カメラ13を囲うようにリング型に設けられている。リフレクタ11の中心軸11bを通る切断面における反射器14kの断面形状は放物線、半円、U字形、コ字形等の曲線である。その曲線をリフレクタ11の中心軸11bを中心に回転することによって得られる形状が反射器14kの形状である。
The reflector 14 k is provided in a ring shape so as to surround the
反射器14kがリフレクタ11の反射面11aに向けられており、光源14jが反射器14kの内側に配置されている。光源14jから発した加熱光が反射器14kにより反射面11aに向けて反射する。
A reflector 14k is directed toward the reflecting
(5d)レーザー照射式
図5に示すように、各光加熱器14が、レーザー14m及びシリンドリカルレンズ14nを備えるレーザー照射器である。
レーザー14mは、反射面11aに向けて加熱光ビームを発する。レーザー14mは、例えば半導体レーザー、ガスレーザー、固体レーザー又は液体レーザーである。
シリンドリカルレンズ14nは、レーザー14mと反射面11aとの間に配置されている。このシリンドリカルレンズ14nはレーザー14mから発した加熱光ビームを異方的に広げる。つまり、シリンドリカルレンズ14nは加熱光ビームを拡幅する。加熱光ビームの拡幅方向はリフレクタ11の中心軸11bに関する直径方向、つまり矢印aの方向である。拡幅された加熱光ビームが反射面11aに入射することで形成される明部は、リフレクタ11の頂角から底面の外周に向かって直線状に延びている。
(5d) Laser irradiation type As shown in FIG. 5, each
A
A
なお、シリンドリカルレンズ14nの代わりに、レーザー14mから発した加熱光ビームの径をほぼ等方的に広げるビームエキスパンダーがレーザー14mと反射面11aとの間に配置されていてもよい。
また、光加熱器14が走査型のレーザー照射器であってもよい。この場合、シリンドリカルレンズ14nの代わりに、ガルバノミラー型又はポリゴンミラー型の偏向機構が設けられている。この偏向機構がレーザー14mから発した加熱光ビームを偏向することによって、被検体2の内周面2bが、リフレクタ11の反射面11aにより反射した加熱光ビームによって一次元的又は二次元的に走査される。
Instead of the
Also, the
(6)探傷装置の動作及び使用方法
まず、送り装置15を停止させた状態で、光加熱器14を発光させる。光加熱器14によって照射される加熱光は、反射面11aにより被検体2の内周面2bに向けて反射して、被検体2の内周面2bに入射する。これにより、被検体2が加熱される。リフレクタ11が円錐面型であるため、被検体2の内周面2bは周方向に広く加熱される。
(6) Operation and Usage of Flaw Detector First, the
次に、光加熱器14を消灯させる。
次に、赤外線カメラ13の撮像処理をすると、反射面11aに映った被検体2の内周面2bの赤外線像が赤外線カメラ13によって撮像される。ここで、被検体2に剥離、ひび割れ、亀裂、ボイド、バリ等の欠陥が存在すると、その部分の熱伝導が欠陥の無い部分とは異なる。そのため、加熱された被検体2の内周面2bの表面温度にムラが発生したり、表面温度の時間変化率が不均一になったりする。そこで、赤外線カメラ13によって撮像されるサーモグラフィー画像に基づいて欠陥を検出することができる。なお、光加熱器14の照射期間中に赤外線カメラ13の撮像処理をしてもよい。
Next, the
Next, when the imaging process of the
次に、赤外線カメラ13からコンピュータ19に転送されたサーモグラフィー画像の解析処理をコンピュータ19に実行させる。この際、送り装置15を作動させて、送り装置15によって被検体2をリフレクタ11の中心軸11bの方向に所定距離だけ送るか、送り装置15によって被検体2を中心軸11bの回りに所定角度だけ回転させる。なお、送り装置15によって被検体2の回転と軸方向送りの両方を行ってもよい。
Next, the
以後、上述した工程を繰り返す。
なお、光源14aの発光中又は点滅中に、送り装置15によって被検体2を移動させながら、赤外線カメラ13の撮像処理をしてもよい。
Thereafter, the steps described above are repeated.
Note that the imaging process of the
(7)有利な効果
円錐面型のリフレクタ11が被検体2の内部空間2aに配置されており、赤外線カメラ13及び光加熱器14がリフレクタ11の反射面11aに向けられている。それゆえ、被検体2の内周面2bは周方向に広く赤外線カメラ13によって撮像されるとともに、周方向に広く加熱光によって加熱される。特に、赤外線カメラ13の光軸13aとリフレクタ11の中心軸11bが同軸状に配置されているので、内周面2bは全周に亘ってリフレクタ11の反射面11aに映って、赤外線カメラ13によって撮像される。よって、被検体2の内周面を周方向に広く探傷でき、内周面2b全体を探傷するのに要する探傷時間及び探傷回数の削減を図れる。
(7) Advantageous Effects A
円錐面型のリフレクタ11が被検体2の内部空間2aに配置されているため、赤外線カメラ13及び光加熱器14が被検体2の内部空間2aの外側に配置されていても、内周面2bを探傷することができる。これは、内部空間2aが狭小の場合に、特に有効的である。
Since the
光加熱器14の数が複数であり、これら光加熱器14が周方向に配列されている場合、内周面2bは全周に亘って加熱光を受ける。よって、内周面2bを周方向に広く探傷できる。
When the number of
リフレクタ11の頂角の内角が90°であるので、内周面2bのうち赤外線カメラ13に近い部分から反射面11aを経由して赤外線カメラ13までの光線の軌跡の長さは、内周面2bのうち赤外線カメラ13から遠い部分から反射面11aを経由して赤外線カメラ13までの光線の軌跡の長さに殆ど等しい。それゆえ、内周面2bのうち赤外線カメラ13に合焦する範囲は広い。
Since the interior angle of the apex angle of the
また、内周面2bが円柱面型である場合、内周面2bが円錐型又は裁頭円錐面型円柱面型のリフレクタ11に投影され、サーモグラフィー画像では、その内周面2bがリフレクタ11の頂角を中心にした円形状又は円環状に映る。そのため、サーモグラフィー画像中で特定した欠陥の位置から、被検体2に存在する実際の欠陥の位置を特定しやすい。
Further, when the inner
被検体2が送り装置15によって送られるため、内周面2bの全体を探傷することができる。
Since the
〔第2の実施の形態〕
図6は、第2の実施の形態の探傷装置10Aの概略断面図である。
以下の説明では、第2実施形態の探傷装置10Aが第1実施形態の探傷装置10と相違する点について説明する。また、探傷装置10Aと探傷装置10との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。
[Second embodiment]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a
In the following description, points of difference between the
リフレクタ11の反射面11aと光加熱器14との間には、ダイクロイックミラー16が配置されている。ダイクロイックミラー16がリフレクタ11の中心軸11bに対して斜交し、リフレクタ11の中心軸11bとダイクロイックミラー16の法線との成す角が45°である。ダイクロイックミラー16は、赤外線カメラ13の感知波長帯域の光、つまり赤外線帯域の光を反射させ、それ以外の帯域の光(特に、光加熱器14によって照射される加熱光)を透過させる。
A
赤外線カメラ13は、ダイクロイックミラー16よりも、リフレクタ11の中心軸11bに関する径方向外側に配置されている。赤外線カメラ13がダイクロイックミラー16に向けられており、赤外線カメラ13の光軸13aがダイクロイックミラー16により90°に屈曲する。赤外線カメラ13からダイクロイックミラー16までの赤外線カメラ13の光軸13aは、リフレクタ11の中心軸11bとダイクロイックミラー16との交点に交差する。ダイクロイックミラー16からリフレクタ11までの赤外線カメラ13の光軸13aとリフレクタ11の中心軸11bとは、同軸状に配置されている。
The
光加熱器14によって照射される加熱光はダイクロイックミラー16を透過する。ダイクロイックミラー16を透過した加熱光は、反射面11aにより被検体2の内周面2bに向けて反射する。また、ダイクロイックミラー16を透過した加熱光の一部は被検体2の内周面2bに直接入射する。これにより被検体2が加熱され、被検体2の内周面2bから赤外線が放射される。被検体2の内周面2bの表面温度が変化することで、内周面2bから放射される赤外線の放射量も変化する。
The heating light emitted by the
被検体2の内周面2bから発した赤外線は、反射面11aによりダイクロイックミラー16に向けて反射する。更に、その赤外線は、ダイクロイックミラー16により赤外線カメラ13に向けて反射する。従って、反射面11a及びダイクロイックミラー16によりダイクロイックミラー16に映った被検体2の内周面2bの赤外線像が、赤外線カメラ13によって撮像される。
Infrared rays emitted from the inner
以上のようにダイクロイックミラー16を用いることによって、赤外線カメラ13と光加熱器14を離して配置することができる。赤外線カメラ13及び光加熱器14の設置位置や大きさの自由度が広がる。例えば、1体の光加熱器14とリフレクタ11を同軸状に配置することができる。
By using the
〔第3の実施の形態〕
図7は、第3の実施の形態の探傷装置10Bの概略断面図である。
以下の説明では、第3実施形態の探傷装置10Bが第1実施形態の探傷装置10と相違する点について説明する。また、探傷装置10Bと探傷装置10との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a
In the following description, differences between the
赤外線カメラ13と反射面11aとの間には、ダイクロイックミラー17が配置されている。ダイクロイックミラー17がリフレクタ11の中心軸11bと斜交し、リフレクタ11の中心軸11bとダイクロイックミラー17の法線との成す角が45°である。ダイクロイックミラー17は、光加熱器14によって照射される加熱光を反射させ、それ以外の帯域の光(特に、赤外線カメラ13の感知波長帯域の光)を透過させる。
A
光加熱器14が、ダイクロイックミラー17よりも、リフレクタ11の中心軸11bに関する径方向の外側に配置されている。光加熱器14がダイクロイックミラー17に向けられている。光加熱器14によって照射される加熱光は、ダイクロイックミラー17によりリフレクタ11の反射面11aに向けて反射する。その加熱光は、リフレクタ11の反射面11aにより被検体2の内周面2bに向けて反射する。また、加熱光の一部は、ダイクロイックミラー17から被検体2の内周面2bに直接入射する。これにより被検体2が加熱され、赤外線が被検体2の内周面2bから放射される。被検体2の内周面2bの表面温度が変化することで、内周面2bから放射される赤外線の放射量も変化する。
The
被検体2の内周面2bから発した赤外線は、反射面11aによりダイクロイックミラー17に向けて反射して、ダイクロイックミラー17を透過する。透過した赤外線が赤外線カメラ13に入射する。従って、反射面11aに映った被検体2の内周面2bの赤外線像が、赤外線カメラ13によってダイクロイックミラー16越しに撮像される。
Infrared rays emitted from the inner
以上のようにダイクロイックミラー17を用いることによって、赤外線カメラ13と光加熱器14を離して配置することができる。赤外線カメラ13及び光加熱器14の設置位置や大きさの自由度が広がる。例えば、リフレクタ11の中心軸11bとリフレクタ17のとの交点において1体の光加熱器14の光軸をリフレクタ11に交差させることができる。
By using the
〔第4の実施の形態〕
図8は、第4の実施の形態の探傷装置10Cの概略断面図である。
以下の説明では、第4実施形態の探傷装置10Cが第1実施形態の探傷装置10と相違する点について説明する。また、探傷装置10Cと探傷装置10との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a
In the following description, points of difference between the
第4実施形態では、開口2cの反対側の端部においても開口2dが被検体2に形成されており、内部空間2aがその開口2dによって被検体2の外部に通じている。内周面2bの中心軸と開口2dの中心が同心に配置されている。
In the fourth embodiment, an
また、第4実施形態では、リフレクタ11の代わりに第1のリフレクタ21及び第2のリフレクタ31が被検体2の内部空間2aに収容されている。これらリフレクタ21,31について詳細に説明する。
Further, in the fourth embodiment, instead of the
第1のリフレクタ21は、裁頭円錐面の形状のダイクロイックミラーである。第1のリフレクタ21の形状たる裁頭円錐面の頂角の内角は90°であるが、それに限らない。第1のリフレクタ21が裁頭円錐体型の内部空間21cを有し、その内部空間21cが裁頭円錐体の底部及び頂部において開口する。第1のリフレクタ21の外周面が反射面21aとされている。第1のリフレクタ21、特に反射面21aは、赤外線カメラ13の感知波長帯域の光、つまり赤外線帯域の光を反射させ、それ以外の帯域の光(特に、光加熱器14によって照射される加熱光)を透過させる。
The
第1のリフレクタ21が被検体2の内部空間2aに収容されており、第1のリフレクタ21の形状たる裁頭円錐面の頂角が開口2cに向けられている。第1のリフレクタ21の中心軸21bと被検体2の内周面2bの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
A
第2のリフレクタ31は、円錐面の形状に形成されている。第2のリフレクタ31の外周面には、反射面31aが形成されている。反射面31aは、第2のリフレクタ31の中心軸31b回りの回転面としての円錐面に形作られている。その円錐面の頂角の内角は90°であるが、それに限らない。
The
第2のリフレクタ31は第1のリフレクタ21の内部空間21cに収容されており、第2のリフレクタ31の頂角が開口2dに向けられている。第2のリフレクタ31の中心軸31bと第1のリフレクタ21の中心軸21bが同軸状に配置されている。第2のリフレクタ31の中心軸31bと被検体2の内周面2bの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
The
続いて、光加熱器14及び赤外線カメラ13の配置について説明する。
赤外線カメラ13は、第1のリフレクタ21の形状たる裁頭円錐面の頂角の先に配置されている。赤外線カメラ13は、被検体2の内部空間2aの外側において被検体2の開口2cに向けられている。更に、赤外線カメラ13は、第1のリフレクタ21の反射面21aに向けられている。従って、赤外線カメラ13は、第1のリフレクタ21の反射面21aに映った被検体2の内周面2bの赤外線像を撮像して、内周面2bの温度分布を表したサーモグラフィー画像を取得する。
Next, the arrangement of the
The
赤外線カメラ13の光軸13aと第1のリフレクタ21の中心軸21bは同軸状に配置されている。なお、赤外線カメラ13の光軸13aが第1のリフレクタ21の中心軸21bからずれていてもよい。また、赤外線カメラ13の光軸13aが第1のリフレクタ21の中心軸21bに対して傾斜してもよい。また、赤外線カメラ13の数が複数である場合、赤外線カメラ13が第1のリフレクタ21の中心軸21bに関する周方向に配列されているものとしてもよい。
The
光加熱器14は、リフレクタ21,31及び被検体2に関して赤外線カメラ13の反対側に配置されている。光加熱器14は第2のリフレクタ31の頂角の先に配置されている。光加熱器14は、被検体2の内部空間2aの外側において被検体2の開口2dに向けられている。光加熱器14は、第2のリフレクタ31の中心軸31bに関する周方向に配列されている。なお、光加熱器14の数が1である場合、光加熱器14が第2のリフレクタ31の中心軸31b上に配置されているものとしてもよい。
The
光加熱器14が加熱光を第2のリフレクタ31の反射面31aに向けて照射する。光加熱器14によって照射される加熱光は、第2のリフレクタ31の反射面31aにより第1のリフレクタ21に向けて反射して、第1のリフレクタ21を透過する。そして、その加熱光は被検体2の内周面2bに入射する。これにより、被検体2が加熱され、被検体2の内周面2bから赤外線が放射される。
The
被検体2の内周面2bから発した赤外線は第1のリフレクタ21の反射面21aにより赤外線カメラ13に向けて反射し、赤外線カメラ13に入射する。従って、第1のリフレクタ21の反射面21aに映った被検体2の内周面2bの赤外線像が、赤外線カメラ13によって撮像される。
Infrared rays emitted from the inner
なお、第1実施形態の場合と同様に、送り装置15が被検体2を移動させてもよいし、リフレクタ21,31、赤外線カメラ13及び光加熱器14を移動させもよい。
As in the case of the first embodiment, the
〔第5の実施の形態〕
図9は、第5の実施の形態の探傷装置10Dの概略断面図である。
以下の説明では、第5実施形態の探傷装置10Cが第1実施形態の探傷装置10と相違する点について説明する。また、探傷装置10Dと探傷装置10との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a
In the following description, points of difference between the
第5実施形態では、開口2cの反対側においても開口2dが被検体2に形成されており、内部空間2aがその開口2dによって開口している。内周面2bの中心軸と開口2dの中心が同心に配置されている。
In the fifth embodiment, an
また、第5実施形態では、リフレクタ11の代わりに第1のリフレクタ41及び第2のリフレクタ51が被検体2の内部空間2aに収容されている。これらリフレクタ41,51について詳細に説明する。
Further, in the fifth embodiment, instead of the
第2のリフレクタ51は、裁頭円錐面の形状のダイクロイックミラーである。第2のリフレクタ51の形状たる裁頭円錐面の頂角の内角は90°であるが、それに限らない。第2のリフレクタ51が裁頭円錐体型の内部空間51cを有し、その内部空間51cが裁頭円錐体の底部及び頂部において開口する。第2のリフレクタ51の外周面が反射面51aとされている。第2のリフレクタ51、特に反射面51aは、光加熱器14によって照射される加熱光を反射させ、それ以外の帯域の光(特に、赤外線カメラ13の感知波長帯域の光)を透過させる。
The
第2のリフレクタ51が被検体2の内部空間2aに収容されており、第2のリフレクタ51の形状たる裁頭円錐面の頂角が開口2dに向けられている。第2のリフレクタ51の中心軸51bと被検体2の内周面2bの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
A
第1のリフレクタ41は、円錐面の形状に形成されている。第1のリフレクタ41の外周面には、反射面41aが形成されている。反射面41aは、第1のリフレクタ41の中心軸41b回りの回転面としての円錐面に形作られている。その円錐面の頂角の内角は90°であるが、それに限らない。
The
第1のリフレクタ41が第2のリフレクタ51の内部空間51cに収容されており、第1のリフレクタ41の頂角が開口2cに向けられている。第1のリフレクタ41の中心軸41bと第2のリフレクタ51の中心軸51bが同軸状に配置されている。第1のリフレクタ41の中心軸41bと被検体2の内周面2bの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
A
続いて、光加熱器14及び赤外線カメラ13の配置について説明する。
赤外線カメラ13は、第1のリフレクタ41の頂角の先に配置されている。赤外線カメラ13は、被検体2の内部空間2aの外側において被検体2の開口2cに向けられている。更に、赤外線カメラ13は、第1のリフレクタ41の反射面41aに向けられている。従って、赤外線カメラ13は、第2のリフレクタ51越しに第1のリフレクタ41の反射面41aに映った被検体2の内周面2bの赤外線像を撮像して、内周面2bの温度分布を表したサーモグラフィー画像を取得する。
Next, the arrangement of the
The
赤外線カメラ13の光軸13aと第1のリフレクタ41の中心軸41bは同軸状に配置されている。なお、赤外線カメラ13の光軸13aが第1のリフレクタ41の中心軸41bからずれていてもよい。また、赤外線カメラ13の光軸13aが第1のリフレクタ41の中心軸41bに対して傾斜してもよい。また、赤外線カメラ13の数が複数である場合、赤外線カメラ13が第1のリフレクタ41の中心軸41bに関する周方向に配列されているものとしてもよい。
The
光加熱器14は、リフレクタ41,51及び被検体2に関して赤外線カメラ13の反対側に配置されている。光加熱器14は、第2のリフレクタ51の形状たる裁頭円錐面の頂角の先に配置されている。光加熱器14は、被検体2の内部空間2aの外側において被検体2の開口2dに向けられている。光加熱器14は、第2のリフレクタ51の中心軸51bに関する周方向に配列されている。
The
光加熱器14が加熱光を反射面51aに向けて照射する。光加熱器14によって照射される加熱光は反射面51aにより被検体2の内周面2bに向けて反射して、被検体2の内周面2bに入射する。これにより、被検体2が加熱され、被検体2の内周面2bから赤外線が放射される。
The
被検体2の内周面2bから発した赤外線はリフレクタ51を透過する。透過した赤外線は、第1のリフレクタ41の反射面41aにより赤外線カメラ13に向けて反射して、赤外線カメラ13に入射する。従って、第2のリフレクタ51越しに第1のリフレクタ41の反射面41aに映った被検体2の内周面2bの赤外線像が、赤外線カメラ13によって撮像される。
Infrared rays emitted from the inner
〔変形例1〕
以上の第1~第5の実施形態では、光加熱器14によって照射される加熱光が被検体2の内周面2bに入射することによって、被検体2が加熱される。それに対して、光加熱以外の方式の加熱器が被検体2を加熱するものとしてもよい。光加熱以外の方式の加熱器について、以下に挙げる。以下に挙げる加熱器は、被検体2の内部空間2aに配置されてもよいし、内部空間2aの外側に配置されてもよい。また、以下に挙げる加熱器は、被検体2の内周面2bを直接加熱してもよいし、内周面2b以外を加熱してもよい。内周面2b以外が加熱される場合、被検体2の熱伝導により内周面2bが加熱される。
[Modification 1]
In the first to fifth embodiments described above, the
(1) 加振器を加熱器として利用してもよい。加振器は、高い周波数の振動を被検体2に与えることで被検体2を加熱する。被検体2に存在する欠陥に、振動による摩擦熱が生じることによって、欠陥が加熱される。加振器としては、超音波により被検体2を加振する超音波加振器がある。
(1) A vibrator may be used as a heater. The vibrator heats the subject 2 by applying high-frequency vibrations to the
(2) ファンヒーター方式又はバーナー方式の加熱器が、高温な温風又は火炎を被検体2に放射することによって被検体2を加熱する。
(2) A fan heater type or burner type heater heats the subject 2 by radiating hot air or flame to the
(3) 被検体2に当接する抵抗器方式の加熱器が電気エネルギーにより発熱して、被検体2を加熱する。
(3) A resistor-type heater in contact with the subject 2 generates heat by electrical energy, thereby heating the
(4) 誘導加熱方式の加熱器が、被検体2に渦電流を発生させて、被検体2の内部の亀裂・剥離などの部分で抵抗熱を発生させて、温度変化を発生させる。この場合、被検体2が導電体である。被検体2が絶縁体である場合、被検体2に導電体を接触させる。
(4) An induction heating type heater generates an eddy current in the subject 2 to generate resistive heat at a portion such as a crack or peeling inside the
(5) 誘電加熱方式の加熱器が、被検体2の周囲に高周波電界を発生させて、被検体2に誘電損失を発生させることによって被検体2を加熱する。この場合、被検体2が誘電体である。
(5) A dielectric heating type heater generates a high-frequency electric field around the
〔変形例2〕
以上の第1~第5の実施形態では、赤外線カメラ13及び光加熱器14が内部空間2aの外側に配置されている。それに対して、赤外線カメラ13と光加熱器14の一方又は両方が内部空間2a内に配置されてもよい。特に、被検体2が長尺な部材であり、内周面2bの径が大径である場合、赤外線カメラ13及び光加熱器14を内部空間2aに収容しやすい。
[Modification 2]
In the first to fifth embodiments described above, the
〔変形例3〕
以上の第1~第3の実施形態では、リフレクタ11が円錐面型又は裁頭円錐面型であった。それに対して、リフレクタ11が角錐面型又は裁頭角錐面型であり、リフレクタ11の各側面が平面状であってもよい。同様に、第4実施形態のリフレクタ21が裁頭角錐面型であり、リフレクタ31が角錐面であってもよい。同様に、第5実施形態のリフレクタ41が角錐面型であり、リフレクタ51が裁頭角錐面型であってもよい。
[Modification 3]
In the above-described first to third embodiments, the
2…被検体
2a…内部空間
2b…内周面
10,10A,10B,10C,10D…探傷装置
11,21,41…リフレクタ
31,51…第2のリフレクタ
13…赤外線カメラ
13a…光軸
14…光加熱器(加熱器)
15…送り装置
16,17…ダイクロイックミラー
DESCRIPTION OF
15
Claims (7)
前記リフレクタを撮像する赤外線カメラと、
内部空間及びその内部空間を囲う内周面を有する被検体を加熱する加熱器と、を備え、
前記リフレクタが前記内部空間に配置され、
前記赤外線カメラが前記リフレクタに映った前記内周面を撮像し、
前記加熱器が、加熱光を前記リフレクタに向けて照射する光加熱器であり、
前記リフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を前記内周面に向けて
反射させることによって、前記被検体が加熱される
探傷装置。 a conical or truncated conical reflector;
an infrared camera that captures an image of the reflector;
a heater for heating a subject having an inner space and an inner peripheral surface surrounding the inner space;
the reflector is disposed in the internal space;
The infrared camera captures an image of the inner peripheral surface reflected on the reflector ,
The heater is a light heater that irradiates heating light toward the reflector,
The reflector directs the heating light emitted by the light heater toward the inner peripheral surface
The object is heated by reflecting
flaw detector.
前記光加熱器が前記リフレクタの頂角の先に配置され、
前記光加熱器が前記ダイクロイックミラーを介して前記リフレクタに向けて前記加熱光を照射し、
前記赤外線カメラが前記ダイクロイックミラーに向けられ、
前記赤外線カメラが前記リフレクタ及び前記ダイクロイックミラーにより前記ダイクロイックミラーに映った前記内周面を撮像する
請求項1に記載の探傷装置。 further comprising a dichroic mirror disposed between the optical heater and the reflector for transmitting the heating light emitted by the optical heater and reflecting light in the sensing wavelength band of the infrared camera;
The light heater is arranged at the tip of the apex angle of the reflector,
the light heater irradiates the heating light toward the reflector through the dichroic mirror;
the infrared camera is directed at the dichroic mirror;
2. The flaw detector according to claim 1 , wherein the infrared camera captures an image of the inner peripheral surface reflected on the dichroic mirror by the reflector and the dichroic mirror.
前記光加熱器が前記ダイクロイックミラーに向けられ、
前記ダイクロイックミラーが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を前記リフレクタに向けて反射させ、
前記赤外線カメラが前記リフレクタの頂角の先に配置され、
前記赤外線カメラが、前記リフレクタに映った前記内周面を前記ダイクロイックミラー越しに撮像する
請求項1に記載の探傷装置。 further comprising a dichroic mirror disposed between the infrared camera and the reflector for transmitting light in the sensitive wavelength band of the infrared camera and reflecting the heating light emitted by the light heater;
the optical heater is directed toward the dichroic mirror;
the dichroic mirror reflects the heating light emitted by the light heater toward the reflector;
The infrared camera is arranged at the tip of the apex angle of the reflector,
2. The flaw detector according to claim 1 , wherein the infrared camera captures an image of the inner peripheral surface reflected on the reflector through the dichroic mirror.
前記リフレクタを撮像する赤外線カメラと、
内部空間及びその内部空間を囲う内周面を有する被検体を加熱する加熱器と、
前記内部空間において前記リフレクタの内側に配置される円錐面型の第2のリフレクタと、を備え、
前記リフレクタが前記内部空間に配置され、
前記リフレクタの頂角と前記第2のリフレクタの頂角が逆向きであり、
前記赤外線カメラが前記リフレクタの頂角の先に配置され、前記リフレクタに映った前記内周面を撮像し、
前記加熱器が第2のリフレクタの頂角の先に配置され、
前記加熱器が、加熱光を前記第2のリフレクタに向けて照射する光加熱器であり、
前記リフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を透過させるとともに前記赤外線カメラの感知波長帯域の光を反射させるダイクロイックミラーであり、
前記第2のリフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を、前記リフレ
クタ越しに前記内周面に向けて反射させることによって、前記被検体が加熱される
探傷装置。 a conical or truncated conical reflector;
an infrared camera that captures an image of the reflector;
a heater for heating a subject having an inner space and an inner peripheral surface surrounding the inner space;
a second conical reflector arranged inside the reflector in the interior space;
the reflector is disposed in the internal space;
the apex angle of the reflector and the apex angle of the second reflector are opposite;
The infrared camera is arranged at the tip of the apex angle of the reflector, and images the inner peripheral surface reflected on the reflector,
The heater is arranged beyond the apex angle of the second reflector,
The heater is an optical heater that irradiates heating light toward the second reflector,
the reflector is a dichroic mirror that transmits the heating light emitted by the light heater and reflects light in the sensing wavelength band of the infrared camera;
The subject is heated by the second reflector reflecting the heating light emitted by the optical heater toward the inner peripheral surface through the reflector.
flaw detector .
前記リフレクタを撮像する赤外線カメラと、
内部空間及びその内部空間を囲う内周面を有する被検体を加熱する加熱器と、
前記内部空間において前記リフレクタの外側に配置される裁頭円錐面型の第2のリフレ
クタと、を備え、
前記リフレクタが前記内部空間に配置され、
前記リフレクタの頂角と前記第2のリフレクタの頂角が逆向きであり、
前記赤外線カメラが前記リフレクタの頂角の先に配置され、
前記加熱器が第2のリフレクタの頂角の先に配置され、
前記加熱器が、加熱光を前記第2のリフレクタに向けて照射する光加熱器であり、
前記第2のリフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を反射させるとともに前記赤外線カメラの感知波長帯域の光を透過させるダイクロイックミラーであり、
前記第2のリフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を前記内周面に向けて反射させることによって、前記被検体が加熱され、
前記赤外線カメラが、前記第2のリフレクタ越しに前記リフレクタに映った前記内周面を撮像する
探傷装置。 a conical or truncated conical reflector;
an infrared camera that captures an image of the reflector;
a heater for heating a subject having an inner space and an inner peripheral surface surrounding the inner space;
a truncated cone-shaped second reflector arranged outside the reflector in the interior space;
the reflector is disposed in the internal space;
the apex angle of the reflector and the apex angle of the second reflector are opposite;
The infrared camera is arranged at the tip of the apex angle of the reflector,
The heater is arranged beyond the apex angle of the second reflector,
The heater is an optical heater that irradiates heating light toward the second reflector,
the second reflector is a dichroic mirror that reflects the heating light emitted by the optical heater and transmits light in the sensing wavelength band of the infrared camera;
The subject is heated by the second reflector reflecting the heating light emitted from the optical heater toward the inner peripheral surface,
The infrared camera captures an image of the inner peripheral surface reflected on the reflector through the second reflector.
flaw detector .
請求項1から5の何れか一項に記載の探傷装置。 The flaw detector according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a feeding device that feeds the object or the reflector in the direction of the center axis of the reflector.
請求項1から5の何れか一項に記載の探傷装置。 The flaw detection apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a feeding device that feeds the test object or the reflector so as to rotate about the central axis of the reflector.
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