JPH02201149A - 非破壊検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複合材料の内部欠陥や表面欠陥あるいは２
種類の材料の接合状態などを非接触的かつ非破壊的に検
査する非破壊検査方法及び装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より材料あるいは構造物の内部欠陥などを検査する
非破壊検査方法として、例えば超音波探傷法、電磁深傷
法、サーモグラフィーなどかある。

このうち、サーモグラフィーによる方法は材料あるいは
４Ｗ造物の表面の温度分布を平面像として表示するもの
である。このサーモグラフィーは表面温度しか測れない
ため、内部の状態（欠陥など）は得られた画像から推定
する。

この種の技術に関するものとして、例えば、デブラ・ジ
ェイ・ヒルマン及びリチャート・エル・ヒルマン、「カ
ーボン・エポキシ構造物のサーモグラフィック検査」（
Ｄｃｂｌａ　Ｊ、　Ｉｌｉｌｌｍａｎ　ａｎｄ　Ｒｉｃ
ｈａｒｄ１５．　旧１１＊ａｎ　　”Ｔｈｅｒｗｏｇｒ
ａｐｈｉｃ　　Ｉｎ５ｐｅｃｔｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｃａ
ｒｂｏｎ　　Ｅｐｏｘｙ　　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”、
Ａｍｅｒｉｃａｎ　　５ｏｃｉｅｔｙ　　ｆｏｒＴｅｓ
ｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１９８５）に
記載かある。

この方法では、物体を１回加熱あるいは冷却し、これに
よって得られた熱画像により欠陥を判別している。

［発明か解決しようとする課ＷＪ］ 上記のような従来の非破壊検査方法においては、鮮明な
欠陥の輪郭を得ることができない場合があった０例えば
、表面より深い部分に存在する欠陥などに対しては、１
回の加熱では加熱不足で測定できない場合がある。無理
に１回の加熱あるいは冷却で熱画像を得ようとすると、
極度に加熱あるいは冷却を行うことになり、接合面の接
着剤の接：ｒｊ店力か劣化するなどの問題か生しる。こ
のため、検査対象物の温度変化を大きく変えること無く
、常温付近で欠陥を明確に検出できる方法の提供が望ま
れていた。

この発ＩＪＩはかかる問題点を解決するためになされた
もので、常温付近の加熱あるいは冷却によって、！’Ｉ
ＩＪ１な熱画像か得られるようにした非破壊検査方法及
び装置を提供することをＬ］的とする。

［課題を解決するための−ｆ段］ Ｌ記の目的を達成するために、この発明は周期的な信号
を発生する発振器の出力信号に従って、被検査物を加熱
又は冷却するための加熱器又は冷却器を一定岡期で動作
させる駆動手段と、ｍ記発振器の出力信号に同期して被
検査物の熱画像を撮る赤外線カメラと、該赤外線カメラ
により得られた画像情報を記憶する画像メモリと、該画
像メモリに記憶されている熱画像に対し同期加算を行う
と共に、該同期加算による熱画像の画素ごとの時系列デ
ータからノイズ及び高調波を除去する処理１段と、該処
理手段により得られた各画素の基本波成分の振幅の画像
及び／又は位相の画像を表示する表示装置とを設けたも
のである。

［作用］ 上記手段によれば、被検査物′に周期的に加熱又は冷却
を行うことにより、赤外線カメラにより得られた熱画像
に対し同期加算を行うことができ。

また、フーリエ変換を行うことによってノイズ及び高調
波が除去される。従って、被検査物内の欠陥を明瞭に識
別することができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図において、１は周期的に加熱あるいは冷却を行う
ための方形波又は矩形波信号を発生する発振器、２は発
振器ｌの出力信号を増幅する増幅器、３は増幅器２の出
力によって駆動される加熱器（又は冷却器）、４は非破
壊検査対象の被検査物、４ａは被検査物４の内部に発生
している欠陥である。加熱器３には１例えば赤外線ラン
プが用いられる。又、被検査物４はｍｌｌｋ強化樹脂（
ＦＲＰ）、ハニカム材のサンドイッチ構造などの複合材
料である。

５は被検査物４を検査対象面よりその表面温度の赤外線
を撮像する赤外線カメラ、６は装置全体を総括制御する
制御部、７は制御部６に接続されて処理内容、データ及
び処理結果を表示する表示部である。制御部６はセント
ラル・プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）、ＲＯＭや
ＲＡＭなどの内部メモリ、各種附属回路、８１気デイス
ク装置などの外部記憶装置を含んでａ成されるマイクロ
コンピュータか用いられている。この制御部６から発振
器ｌに対し、トリガ８が発せられる。

赤外線カメラ５及び制御部６には、同期加算処理系１０
か接続されている。この同期加算処理系ＩＯは赤外線カ
メラ５の画像出力信号をディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器１１．変換された画像信号を記憶する画像メモ
リ１２及び該画像メモリ１２よりの画像信号に対し同期
加算処理を施す同期加算処理部１３より構成される。

次に、以上の構成による実施例を用いての非破壊検査の
「順について説明する。

まず、制ｕｉ部６より出されるトリガ８に同期して発振
器１から駆動用の信号か発生し、これを増幅器２で増幅
の後、加熱器３に供給して加熱器３から周期的に熱を発
生させる。加熱器３の発生熱は被検査物４に付グ、され
るか、その加熱による被検査物４の表面温度は、室温に
対し十約７０°Ｃを十−限となるようにし、下限は室温
になるようにする。

このようにＬ限及び下限を定めることにより、被検査￥
＠４か熱に弱い構造物の場合でも検査を行うことかでき
ると共に、周期的な温度変化に対する温度下陣を空冷に
より行うことかできる。

次に、加熱器３により周期的に加熱された被検査物４の
表面温度は、赤外線カメラ５によって表面あるいは裏面
から撮像される。その画像信号はトリガ８の出力タイミ
ングに同期してＡ／Ｄ変換器１１によりディジタル変検
出力され、ｔｌに画像メモリ１２に格納される。この画
像メモリ１２にはトリガ８の発生を基準として、加熱の
一周期内の一定１１１７　Ｍごとの各位相における画像
か記憶される。

この各位相の熱画像の同期加算処理を同期加算処理部１
３で行い、さらに制御部６によフて各画素の温度の時系
列をフーリエ変換する。この場合、第２図に示すように
、各画素の温度の時系列に含まれるノイズ及び高調波成
分の除去のために加熱周期と同一の基本波成分のみを抽
出すればよく、基本波成分の特徴量である振幅と位相を
求める。

第２図の下部の波形は、各位相における同期加算した熱
画像の異なる画素ＰＩとＰ２の温度の時系列データのフ
ーリエ変換後の基本波成分を示し、上部は各位相におけ
る同期加算した熱画像を示している。

この振幅と位相の情報を用いて制御部６は、表示部７に
次のような表示をする。

任意の画素Ｐ（ｉ、ｊ）において（ｉ及びｊは整数で、
画素の座標を示している）、温度の基本波成分の振幅Ａ
　（ｉ　、ｊ）と位相φ（ｉ、ｊ）をそれぞれの太きさ
に応して色分けした画像として、第３図（ａ）。

（ｂ）のように表示する。

第４図（ａ）、（ｂ）は第３図（ａ）のＣ−Ｄ矢視断面
図及び第３図（ｂ）のＥ−Ｆ矢視断面図である。各図に
示すように、欠陥４ａは正常部に比べ温度振幅及び位相
の値が低下することから、容易に欠陥４ａの輪郭を識別
できる。

一方、加、８器３に代えて冷却器を用いた場合。

下限の温度をｌＯ℃程度とし１周期的な冷却（例えば、
冷風器など）を行うことにより、加熱の場合と同様に欠
陥４ａの検出が可能になる。

また、被検査物４に対し、加熱と冷却を交互に行うこと
もできる。この場合には、周期的な温度変化の周波数を
高くすることによって測定に要する時間を短縮すること
ができる。

発明者らはｆｆ１１図に示した構成を用い、発振器１の
出力周波数を方形波として加熱器３を周期的に駆動し、
人工的に１０□ＸＩＯ工の欠陥を形成したＣＦＲＰ板の
被検査物４に対して非破壊検査を試みた。

そして、赤外線カメラ５により被検査物４の裏面から撮
像した。この時の表面温度は、最低温度が４０℃、最高
温度か５０℃て、１０℃の温度差があった。同期加算は
一周期内の一定間隔の３６個の位相における熱画像の同
期加算（加算回数２８回）を行うと共に、熱画像の画素
ごとの温度の時系列に含まれるノイズ及び高調波成分の
除去のためにフーリエ変換を行った。この結、果、第５
図（ｂ）に示すような温度の基本波成分の振幅画像が得
られた。ｔ５５図（ｂ）より明らかなように５本発明方
法では欠陥４ｂ、の輪郭が明瞭に現れているのに対し、
第５図（ａ）に示す従来方法による欠陥４ｂは、方形で
あるべき欠陥が丸型に現れており、不ＩＪＪ　ｖである
ことがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明は周期的な信号を発生す
る発振器の出力信号に従って、被検査物を加熱又は冷却
するための加熱器又は冷却器を一定周期で動作させる駆
動手段と、前記発振器の出力信号に同期して被検査物の
熱画像を撮る赤外線カメラと、該赤外線カメラにより得
られた画像情報を記憶する画像メモリと、該画像メモリ
に記憶されている熱画像に対し同期加算を行うと共に。

該同期加算による熱画像の画素ごとの時系列データから
ノイズ及び高調波を除去する処理手段と、該処理手段に
より得られた各画素の基本波成分の振幅の画像及び／又
は位相の画像を表示する表示装置とを設けるようにした
ので、室温に対し大きな温度変化を付与することなく欠
陥を明瞭にすることができる。従って、熱的に影響を受
は易い材質あるいは付帯構造物が存在する場合ても非破
壊検査か可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は熱画像のフーリエ変換後の基本波成分を示す説明図、
第３図（ａ）、（ｂ）はフーリエ変換後の基本波成分の
振幅及び位相の各画像図。 第４図（ａ）、（ｂ）は第３１Ｎ（ａ）のＣ−Ｄ矢視断
面図及び第３図（ｂ）のＥ−Ｆ矢視断面図、第５図（ａ
）、（ｂ）は従来方法及び本発明による非破壊検査結果
を示す表示画像図である。 図中。 ｌ：発振器 ３・加熱器 ４ａ、４ｂ、４ｂ、　：欠陥 ６：制御部 １０二同期加算処理系 １２：画像メモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定周期で被検査物を複数回加熱あるいは冷却し
   、その表面温度を赤外線カメラで撮像して得られた画像
   信号により、前記一定周期内の一定間隔の各位相で前記
   被検査物表面の熱画像の同期加算を行い、その熱画像の
   画素ごとの時系列データからノイズ及び高調波成分をフ
   ーリエ変換を用いて除去し、これを各画素の基本波成分
   の振幅の画像及び／又は位相の画像として表示させるこ
   とを特徴とする非破壊検査方法。
2. （２）周期的な信号を発生する発振器の出力信号に従っ
   て被検査物を加熱又は冷却するための加熱器又は冷却器
   を一定周期で動作させる駆動手段と、前記発振器の出力
   信号に同期して被検査物の熱画像を撮る赤外線カメラと
   、該赤外線カメラにより得られた画像情報を記憶する画
   像メモリと、該画像メモリに記憶されている熱画像に対
   し同期加算処理を行う同期加算処理部と、該同期加算処
   理部による熱画像の画素ごとの時系列データからノイズ
   及び高調波を除去する制御部と、該制御部により得られ
   た各画素の基本波成分の振幅の画像及び／又は位相の画
   像を表示する表示装置とを具備することを特徴とする非
   破壊検査装置。