JPS60500183A - 周囲圧力による応力を利用した構造物についての二重露光干渉解析法 - 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】 周囲圧力による応力を利用した構造 物についての二重露光干渉解析方法 発明の背景 本発明は物体についての構造上の欠陥を解析するためのホログラフィ−又はンア ログラフィーのような二Ｍ露光干渉法に関する。更に特定するに、本発明は、周 囲圧力に急激な変化を作りそして物体のクリープから生ずる変形を検出すべくそ の圧力変化後の間隔をあけた時期において１回の露光を行なうことにより、車輛 タイヤのようなエラストマー状すなわち弾力性の物体を解析する方法にか＼わる 。

従来技術 二重露光ホログラフィ−は、物体表面から反射され在コヒーレントな光の物体ビ ームとそしてその物体を照射するのに使用される同一光源から引き出されるコヒ ーレントな光の参照ビームとに対して感光性媒体を露光することにより、第１の ホログラムをその感光性媒体上に形成することを含むλつの露光の時点間におけ る物体表面の変形を解析する方法である。もしも感光性媒体がホログラムを形成 すべくその初めの露光の形成をした後処理され、その後そのホログラムの形成中 に使用てれた参皿ビームに匹敵し得るコヒーレントな光の再生用ビームでもって 照射されるとすると、その物体表面の像が再生されることになる。ホログラムが 現像される前に物体表面についての第一の露光が成される場合、その物体表面に ついて再生された像は、一つのホログラム間における干渉のために、スつの露光 間における表面の変形の関数として整列された一連のしま模様を含むことになる 。表面変形を検出するためのこの感度の良い技術は、Ωつの露光開期間中に物体 を加熱するが又は機械的な荷重付与によりその物体に応力を加えることによる非 破壊試験として使用できる。その一連のしま模様はその応力がら生ずる表面につ いての変形を示すことになり、その表面変形に影響する試験物体での欠陥すなわ ち構造上の異常を検出するのに使用できる。構造部材における表面下の空所すな わち不連続性はこの方法において検出される。

二重露光ホログラフィ−干渉法のこの技術は米国特許第１ｔ、／３９，３０２号 において開示されている。同一の感光性媒体上にλつの干渉像の構成を含む他の 二重露光干渉技術は二重露光ホログラフィ−干渉法に類似しているが、それに比 較して各種の利点および不都合を有する。これに゛は、米国特許第１ｔ、／３９ ．．３０．２号において開示されているようなンアログラフイーおよび米国特許 第３．ｇ／Ａ、Ａ’ｔ９号において開示されているようなス被ツクル干渉法が含 まれる。

工業用非破壊試験のためのこうした技術は、その周囲圧力を変更することによっ てタイヤに荷重付与する圧力室を使用してタイヤの表面下における欠陥を分析す るのに使用されて来ている。この方法において、第１の露光は大気圧において行 われるがその後、その室内での圧力はそこがら空気を抜くことによって減少でれ そし１ｕの露光が成される。商業上では成功しているが、このプロセスが実行さ れる速度は、そのシステムがそこでの圧力変化から生ずる応力に起因する変化に 適応するべく動いた後に安定な状態へと戻るに要する時間によって制限される。

更に、問題は、試験物体の異常な変形から生じそして欠陥を示しているし廿模様 を、その圧力変化の結果として物体の全体的運動から生ずるしま模様から分離す る際に遭遇する。そうしたしま模様は、ａつの露光においてその室内での大気中 空気の量における差の結果として、そのΩつの圧力の変化中での光路の屈折特性 の差から生ずるしま模様を発生するノイズによって幾らが不鮮明にσれる。

発明の概要 本発明は、異常なしま模様を強調するディスプレイを作り出す迅速なプロセスを もたらずそうした問題を緩和する二重露光干渉式非破壊試験を実施する独特な方 法に対して向けられている。

大まかに云って、木兄叩け、試験物体を包囲している周囲圧力において感知し得 る変化が作られて、そしてその物体がその圧力変化の結果としてまだクリープを 起しているうちにΩつの露光が迅速に成される二重露光干渉解析方法にか＼わる 。

この方法は、Ωつの露光間の機械的整定時間の必要性を排除し、光路の屈折率に おける差が干渉しまを不鮮明にしないようにそれら面露光を実質的に同じ周囲圧 力の下で実施し、そしてそのシステムが確実に加圧されて、構造上の差と関連せ る異常な変形が明示きれるような比較的高い真空又は正の周囲温度の使用を可能 にする。

本発明による方法は圧力の減少後に比較的長い期間のクリープが生ずるようにそ の圧力が急激に減少することを可能にし、一連の二重露光干渉像が、連続した露 光間での圧力を変えることなしに、その減圧に続いて試験される物体の分離した 領域上に形成されることになる。これは、車輌タイヤのような比較的大きな物体 についての干渉解析法を実行するのに要する時間を実質的に減少させる。

本発明の方法は、ホログラフインク・シアログラフイ又はスイ、ノクル干渉法の ような二重露光干渉解析技術の如何なるものとも並用でき、そして米国特許第３ １ｇ、侶、４７１９号において例示されている型式の写真撮影媒体又は電子式記 録装置の使用を可能にする。

他の目的、利点および応用は本発明の幾つかの実施例についての以下の詳細な記 載から明らかになろう。添付図面において。

第１図はゴム車輛タイヤを解析する本発明を実行するためのホログラフィ−干渉 装置を含んでいる真空試験室の概略図であり； 第２図は本発明を実行するための二重露光シアログラフイー装置の概略図であり ； 第３図は干渉図の電子的記録を使用している、本発明と共に使用するためのシア ログラフイー試験装置の概略図であり；そして 第７図は本発明の方法を用いて作り出されるような試験物体の７部分の像の例示 であって、特にこのプロセスの二つの露光間でその物体の異常な変形から生ずる 干渉しまを示している図である。

第１図を参照するに、本発明を実施するための装置の好ましき実施例は、平坦な ベース部材１２と、そのベース部材上での所定の位置へと入れたり又はそこから 外したりできる堅固なドーム１４とから成る真空室を使用している。弾力性を有 して環状の密閉部材】６はそのドームの下縁に固定され、それがそのベースと接 触した場合にそのベースの表面に対して気密シールを形成する。ドームの頂部に はリング】８が取付けられていて、ドームが適当な材料取扱い装置によって持上 げられるようにしである。

真空ポンプ２０は、べ＝スを貫通している開孔２２によってベースおよびドーム の内部容積と連通これている。

かくして、その真空ポンプはその室内での周囲圧力を制御できることになる。

その室内において非破壊的に試験される物体は、適当なブラケット２６によって ベース上に支持されているコ８ム製の車輛タイヤ２４として例示されている。ホ ログラフィ−干渉解析を実施するためのコヒーレントな光は、好ましくはその室 の外部に設けられているレーザー装置２８から引き出ざｎる。１ノ−ザー装置か らの光ビームは、鏡３０によって反射され、ベースに形成されている固体窓３２ を通過し、そのベースの上面に支持されているホログラフィ−・カメラ装置へと 達する。カメラ装置は鏡３４からの垂直に向けられにビームを水平方向に反射す る鏡３４を含んでいる。その水平ビームは、そのビームを垂直成分３８七水平成 分４０とに分割するビーム分割器３６を通過する。垂直ビームは、タイヤの成る 領域を照射するべくそのタイヤの内部区間において拡散反射器４２によって反射 される。タイヤからの光はホログラムを記録するホログラフィ−・フィルム４４ の成る区間へと反射される。ホログラフィ−露光のための参照ビームはビーム分 割器３６から出る水牛と一ム４０から取り出でれる。ビーム４０は鏡４６によっ て上方に反射されてそしてそれから拡散反射鏡４８によってフィルム４４へと下 方′に反射される。

中央制御システム５０は、そのシステムを訓節するべく、■ノーザー装置２８と 真空ボン７″２０とを相互接続している。

前にも記述しグこように、この干渉分析装置は実質的に従来型式のものである。

本発明は解析を実行する装置を利用するための独特な方法にある。従来技術によ ると、代表的な二重露光は、次のように、すなわち、その第１の露光が非真空す なわち大気圧において成され、そして第一の露光がその圧力が約７．Ａ）！、σ Ｈｇ’（３インチＨｇ）へと減少された後に成された。この圧力変化は、通常、 そのシステム上に何等かの強い衝撃を惹起するのを避けるために約７０秒にわた って成ざｌｌＬ、、そしてそのシステムは、その圧力が減少された後で第一の露 光が成される前に５〜７０秒にわたって静止させることかできる。

本発明の方法において、その圧力変化に続いて長い期間のクリープを惹起するよ うにその圧力を急激に変えることができる。本発明の好ましき実施例において、 真空は７秒以内に大気圧からコＳ、グｃｍＨｇ　（／　０インチＨｇ）に引かれ る。そこで、コつ又（ｄそれ以上の露光がその圧力変化に続き迅速なシーケンス で成される。露光の正確なタイミングは試験物体の特別な性質およびその圧力変 化の性質；（依存する。従来のトランク・タイヤの場合に（ｄ、第１の、露光が ７秒以内の零から、２５．”、　ｃｍＨｇ　（／　０インチＨｇ）への圧力域の 一秒後に行なわれそして第２の露光がその圧力変化の５ないし１０秒後に行なわ れうることが見出された。

もし二重露光が十分迅速に成されるならば圧力を再び変えることなしに他のタイ ヤ区域について二重露光を連続して成し得るということが確認された。トラック ・タイヤの場合、その圧力の変化から＜／θ秒後には感知し得るクリープは存在 しないと確認された。かくして、一連の二重露光は９０秒の期間内に成される。

本発明のこれと別な実施例において、その圧力変化は８ 正の方向にあり、真空から大気圧へ向けてか、或は所定の適当な装置により大気 圧から正の圧力へのいづれかになしうる。

本発明はホログラフィ−以外の他の二重露光干渉技術を使用しても実施できる。

第Ω図は本発明の方法を採用してシアログラフイーを実施するために使用できる 装置を概略的に例示している。シアログラフイープロセスは米国特許第１ｔ、／ ３９，３０２号に開示されている。第Ω図の装置は第７図に開示されている型式 の圧力室内に配設される。

レーザー装置５２は解析されるべき対象５４の区域を照射するコヒーレントな光 ビームを発生する。照射された区域から反射されたコヒーレントな光は、写真撮 影媒体６０上に僅かば乃・り分離されて、重なり合っている／対の焦点の合わさ れた像を作り出すべく、表面の半分を透明な光学〈ざび５８によってお５われた レンズ５８を通過させられる。ユっの露光は、第１図の装置において採用された のと同様な圧力と時間とを用いて、そのクリープ中の離間された時間において成 され、その像は、その後、得られた像の高周波空間フィルタリング作用を含む米 国特許第グ、　／３９　、３０．２号において開示きれた方法によって処理てれ て、それらΩつの露光間における物体の異常な変形の関数として整列される一連 のしま模様を含む物体の像を発生する。

第３図は、第１および第一図の写真記録の代りに干渉像の電子的記録を採用した 木発明を実施するための装置を概略的に例示している。再度指摘するに、こうし た装置は第７図に例示されている型式の圧力室において採用テレ、同様な時間お よび圧力が使用される。

レーザー装置７０は半鍍銀鈍７４を通過したビームでもって試験物体７２を照射 する。その鏡はそのビームの７部分をピノコン又は長方形の感光性半導体アレイ のようなテレビノヨン撮像管７６０カソードに向けて反射する。その撮像管７６ はまた物体から反射された物体ビームを受けてそしてλつのビーム間における干 渉の模様を記録する。

撮像管に対する制御システム７８は、第１の露光に続いて、その感光面上に電子 潜像として蓄積されている第１の干渉写真の読出しを防止している。第一の露光 は、第１の露光の数秒後にそのクリープ期間中になされ、撮像管７６上における 潜像はその第１および第一の露光の干渉模様間における干渉を表わす模様を作り 出すように変えられる。この模様は細部寸で比較的濃く、代表的には、ピノコン 又は撮像アレイ上で読出しうる。制御システム７８は付勢きれてその撮像管７６ に読出しを実施σせて適当な蓄積装置８０に出力させる。その蓄積された像は陰 極線管８２などにおいて表示される。

照射された物体区域の澱終像にお１いて作シ出でれる一連のしま模様は、ホログ ラフィ−とシアログラフイーにのしま線は一定変位の輪郭の関数として整列され る。他方、シアログラフイーにおいては、そのしま線は試験されつ５ある物体の 表面上における一定の平面内の剪断歪の軌跡の関数として輪郭を描かれている。

第７図は、木発明を利用した、タイヤ区域についてのシアログラフイー二重露光 干渉解析から生じるシアログラムを例示している。その像上において示されてい る二重の円、チョウチョウ形模様はタイヤに現゛在ある欠陥を表わしている。

しま線８６はベルトの分離を表わしているが、しま線８８は内部層の分離を強調 している。又、しま線９ｏはタイヤの硬化不充分により生じた多孔性を表わして いる。

ＦＩＧ−４ 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８３１０１１３１３、補正をする者 事件との関係　出願人 ７、補正の内容　別紙の通り 図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　物品における構造上の異常を検出する方法において・ 周囲圧力の急激な変化を前記物品に与え、その部材の表面の少なくとも７部分を 圧力変化の後にある時間間隔にわたって変形させ、 コヒーレントな光によってその物品の表面の成る区域を照射し； 前記圧力変化後で且つ前記部材が該圧力変化の結果として変形している間に、１ ず初めに前記対象表面区域から反射された光による第１の露光を感光性媒体上に なし；前記第１の露光後でしかも前記物品が前記変えられた周囲圧力の結果とし て変形している間に、第一に前記対象区域から反射された光′１（よる第一の露 光を前記感光性媒体上に形成して、前記第１および第一の露光間での前記表面区 域における変化の関数としての干渉模様を前記−感光性媒体上に作り出し；そし て 前記干渉模様を解析して、前記第１および第２の露光間での表面構成の変化にお ける異常から前記物品における構造上の異常を検出する諸ステップから成る方法 。 ２　前記物品はその圧力変化に先立って大気圧を受け、そしてその圧力はより低 い圧力へと変えられる、請求の範囲第１項の方法。 ３　前記物品は、そのプロセス中、密封された圧力容器内に支持されている、請 求の範囲第２項の方法。 ４　前記第１お−び第２の露光中、前記感光媒体は、二重露光ホログラムを形成 するためて前記物品を照射するのに使用された光とコヒーレントな光の参照・ビ ームでもって照射され、ぞして、コヒーレントな再構成光のビームでもってその 結果得られたホログラムを照射することにより前記物品の前記表面の像を再構成 するステップを含んでいる請求の範囲第１項の方法。 ５　前記第１および第２の露光中に前記感光面上に記録された反射光は、前記感 光面上に、僅かばかり変位きれ且つ互いに重なっている前記物品についての／対 の像を与えるような方法で焦点合せされる請求の範囲第１項の方法。 ６　前記感光面はテレビゾョン・カメラのカソー−ドを構成し、そして重畳され た干渉フリンジを伴なう前記物品表面の像は表示装置上へ前記カソードを読出す ことによって得られる請求の範囲第１項の方法。 ７　前記物品が車輛タイヤを構成する請求の範囲第１項の方法。 ８　エラストマー状物品での表層下における異常を検出する方法において： 前記物品を密封された圧力室内に配置し；前記室内での圧力を急激に変えて、そ してその変えられた圧力を一定の時間間隔にわたって維持し；前記時間間隔中に 、コヒーレントな光でもって前記物品の表面の成る区域を照射し； 前記物品の前記区域から反射された光とコヒーレントな光波面によって前記時間 中、感光媒体の第１の露光を形成し； 前記第１の露光に次いで、前記物体から反射された光および他のコヒーレント光 波面による第２の露光を前記感光媒体上に形成して、前記感光媒体上に二重露光 の干渉写真を形成し；そして 前記第１および第一の露光間における前記対象の前記表面の変形の関数としてそ の上に整列されている一連のしま模様を伴なう前記対象表面の像を引き出すべく 前記感光媒体を処理し且つ解析する諸ステップから成る方法。 ９　前記第１および第一の露光において使用されるコヒーレントな波面は前記物 品を照射するのに使用されるのと同一のコヒーレントな光源から引き出される光 の参照ビームを構成し、以つオ、二重露光ホログラムが前記感光面上に形成され る請求の範囲第８項の方法。 １０　前記第１および第一の露光中に前記物体を照射するのに使用されるコヒー レントな光波面は、前記物品表面の前記区域から反射された光から引き出され、 そして前記物品から反射された他の光の焦点の合わされた像に関して変位されし かも重なった関係において前記感光媒体上に焦点合せされ、以って、シアロダラ ムが前記感光媒体上に形成される請求の範囲第８項の方法。