JPWO2020162121A1 - 厚み計測方法及び厚み計測装置、並びに欠陥検出方法及び欠陥検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、実施の形態1の欠陥検出システムを、図面を用いて説明する。
[1−1−1.欠陥検出システム]
図1は、実施の形態1にかかる欠陥検出システム1の構成を示す図である。図1に示すように、欠陥検出システム1は、検査対象物の内部にある剥離又は空洞等の欠陥の深さを計測して、欠陥検出を行う。欠陥検出システム1は、レーザ装置10と、レーザ駆動部11と、赤外線カメラ20と、欠陥検出装置30とを備える。
欠陥検出装置30は、例えばコンピュータで構成される。欠陥検出装置30は、図1に示すように、第1〜第3の通信部31、32、33と、格納部34と、制御部35と、表示部36と、操作部37とを備える。
以上のように構成された欠陥検出システム1及び欠陥検出装置30について、その動作を以下に説明する。
以下、本開示の欠陥検出方法および欠陥検出システム1で用いる、熱伝導方程式から得られる温度変化の理論式(即ち同方程式の理論解)について、図2〜図4を参照して説明する。
以下、本実施の形態1にかかる欠陥検出装置30の制御部35による欠陥検出動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。
以上の欠陥検出方法は、検査対象物における熱伝達の影響およびレーザ径の大きさの影響が或る程度あったとしても適用可能である。上記のような影響があったとしても、式(1)によるT(r,t)のフィッティングにより精度良く欠陥深さLを測定可能な効果について、本願発明者は数値シミュレーションにより確認した。以下、本願発明者が行った数値シミュレーションについて、図10A〜図16Bを用いて説明する。
以上のように、本実施の形態において、欠陥検出方法は、検査対象物の内部の欠陥の深さLを計測する方法である。本方法は、レーザ装置(加熱装置)10により検査対象物の表面を、点状に加熱するステップS11と、赤外線カメラ(撮影装置)20により所定時間間隔において、加熱された検査対象物の表面を撮影して検査対象物の表面の温度に応じた熱画像Imを生成するステップS12と、熱画像Imに基づいて、検査対象物上の複数の位置P1〜P2における表面の温度の経時変化を示す温度データD1を取得するステップS21〜S24と、検査対象物の欠陥の深さに関連したパラメータA,B,Cを含む、点熱源に応じた熱伝導方程式の解を示す関数であるT(r,t)を温度データD1にフィッティングするステップS25と、フィッティングされたT(r,t)に含まれるパラメータの値に基づいて、検査対象物の欠陥の深さLを算出するステップS26と、を備える。
請求項1に記載の厚み計測方法。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
Claims (12)
- 計測対象物の厚みを計測する厚み計測方法であって、
加熱装置により前記計測対象物の表面を、点状に加熱するステップと、
撮影装置により所定時間間隔において、加熱された前記計測対象物の表面を撮影して前記計測対象物の表面の温度に応じた熱画像を生成するステップと、
前記撮影装置により生成された熱画像に基づいて、前記計測対象物の表面上の複数の位置における温度の経時変化を示す温度データを取得するステップと、
前記計測対象物の厚みに関連したパラメータを含む、点熱源に応じた熱伝導方程式の解を示す解関数を前記温度データにフィッティングするステップと、
フィッティングされた解関数に含まれる前記パラメータの値に基づいて、前記計測対象物の厚みを算出するステップと、
を備える厚み計測方法。 - 前記解関数は、前記表面上で加熱された位置からの距離に対応する第1の引数と、加熱された時間に対応する第2の引数とを有し、
前記第1及び第2の引数にわたってフィッティングされた解関数に含まれるパラメータの値に基づいて、前記計測対象物の熱拡散率を算出するステップをさらに備える、
請求項1に記載の厚み計測方法。 - 前記温度データは、前記表面上で加熱された位置からの距離が異なる複数の位置における温度の経時変化を含む、
請求項1又は2に記載の厚み計測方法。 - 前記加熱装置による前記計測対象物の表面の加熱を、ステップ状に開始し、
前記計測対象物の加熱開始と同時に、前記撮影装置により、前記計測対象物の表面の撮影を開始して、前記熱画像の生成を開始する、
請求項1に記載の厚み計測方法。 - 前記解関数は、少なくとも3つの独立したパラメータを含む、
請求項1に記載の厚み計測方法。 - 前記解関数は下記(1)式で表され、
3つの前記パラメータA,B,Cはそれぞれ下記(2)式、(3)式及び(4)式で表され、
請求項5に記載の厚み計測方法。 - 前記パラメータは、非線形最小二乗法を用いて残差が最小となるようにフィッティングを行うことにより求められる、
請求項1〜5の何れか1項に記載の厚み計測方法。 - 計測対象物の厚みを計測する厚み計測装置であって、
所定時間間隔において、加熱された前記計測対象物の表面を撮影して生成された熱画像を入力する入力部と、
前記熱画像に基づいて、前記計測対象物の厚みを求める演算を行う演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記熱画像に基づいて、前記計測対象物の表面上の複数の位置における温度の経時変化を示す温度データを取得し、
前記計測対象物の厚みに関連したパラメータを含む、点熱源に応じた熱伝導方程式の解を示す解関数を前記温度データにフィッティングし、
フィッティングされた解関数に含まれる前記パラメータの値に基づいて、前記計測対象物の厚みを算出する、
厚み計測装置。 - 計測対象物の厚みを計測する厚み計測システムであって、
前記計測対象物の表面を、点状に加熱する加熱装置と、
加熱された前記計測対象物の表面を撮影して前記計測対象物の表面の温度に応じた熱画像を生成する撮影装置と、
前記熱画像に基づいて前記計測対象物の厚みを計測する請求項8に記載の厚み計測装置と、
を備える厚み計測システム。 - 検査対象物の内部の欠陥の深さを計測する欠陥検出方法であって、
加熱装置により前記検査対象物の表面を、点状に加熱するステップと、
撮影装置により所定時間間隔において、加熱された前記検査対象物の表面を撮影して前記検査対象物の表面の温度に応じた熱画像を生成するステップと、
前記熱画像に基づいて、前記検査対象物の表面上の複数の位置における温度の経時変化を示す温度データを取得するステップと、
前記検査対象物の欠陥の深さに関連したパラメータを含む、点熱源に応じた熱伝導方程式の解を示す解関数を前記温度データにフィッティングするステップと、
フィッティングされた解関数に含まれる前記パラメータの値に基づいて、前記検査対象物の欠陥の深さを算出するステップと、
を備える欠陥検出方法。 - 検査対象物の内部の欠陥の深さを計測する欠陥検出装置であって、
所定時間間隔において、加熱された前記検査対象物の表面を撮影して生成された熱画像を入力する入力部と、
前記熱画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の深さを求める演算を行う演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記熱画像に基づいて、前記検査対象物の表面上の複数の位置における温度の経時変化を示す温度データを取得し、
前記検査対象物の欠陥の深さに関連したパラメータを含む、点熱源に応じた熱伝導方程式の解を示す解関数を前記温度データにフィッティングし、
フィッティングされた解関数に含まれる前記パラメータの値に基づいて、前記検査対象物の欠陥の深さを算出する、
欠陥検出装置。 - 検査対象物の内部の欠陥の深さを計測する欠陥検出システムであって、
前記検査対象物の表面を、点状に加熱する加熱装置と、
加熱された前記検査対象物の表面を撮影して前記検査対象物の表面の温度に応じた熱画像を生成する撮影装置と、
前記熱画像に基づいて前記検査対象物の内部の欠陥の深さを計測する請求項11に記載の欠陥検出装置と、
を備える欠陥検出システム。
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