KR20080012891A - 편심 조정 디바이스를 구비한 광열 검사 카메라 - Google Patents

편심 조정 디바이스를 구비한 광열 검사 카메라 Download PDF

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KR20080012891A
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laser beam
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photothermal inspection
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KR1020077027322A
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마르끄 피히우
로랑 레그랑쟈크
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아레바 엔피
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Abstract

본 발명의 광열 검사 카메라(16)는 검사될 부품(1)의 표면상에서, 하나의 방향으로 신장되는 가열 구역(2)을 형성하기 위한 레이저 빔의 단면을 신장시키기 위한 디바이스(40)를 가지는 레이저 빔 형성 시스템(22), 가열 구역(2)에 대하여 부품(1)의 표면(1a) 상의 검출 구역(3)에 의해 발산된 적외선 방사(5)를 검출하기 위한 적외선 검출기의 매트릭스(8), 및 가열 구역(2)을 경유하여 표면(1a)을 스캐닝하는 것에 의하여 이 부품(1)의 표면(1a)의 열화상 이미지를 구성하기 위하여 적외선 검출기에 의해 제공되는 신호를 처리하기 위한 유닛(46)을 포함한다. 카메라는 신장된 가열 구역(2)과 검출 구역(3) 사이의 편심(d)을 기계적으로 조정하기 위한 시스템을 포함한다. 본 발명은 부품의 비파괴 검사에 사용하기 위한 것이다.
광열 카메라, 레이저 빔, 적외선 방사, 열화상 이미지, 비파괴 검사

Description

편심 조정 디바이스를 구비한 광열 검사 카메라{PHOTOTHERMAL INSPECTION CAMERA HAVING AN OFFSET ADJUSTING DEVICE}
본 발명은,
- 검사될 부품의 표면상에서 하나의 방향을 따라서 세장형 가열 구역을 형성하기 위하여 빔의 단면을 신장시키기 위한 디바이스를 포함하는 레이저 빔을 형성하기 위한 시스템,
- 가열 구역에 대하여 상기 부품의 표면상의 검출 구역까지 발산되는 적외선 방사를 검출하기 위한 적외선 검출기의 매트릭스, 및
- 가열 구역을 구비한 표면을 스캐닝하는 것에 의하여 상기 부품의 표면의 열화상(thermographic) 이미지를 구성하기 위하여 적외선 검출기에 의하여 전달되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리 유닛을 포함하는 형태의 광열 검사 카메라에 관한 것이다.
본 발명은 특히 흠, 예를 들어 코팅층의 두께에서 부품 재료의 특성 또는 성질에서의 변화, 부품 표면 또는 표면 밑에서의 열확산성 또는 전도성에서의 국부적인 변화 등을 검출하기 위한 부품의 비파괴 검사에 적용한다.
검사가 수행되는 부품은 철 재료, 예를 들어 스테인리스강과 같은 합금강, 또는 그 밖에 비철 재료로 이루어진 금속 부품일 수 있다. 부품은 또한 합성물, 세라믹 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
광열 검사는 검사될 부품의 국부적인 가열에 의해 만들어진 열 교란(thermal perturbation)의 분산에 근거한다.
특히, 가열 구역에서, 검사하에 있는 부품의 표면으로 초점이 맞추어지는 레이저 빔을 발산하는 광열 검사 카메라가 사용된다.
가열 구역에 인접하거나 또는 가열 구역에 일치하는 검출 구역에서 부품에 의해 발산된 적외선 방사는 가열 구역에서의 가열로 인하여 검출 구역에서의 온도 상승을 측정 또는 평가하도록 사용된다.
가열 구역과 검출 구역 사이의 분리는 대체로 "편심(offset)"으로 불리며, 이러한 편심은 0일 수 있어서, 그 때에 검출 구역은 가열 구역과 일치한다.
적외선 방사, 그러므로 온도 상승은 적외선 검출기와 같은 검출기를 사용하여 비접촉식으로 측정될 수 있다.
검출 구역에서의 적외선 방사 또는 온도 상승은 검사될 재료의 국부적인 특성에 의하여 영향을 받는다. 특히, 검출 구역에서의 온도 상승의 원인인 가열 구역과 검출 구역 사이에서의 열 분산은 가열 구역, 또는 검출 구역, 또는 이러한 두 구역들 부근에서의 크랙과 같은 검사하에 있는 부품의 흠에 좌우된다.
그러므로, 가열 구역을 구비한 검사하에 있는 부품의 표면을 스캐닝하는 것에 의하여, 또는 스캐닝 동안 가열 구역과 함께 이동하는 검출 구역에 의해 발산되는 적외선 방사를 검출하는 것에 의하여, 부품의 표면의 열화상 이미지를 얻는 것 이 가능하고, 이러한 이미지는 부품 내로의 열 분산에서의 변화 또는 부품 내에 존재하는 흠을 나타낸다.
이전에, 점(point) 가열 구역과 단일 적외선 검출기가 또한 점 구역이었던 검출 구역에 의해 발산된 적외선 방사를 수신하기 위하여 사용되었다. 그러므로, 검출 구역과 가열 구역 사이의 편심은 기계적인 디바이스를 사용하여 아주 정확하게 제어되어야만 했었다. 또한, 부품의 표면을 스캐닝하는 것은 시간이 많이 소요되어서, 광열 검사 방법은 실제에 있어서 산업적인 규모로 사용될 수 없었다. 이러한 결점을 완화시키도록, FR-2 760 528(US-6 419 387)은 상기된 형태의 카메라를 제안하였다.
가열 스폿과 다른 세장형 가열 구역의 생성은 스캐닝 시간을 줄이는 것을 돕는다. 또한, 검출기들의 매트릭스 때문에, 검사된 부품의 광열 이미지를 구성하는 검출기들의 열(row)을 선택하는 것이 가능하다. 매트릭스에 있는 검출기들을 선택하는 것에 의한 편심의 조정은 종래의 미세한 기계적 조정을 생략하는 것을 가능하게 한다.
이러한 카메라에서, 레이저 빔의 단면은 레이저 빔이 통과하는 슬롯을 사용하는 것에 의하여 신장된다.
이러한 카메라는 만족스럽고 산업적 적용을 가능하게 하는 것을 입증하였다.
그러나, 형성된 이미지의 품질, 그러므로 상기된 형태의 카메라가 허용하는 검사의 신뢰성을 더욱 개선하는 것이 필요한 것 같다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명의 요지는 세장형 가열 구역과 검출 구역 사 이의 편심을 기계적으로 조정하기 위한 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기된 형태의 광열 검사 카메라이다.
본 발명의 특정 실시예에 따라서, 카메라는 단독 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합으로 취해진 다음의 특징들중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 카메라는 케이스를 포함하고, 기계적인 조정 시스템은 케이스에 관련하여 적외선 검출기의 매트릭스의 이동을 위한 디바이스를 포함하며;
- 카메라는 케이스를 포함하고, 기계적인 조정 시스템은 케이스에 관련하여 레이저 빔 형성 시스템의 이동을 위한 디바이스를 포함하며;
- 이동 디바이스는 선형 모터를 포함하며;
- 이동 디바이스는 선형 압전(piezoelectric) 액튜에이터를 포함하며;
- 이동 디바이스는 회전 모터와 회전 운동을 병진(translational) 운동으로 변환시키기 위한 메커니즘을 포함하며,
- 신장(elongating) 디바이스는 광학 디바이스이며;
- 광학 디바이스는 레이저 빔이 통과하도록 구성된 렌즈를 포함하며;
- 광학 디바이스는 레이저 빔을 반사시키도록 구성된 미러를 포함하며;
- 형성(shaping) 시스템은 상기 가열 구역을 따르는 레이저 빔의 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스를 포함하며;
- 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스는 레이저 빔의 단면을 신장시키기 위한 디바이스에 의해 형성되며;
- 렌즈의 한 면은 가열 구역을 따르는 레이저 빔의 동력을 균일하게 하는데 적합한 프로파일(profile)을 가지며;
- 미러의 하나의 반사 면은 가열 구역을 따르는 레이저 빔의 동력을 균일하게 하는데 적합한 프로파일을 가지며;
- 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스는 레이저 빔의 전파 방향에 대해 직각으로 레이저 빔을 이동시킴으로써 라인을 형성하기 위한 디바이스이며;
- 상기 디바이스는 음향광학 셀(acoustooptic cell)을 포함하며;
- 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스는 발진 미러(oscillating mirror)를 포함하며;
- 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스는 광섬유의 묶음을 포함하며, 광섬유의 묶음의 상류측 단부는 레이저 빔을 수신하고, 광섬유의 묶음의 하류측 단부는 세장형 가열 구역을 생성하기 위하여 라인을 따라서 배치되고;
- 카메라는 가열 구역을 구비한 부품의 표면을 스캐닝하기 위한 시스템을 포함하며;
- 처리 유닛은 검출 매트릭스에 있는 적외선 검출기의 열을 선택하는 것에 의하여 가열 구역과 검출 구역 사이의 편심을 조정할 수 있으며;
- 처리 유닛은 매트릭스의 각각의 적외선 검출기에 의하여 전달되는 신호를 독자적으로 처리할 수 있으며;
- 카메라는 레이저원을 포함하며;
- 카메라는 카메라의 부품을 형성하지 않는, 레이저원에 연결하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예의 방식에 의해 단독으로 주어진 다음의 설명으로부터 보다 명확하게 된다.
도 1은 광열 검사의 원리를 예시하는 개략 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 카메라를 사용하여 수행되는 광열 검사 방법을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광열 검사 카메라를 예시하는 개략도.
도 4a는 도 3에 도시된 카메라의 경우에서, 레이저 빔의 단면을 신장시키기 위한 디바이스를 예시한 개략 단면도.
도 4b, 도 5a, 도 5b 및 도 6은 도 4a의 디바이스의 대안적인 실시예를 도시하는 도 4a와 유사한 도면.
도 7 및 도 8은 도 4a의 2개의 다른 대안적인 실시예를 또한 도시하는 개략도.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 카메라의 2개의 다른 실시예를 예시하는 개략도.
광열 검사의 원리를 상기하는 것으로서, 도 1은 검사하에 있는 부품(1)을 도시한다. 부품을 검사하도록, 상부면(1a)은 표면(1a) 위에 있는 가열 구역(2)과 검출 구역(3)을 동시에 이동시키는 것에 의하여 스캐닝된다. 가열 구역(2)과 검출 구 역(3)은 서로에 대하여 편심되고, "편심"으로 불리는 거리(D) 만큼 분리된다. 특정 적용의 경우에, 편심(D)은 0이고, 구역(2, 3)들은 일치한다.
구역(2)은 화살표(4)에 의해 그려진 입사 레이저 빔에 의해 가열된다. 검출 구역(3)에 의해 발산된 적외선 방사는 검출된다. 이러한 적외선 방사는 도 1에서 화살표(5)로 도시된다. 구역(2, 3)들의 이동은 화살표(6)에 의해 도시된다.
이동(6)은 가열 구역(2)과 검출 구역(3) 사이의 편심(d)과 평행하거나 평행하지 않을 수 있다. 예를 들어, 스캔은 하나의 라인씩 수행되며, 이동의 방향은 각각의 연속적인 라인에 대해 역전("방형파" 구성) 또는 동일하다("벌집" 구성).
도 1에서, 가열 구역(2)은 이동(6)의 방향에 대해 검출 구역(3)의 전방에 위치된다. 그러나, 그 내용이 참조에 의해 본 발명에 통합되는 FR-2 760 528(US-6 419 387)에 개시된 바와 같은 임의의 다른 상대 위치도 가능하다.
도 2는 가열 구역(2)이 거리(D)를 따르는 세장형 구역인 광열 검사 방법을 도시한다. 더욱 상세하게, 구역(2)은 라인의 형상을 가지지만, 그 변형예는 타원 등과 같은 다른 형상을 가질 수 있다.
검출 구역(3)은 구역(2)의 형상과 유사한 형상을 가진다. 도 2에 도시된 예에서, 검출 구역이 이동(6)의 방향에 대해 가열 구역(2)의 전방에 위치되는 것을 유념해야 한다.
세장형 가열 구역(2)의 사용은 문헌 FR-2 760 528(US-6 419 387)에 개시된 바와 같이 표면을 스캐닝하는데 필요한 시간이 감축되는 것을 허용한다. 이러한 특징은 또한 본 발명에서 존재한다.
발산된 적외선 방사(5)를 검출하도록, 적외선 검출기(10)의 매트릭스(8)가 사용된다. 매트릭스(8)는 대체로 M개의 열과 N개의 행을 포함한다. 수자 M과 N은 서로에 관계없이 변할 수 있으며, 예를 들어 1과 수백, 또는 그 이상 사이일 수 있다.
FR-2 760 528(US-6 419 387)에서와 같이, 검출기(10)의 하나의 열(12 row)은 검사를 수행하기 위한 매트릭스(8) 내에서 선택된다. 도 2는 검출기(10)의 매트릭스(8) 상에서의 검출 구역(3)에 의해 발산되는 적외선 방사(5)의 궤적(14)을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 선택된 열(12)은 실제에 있어서 검출 구역(3)에 의해 발산된 적외선 방사에 의해 조명된 검출기(10)를 포함한다.
본 발명에 있어서 그리고 FR-2 760 528(US-6 419 387)에 있어서, 검출기(10)의 적절한 열(12)을 선택하는 것에 의하여, 가열 구역(2)과 검출 구역(3) 사이의 편심(d)을 조정하는 것이 가능하다.
실제에 있어서, 입사 레이저 빔(4)의 발산 및 적외선 방사(5)의 검출은 모두 바람직하게 동일한 카메라에 의해 수행된다.
도 3은 본 발명에 따른 광열 검사 카메라(16)를 도시한다.
이러한 카메라(16)는,
- 투명 윈도우(16)를 구비한 케이스(18);
- 레이저 빔(4)을 형성하기 위한 시스템(22);
- 2개의 미러(26, 28), 셔터(30) 및 필터 플레이트(32)를 포함하며, 이러한 요소들은 추후에 상세한 기술되는 바와 같이 부품(1) 상으로 진로가 정해진 레이저 빔(4)을 보내어 검출 시스템(24) 상으로 적외선 방사(5)를 보내기 위하여 윈도우(20), 레이저 빔 형성 시스템(22) 및 검출 시스템 사이에서 케이스(18)에 개재된다.
레이저 빔 형성 시스템(22)은 광섬유(36)를 통하여 레이저원(34)에 연결된다. 레이저 빔 형성 수단(22)은 분광기(38)와, 레이저원(34)에 의해 발산된 레이저 빔(4)의 단면을 신장시키기 위한 디바이스(40)를 포함한다.
그러므로, 레이저 빔(4)의 단면은 세장형 가열 구역(2)을 형성하도록 레이저 빔의 전파 방향에 직각으로 신장된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 신장 디바이스(40)는 레이저 빔(4)이 통과하는 렌즈(42)를 포함한다. 이 렌즈(42)는 발산 원통 렌즈(divergent cylindrical lens)이다.
이 렌즈(42)는 신장이 만들어져야만 되는 방향으로 레이저 빔(4)을 발산한다. 이 방향은, 렌즈(42)를 나가는 레이저 빔(4)의 전파 라인들을 예시하는 도 4a에서 화살표(4a 내지 4c)에 의해 도시된 바와 같이 레이저 빔(4)의 전파 방향에 대해 직각이다.
도 4a의 평면은 레이저 빔(4)의 신장 방향 및 전파 방향을 포함한다. 도 4a의 평면은 도 3의 평면에 대해 직각이다.
도 4a의 평면에서, 렌즈(42)의 상류측 면(43)과 하류측 면(44)은 실질적으로 원호의 형태인 단면을 가진다. 렌즈(42)가 레이저 빔 단면의 신장을 만들지 않고, 그러므로 도 3의 평면에서 발산하지 않는다는 것을 유념해야 한다.
검출 시스템(24)은 검출기(10)의 매트릭스(8)와, 매트릭스(8)의 검출기(10)들에 의해 발산되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리 유닛(46)을 포함한다. 이 유닛(46)은 각각의 검출기(10)에 의해 발산된 신호를 독자적으로 처리할 수 있는 것에 의하여, 편심을 조정하도록 특히 검출기(10)의 열(12)을 선택하는 것을 가능하게 한다.
보다 일반적으로, 유닛(46)은 전체 카메라(16)의 동작을 제어한다.
종래에 있어서, 광학 부품(도시되지 않음)들은 매트릭스(8)의 만족스런 동작을 보장하도록 적외선 방사(5)의 전파 방향에 대해 매트릭스(8)의 상류측에서 시스템(24)에 배치될 수 있다.
유닛(46)은 선택된 열(12)의 검출기(10)로부터 수신된 신호를 처리하는 것에 의하여 부품(1)의 표면(1a) 상에 열화상 이미지를 구성할 수 있다. 유닛(46)은 예를 들어 열화상 이미지를 디스플레이하기 위한 수단(48) 및 처리가 따르는 데이터를 저장하는 저장 수단(50)에 연결될 수 있다. 도시된 예에서, 수단(48, 50)들은 카메라(16)로부터 멀리 있지만, 변형예로서, 이것들은 카메라의 부품을 형성할 수 있다.
플레이트(32)는 레이저 빔(4)을 반사시키는 한편, 여전히 적외선 방사(5)를 통과시키는 세미(semi)-반사판이다.
더욱 상세하게, 플레이트(32)는 다음의 것을 가능하게 한다:
- 카메라(16)가 검사되는 부품(1)을 국부적으로 가져오는 온도에 일치하는 스펙트럼 대역에서의 적외선 집속(flux)의 최대 전송을 가지는 기판의 사용에 의해 적외선 방사(5)를 통과시키는 것; 및
- 레이저 빔(4)의 입사의 파장 및 각도에서 플레이트의 반사성을 최대화하기 위하여 간섭 필터(기판의 표면상에 증착된, 상이한 광학 계수를 가지는 층들의 적층으로 이루어진)의 매개물에 의하여 레이저 빔(4)을 반사하는 것.
플레이트(32)의 기판을 형성하도록, 다음의 재료들중 하나 이상이 사용된다:
CaF2 (불화 칼슘);
MgF2 (불화 마그네슘);
Al2O3 (사파이어);
BaF2 (불화 바륨);
Ge (게르마늄);
ZnSe (셀렌화아연)
FLIR-ZnS (전방관측 적외선 감시-황화 아연);
다중 스펙트럼 ZnS (황화 아연);
MgO (산화 마그네슘); 및
SrF2 (불화 스토론튬).
카메라(16)는 케이스(18)와 관련하여 검출 시스템(24)을 이동시키기 위한 디바이스(52)를 포함한다. 이러한 이동 디바이스(52)는 시스템(24), 그러므로 검출기(10)의 매트릭스(8)를 매트릭스(8)의 상류측의 적외선 방사(5)에 직각으로 이동 시키도록 사용된다. 이렇게 하도록, 이동 디바이스(52)는 예를 들어 도 3의 평면에서 레이저 빔(4)에 대해 직각으로 검출 시스템(24)의 미세 측방향 이동을 제공하기 위하여 나사/너트와 조합되는 선형 압전 액튜에이터, 선형 모터 또는 회전 모터를 포함할 수 있다. 회전 운동을 병진 운동으로 변환시키기 위한 다른 메커니즘이 상상될 수 있다.
마찬가지로, 카메라(16)는 또한 레이저 빔 형성 시스템(22)을 이동시키기 위한 디바이스(54)를 포함한다. 이 디바이스는 예를 들어 디바이스(52)의 구조와 유사한 구조를 가지며, 레이저 빔 형성 시스템(22)으로부터 나오는 레이저 빔(4)의 전파 방향에 대해 직각으로 레이저 빔 형성 시스템(22)을 이동시키도록 사용된다.
카메라(16)는 또한 가열 구역(2)과 검출 구역(3)을 구비한 표면(1a)을 스캐닝하도록 미러(28)를 이동시키기 위한 디바이스(55)를 포함한다. 이러한 이동 디바이스(55)는 예를 들어 2개의 직각 방향으로 표면(1a)을 스캐닝하기 위한 2개의 검류계 또는 2개의 모터를 포함한다.
카메라(16)에서, 미러(26)는 디바이스(40)에 의해 신장된 레이저 빔(4)을 셔터(30)로 반사시킨다.
셔터(30)가 개방될 때, 이것은 레이저 빔(4)을 통과시키고, 레이저 빔은 미러(28) 상으로 플레이트(32)에 의해 반사되고, 미러는 그 자체가 윈도우(20)를 통하여 표면(1a) 상으로 레이저 빔(4)을 반사시킨다.
적외선 방사(5)는 윈도우(20)를 통과하고, 플레이트(32) 상으로 미러(28)에 의해 반사되어, 검출 시스템(24)에 도달하여 검출기(10)의 매트릭스(8)를 조명하기 전에 플레이트를 통과한다.
유닛(46)은 그런 다음 스캐닝이 진행함으로써 표면(1a)의 열화상 이미지를 구성할 수 있으며, 이러한 이미지는 디스플레이 수단(48)에 의해 디스플레이된다.
광학 형태의 디바이스(40)를 사용하기 때문에, 레이저 빔의 동력 손실은 단면을 신장하도록 슬릿이 사용되는 FR-2 760 528(US-6 419 387)에서보다 적다. 이러한 것은, 표면(1)을 스캐닝하는데 필요한 시간을 줄이고 레이저 빔(4)의 동력을 보다 효과적으로 사용하는 것을 가능하게 한다.
플레이트(32)를 형성하도록 상기된 재료들중 하나 이상을 선택하는 것은 시간이 흐르면서 그 성능을 개선한다.
이러한 것은 카메라(16)에 의해 수행되는 검사의 신뢰성을 개선하는 것을 돕는다.
이동 디바이스(52, 54)들은 가열 구역(3)과 검출 구역(3) 사이의 편심(d)의 미세한 기계적 조정을 허용한다. 제로 편심으로 검사를 수행하는 것이 필요할 수 있다는 것을 상기하여야 한다.
처리 유닛(46), 또는 수동으로 제어될 수 있는 이러한 미세 조정은 사용된 열(12)의 선택에 의해 제공되는 조정의 가능성에 부가하는 것이다. 편심을 기계적으로 조정하는 이러한 제 2 가능성은, 검출 구역(3)의 궤적(14)이 검출기의 선택된 열(12)의 경계에 가깝거나 또는 이를 침입하면, 선택된 열(12)의 중심에서 이 궤적(14)을 재위치시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 이러한 제 3 양태는 형성된 열화상 이미지의 품질을 높이는 것을 가능하게 하고, 그러므로 카메라(16)에 의해 수행된 검사의 정밀도 및 신뢰성을 증가시키는 것이 가능하다.
각각의 이러한 3개의 양태, 즉 광학 디바이스(40)의 사용, 플레이트(32)의 특성, 및 편심의 기계적인 조정은 다른 것에 관계없이 사용될 수 있다.
제 1 양태에 관한 것으로서, 단면을 신장시키기 위한 디바이스(40)는 상기된 것과 상이한 구조를 가질 수 있지만, 여전히 광학 디바이스를 가지고 있고, 종래 기술에서와 같은 물리적 디바이스는 사용하지 않는다.
예를 들어, 몇 개의 렌즈, 특히 원통 렌즈를 포함할 수 있다.
용어 "원통 렌즈"는 그 단면이 다른 것을 따르는 것보다 하나의 축선을 따라서 크게 되는 빔을 얻도록 레이저 빔(4)의 전파 방향에 직각인 2개의 축선을 따라서 상이한 굴절력을 가지는 임의의 렌즈를 의미하도록 사용되었다.
원호 단면의 면(43, 44)들을 가지는 대신에, 이러한 렌즈들중 하나 또는 사용된 렌즈(42)는 균일한 굴절력을 만들도록 설계된 하나 이상의 프로파일을 구비한 면(44) 또는 몇 개의 면들을 가질 수 있다.
이러한 것은 도 5a에 도시되어 있으며, 이 도면에서, 렌즈(42)의 하류측 면(44)은 원호와 상이한 단면을 가지며, 이 단면은 그 단면의 길이에 걸쳐서 레이저 빔(4)의 동력의 균일성을 증가시키도록 설계된 프로파일을 가진다.
그러므로, 신장 디바이스(40)는 레이저 빔(4)의 단면을 신장시키는 것과, 이러한 길이에 걸쳐서 레이저 빔(4)을 만드는 것과 같은 2개의 기능을 이행한다.
가열 구역(2)의 방향(D)을 따르는 동력 분포가 신장 디바이스(40)에 의해 비 교적 균일하기 때문에, 형성된 이미지는는 선명하고, 카메라(16)에 의해 수행된 광열 검사는 신뢰 가능하다.
하나 이상의 렌즈(42) 대신에, 디바이스(40)는 굴절에 의하여 단면을 신장시키는 기능과 동력을 균일하게 하는 것을 이행하는 하나 이상의 미러를 포함한다. 그러므로, 디바이스(40)는, 동력을 균일하게 만들도록 설계된 원호 또는 프로파일의 단면을 구비한, 레이저 빔(4)을 반사사키는 면(58)을 가지는 미러(56)를 포함할 수 있다.
이러한 미러(56)와 그 반사 면(58)은 각각 도 4b 및 도 5b에 도시되어 있다.
상기 예에서, 레이저 빔의 단면의 신장이 일차원을 따라서 이 단면을 증가시키는 것에 의하여 실행되는 것이 관찰되게 된다. 변형예로서, 이러한 신장은 빔 단면의 폭을 감소시키는 것에 의하여 달성될 수 있다.
마찬가지로, 사용된 디바이스(40)에 따라서, 시준기(38)가 생략될 수 있다.
변형예로서, 디바이스(40)는 또한 단면을 신장시키는 기능과, 레이저 빔(4)을 이동시키는 것에 의하여 동력을 균일하게 하는 것을 이행한다. 이 경우에, 광학 디바이스(40)는 예를 들어 음향광학 셀(60)을 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 음향광학 셀(60)은 그 단면이 신장되어야만 하는 방향을 따라서 레이저 빔을 이동시키는 것에 의하여 레이저 빔(4)의 단면을 신장시킨다. 이러한 운동은 도 6에서 화살표(62)로 도시되어 있다.
변형예로서, 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(4)은 발진 미러(64)에 의해 이동될 수 있다.
도 8은 또 다른 변형예를 도시한다. 광학 디바이스(40)는 광섬유(68)의 묶음(66)을 포함하며, 광섬유의 묶음의 상류측 단부는 레이저 빔(4)을 수신하고, 하류측 단부는 광섬유의 묶음이 세장형 단면의 레이저 빔(4)을 만들도록 정렬된다.
또 다른 변형예도 생각할 수 있다. 특히, 한편으로 단면을 신장시키는 기능과, 다른 한편으로 동력을 균일하게 하는 기능은 2개의 별도의 디바이스에 의하여 제공될 수 있다.
편심의 기계적인 조정에 관해서는, 카메라가 단지 이러한 디바이스들중 하나를 포함할 수 있기 때문에, 검출 시스템(24)을 이동시키기 위한 디바이스(52)와, 레이저 빔 형성 시스템(22)을 이동시키기 위한 디바이스(54)를 카메라(16)가 모두 소유하는 것이 불필요하다.
이러한 것은 도 9에 도시되어 있으며, 이 도면에서, 카메라(16)는 단지 레이저 빔 형성 시스템(22)을 이동시키기 위한 디바이스(54) 만을 포함한다.
카메라(16)의 구조는 레이저원(34)이 카메라(16)에 통합되고 미러(26, 28)들이 생략되는 것으로 더욱 단순화된다.
또한, 도 9에 도시된 카메라(16)는 표면(1a)을 스캐닝하기 위하여 통합된 이동 디바이스(55)를 포함하지 않는다.
그러므로, 이러한 스캐닝은 카메라(16)를 이동시키기 위한 디바이스의 부품(1)을 이동시키기 위한 디바이스에 의하여 제공되고, 이러한 디바이스는 카메라의 외부에 위치된다.
보다 일반적으로, 열(12)의 선택에 의한 소프트웨어 조정에 부가하여 사용되 는 편심(d)의 기계적인 조정은 레이저 빔 형성 시스템(22), 검출 시스템(24) 및 검사될 부품(1) 사이에 배치된 광학 부품들중 하나 이상을 이동시키기 위한 디바이스에 의하여 수행될 수 있다. 그러므로, 레이저 빔 형성 시스템(22) 또는 검출 시스템(24)을 이동시키는 것이 필수적인 것은 아니다.
또 다른 실시예들도 생각할 수 있다. 특히, 부품(1) 상에 입사되는 레이저 빔(4) 및 발산된 적외선 방사(5)는 반드시 평행하지 않으며, 예로서 도 10에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 서로에 대해 경사질 수 있다.
도 10에서, 플레이트(32)는 매트릭스(8)의 검출기(10)들을 보호하기 위한 필터로서 작용한다.
마찬가지로, 필터 플레이트를 사용하는 것이 필수적인 것은 아니다.

Claims (22)

  1. 검사될 부품(1)의 표면상에서 하나의 방향(D)을 따라서 세장형 가열 구역(2)을 형성하기 위하여 레이저 빔의 단면을 신장시키기 위한 디바이스(40)를 포함하는 레이저 빔(4) 형성 시스템(22),
    상기 가열 구역(2)에 대하여 상기 부품(1)의 표면(1a)상의 검출 구역(3)까지 발산되는 적외선 방사를 검출하기 위한 적외선 검출기(10)의 매트릭스(8), 및
    상기 가열 구역(2)을 구비한 표면(1a)을 스캐닝하는 것에 의하여 상기 부품(1)의 표면(1a)의 열화상 이미지를 구성하기 위하여 상기 적외선 검출기(10)에 의하여 전달되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리 유닛(46)을 포함하는 형태의 광열 검사 카메라(16)에 있어서,
    상기 세장형 가열 구역(2)과 상기 검출 구역(3) 사이의 편심(d)을 기계적으로 조정하기 위한 시스템(52, 54)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  2. 제 1 항에 있어서, 케이스(18)를 포함하고, 상기 기계적인 조정 시스템은 상기 케이스(18)에 관련하여 상기 적외선 검출기(10)의 매트릭스(8)의 이동을 위한 디바이스(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 케이스(18)를 포함하고, 상기 기계적인 조 정 시스템은 상기 케이스(18)에 관련하여 상기 레이저 빔 형성 시스템(22)의 이동을 위한 디바이스(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 이동 디바이스(52, 54)는 선형 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 이동 디바이스(52, 54)는 선형 압전 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 이동 디바이스(52, 54)는 회전 모터와 회전 운동을 병진 운동으로 변환시키기 위한 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 신장 디바이스(40)는 광학 디바이스인 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광학 디바이스는 레이저 빔(4)이 통과하도록 구성된 렌즈(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 광학 디바이스(40)는 레이저 빔(4)을 반사시키도록 구성된 미러(56)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 빔 형성 시스템(22)은 상기 가열 구역(2)을 따르는 레이저 빔(4)의 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스는 레이저 빔의 단면을 신장시키기 위한 디바이스(40)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  12. 제 8 항 및 제 11 항에 있어서, 상기 렌즈(42)의 한 면(44)은 상기 가열 구역(2)을 따르는 레이저 빔(4)의 동력을 균일하게 하는데 적합한 프로파일을 가지는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 미러(56)의 하나의 반사 면(58)은 상기 가열 구역(2)을 따르는 레이저 빔(4)의 동력을 균일하게 하는데 적합한 프로파일을 가지는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스(40)는 레이저 빔(4)의 전파 방향에 대해 직각인 레이저 빔(4)의 운동에 의한 라인을 형성하기 위한 디바이스인 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 디바이스(40)는 음향광학 셀(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스(40)는 발진미러(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 동력을 균일하게 만들기 위한 디바이스(40)는 광섬유(68)의 묶음(66)을 포함하며, 상기 광섬유의 묶음의 상류측 단부(70)는 레이저 빔(4)을 수신하고, 상기 광섬유의 묶음의 하류측 단부는 상기 세장형 가열 구역(2)을 생성하기 위하여 라인을 따라서 배치되는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 구역(2)을 구비한 상기 부품(1)의 표면(1a)을 스캐닝하기 위한 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛(46)은 상기 검출 매트릭스(8)에 있는 상기 적외선 검출기(10)의 열(12)을 선택하는 것에 의하 여 상기 가열 구역(2)과 상기 검출 구역(3) 사이의 편심(d)을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛(46)은 상기 매트릭스(8)의 각각의 적외선 검출기(10)에 의하여 전달되는 신호를 독자적으로 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서, 레이저원(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
  22. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서, 카메라의 부품을 형성하지 않는 레이저원(34)에 연결하기 위한 수단(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광열 검사 카메라.
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