TWI241402B - System and method for imaging of coated substrates - Google Patents
System and method for imaging of coated substrates Download PDFInfo
- Publication number
- TWI241402B TWI241402B TW092121364A TW92121364A TWI241402B TW I241402 B TWI241402 B TW I241402B TW 092121364 A TW092121364 A TW 092121364A TW 92121364 A TW92121364 A TW 92121364A TW I241402 B TWI241402 B TW I241402B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- image
- focal plane
- structural features
- scope
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 40
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 2
- 101100008048 Caenorhabditis elegans cut-4 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000003251 Pruritus Diseases 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- XBGNERSKEKDZDS-UHFFFAOYSA-N n-[2-(dimethylamino)ethyl]acridine-4-carboxamide Chemical compound C1=CC=C2N=C3C(C(=O)NCCN(C)C)=CC=CC3=CC2=C1 XBGNERSKEKDZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
1241402 玖、發明說明: 【聲明:聯邦贊助研究/發展】 美國政府本發明中具有已付款執照,並且在有限條件 下有權要求該專利擁有者以合理條件發照給其他者,且該 條件就如SERDP所授與之合約第DACA 72-99-C-0011號之 條件。 【發明所屬之技術領域】 本發明係大致相關於塗覆的基板之分析,且更特別地 係相關於一用於反映一基板表面之影像的系統及方法,且 該基板係被塗覆有用於㈣生鏽、坑洞、錢、細裂、刮 痕及其他結構缺陷之塗膜。 [先前技術】 飛行器零件係受限於由於環境條件所產生之經常退化 介比如水氣、灰埃、風、太陽輕射以 生錄或腐㈣式的損害。雖然比如油漆之: 復用以大量地減少這此問韻 們。更甚而^ 其典型料能完全消除它 門更甚而,在飛行期間所經歷之屮如懕*夕甘 造成油漆塗覆不能減· ,、他原因能 缺陷之形式可被預料到㉟雖然化些 .^ 1一任何給定之飛行器零件之m於 速率係兩度地依賴於該飛行器之 境。此在飛行器維修站可明 、兄及-操作的環 乃”、、員看出,宜中維旅» 〇 , 機會觀察兩類似製造及年 /、、…貝“有 干己之灰仃器。在許多情況下,零 1241402 件的替換和維修之需求對於―如此飛行器係、遠大於另 。要依賴決定何時一飛行器需維修之計劃性維修時程是不 實際的。確定該飛行器已準備好飛行之唯—有效方 過週期檢查。 使用傳統方法,飛行器零件之檢查係經由視覺檢查方 法而完成。當視覺檢查飛行器零件時,則被用來保護該史 件之塗覆將變成障礙物,此乃因其可能隱蔽在其底下之二 構缺陷。因而有必要在完成—合適檢查之前去除該零件了 組件或飛行器以檢查它的油漆。之後,必須施加一新塗覆 油漆。顯然地,此一處理造成在人工及材質上之大量花費 :二:繼,需要大量的時間。已經估計出一飛行器將 化、命之十二百分比在—些維修或檢查形式上,並且 每年花費數十億s在飛行器維修上。&了視覺檢查之無效 率外,另-問題是視覺檢查不僅如所需之有效率的事實。 雖然-有經驗之眼睛可以-滿^之—致性程度檢取大部 份人類可覺出之缺點’但-些缺點可以非常小或位於該零 件之录面底下。在穴部份況下這些缺點將被人類裸眼不注 意地通過,而不論該觀察者之技巧及經驗。故因而有必要 發明出一種用於分析飛行器零件損害之方法而不需要從該 零件除去油漆或不需要依賴於單獨人類眼睛而$。一些發 明提供可能解決該問題之方式。 一又 -種如此發明係被描述在Elllng_等人之美國專利 公告第5,426,5〇6號中,其名稱為"用於在密集陶曼中之 偵測表面及接近次表面缺點之光學方法及裝置,,。在此所 1241402 述之t明係利用一波長之雷射,其被計算成可穿過即將被 y刀析之物體之表面。該雷射係在未被該物體反射之前穿過 一極化器’並且穿過一第二極化器。當撞擊該物體時,撞 擊不規則性之部份光係以一偏轉極性來反射,但撞擊規則 特徵之部份係以其原先極性反射。該第二極化器係被架構 成偵測此一差異,並且該系統產生一反射它之影像。為了 產生一面積之一影像,即將被分析之物體係被固持至一能 夠平移以及/或旋轉以及被一電腦或類似裝置所控制之承 載物。該物體係大約在該雷射束下移動,以被掃描。此一 系統之最明顯缺點便是,為了完成面積分析,—馬達化承 載物必須被使用。如此顯然排除了一手持單元之可能性, 並且該系統在當被施加至零件時或已被承載在飛行器上之 組件時將是極不實際。 另一明顯缺點即是該方法並不被用來看出在有機塗覆 下之表面以及該雷射光之波長將不會穿透塗覆或聚合物。 一第二相關發明係被揭露在Sraith等人之美國專利公
紅外線偵器能接著被用來偵測
為有各種理由,關於加熱將被分析物體 故匕們能因而被分辨出。 描之物體必須被加熱。因 析物體之方法並不理想。 1241402 例如,具有一油漆塗覆之飛行器的一熱保護零件將會產生 —對於此系統之特定問題。該零件係被特別被設計成難以 ”.、並且任何足夠壯1畺加熱該零件之源將可能地損害該 油漆塗覆。此一專利權額外地利用—溫度記錄儀技術,且 該技術並不相關於在有機塗覆下之基板表面之影像。 另一相關發明係被揭露在DiMarzi〇等人之美國專利公 告第6, 184, 528號,其名稱為"頻譜非破壞性評估方法"。 在此所揭露之該發明使用一紅外線雷射之一紅外 線源以發出紅外線光至一基板上。反射後的光係以波 長為函數而被量測以得到反射率資料。該樣品基板之反射 率貝料係-控制基板之反射率資料做比較。介於它們間之 差異接著導出互關連性以決定腐钱之出現。此一發明達到 本發明之-部份目的,但其將不會偵測到由本發明所能偵 測之完全範圍之結構特徵並且亦不會提供該基板之視覺影 像。 ,因而有必要發明出一種用於分析基板而無前述缺點之 系統及万法,更進而在效率方面及問題解決方面改良前述 之系統。 【發明内容】 根據本發明,在此提供一用於經由在該基板上之一塗 覆反映-基板表面之影像之系統。典型被發現在基板上之 塗覆被設計成在頻譜之可見光範圍内係不透明,以及在1 頻譜之紅外線區則較透明。—紅外光源係被定位成可射°出 1241402 紅外線在該基板上以製造出反射光。一焦點平面陣列可被 定位用以接收反射光並且由此產生影像。至少一頻譜光滤 波器可被置放在介於該基板與該焦點平面陣列間,以使得 僅反射光之塗覆透明波長可通過沿著一介於該紅外線光源 與該焦點平面陣列間之光學路徑,因而視覺地揭露結構特 徵成至少一影像。係可以使用多個被置放在介於該基板與 該焦點平面陣列間之光濾波器,則其可操作以在多個被選 疋波長内產生影像’以用於反映該基板結構特徵之影像。 一多個影像裝置可被放進入與該焦點平面陣列相連通以同 時地反映該基板之複數個結構特徵之影像。 更進而地,可使用一電腦,其係組合及強化由該系統 產生之影像,藉以產生該基板之選定結構特徵之集體影像 。一用於在基於基板圖案之影像内色彩碥碼的選定結構基 板結構特徵之電腦可被提供以供給該結構特徵之結構分類 。此外地,可以使用一位置感測器以標明在該基板之表面 上之參考點,藉以儲存該基板之結構特徵的座標。一形成 用來比較在一反饋迴路中之在選定波長處所產生影像之電 腦係可被提供,藉以基於預選定強化準則自動地強化該選 定基板結構特徵之影像品質。有利地’該紅外線光源、該 焦點平面陣列以及該至少一光濾波器可與一手持裝置而共 同地形成在一起,以使得可被如一人類作業員來傳送。 該系統亦包括一被置放在介於該紅外線光源與該基板 間之一第一極化器,以用於極化該紅外線為一第一選定極 性。此夕卜,-被置放在介於該焦點+面陣列與該基板間之 1241402 一第二極化器以用於極化該反射後光為一第二選定極性。 該第一選定極性與該第二選定極性可以被相反地架構,藉 以防止相對應於該基板之規則特徵之反射光被接收於該焦 點平面陣列上。該第一及第二極化器之極性係可旋轉,藉 以可選擇地提供複數個極性,以用於從該基板反映不規則 結構特徵之影像。 在使用上,亦提供有一種用於經由在該基板上之一塗 覆來反映該基板表面之影像之方法。該方法係包括導引紅 外線至該基板上。該紅外線可從該基板反射,藉以產生反 射光。僅有該反射光之塗覆透明波長可被過濾。該反射光 可被接收在一焦點平面陣列上,並且一影像可從該焦點面 陣列產生,藉以視覺地露出該基板之不規則結構特徵。 【實施方式】 現在請參考圖式,其中該圖式係為了僅解說本發明之 解說目的,並且不是做於限制用 目的。圖1係解說本發明之系統及方法之實施例。一 紅外線光源1 0 0係用來射出在被塗覆的一基板丨〇 2之方向 上的紅外光1 0 1。在本發明之一實施例中,在到達該基板 102之前,該紅外光101可通穿過一第一極化器103。該 第一極化态1 〇 3係可操作以極化該紅外光至一第一選定極 性。 被该基板反射的光能製造出反射光1 0 4。在一實施例 中’該反射光104通穿過一第二極化器ι〇5。該第二極化 12 1241402 器1 0 5係可操作以將反射光極化至一第二選定極性。例如 ,該第二極化器1 05可被架構成將反射光極化1 〇4極化在 一相反於第一選定方向之方向上,此為一種π跨極性,,方法 。在此一清況下,被該第一極化器1 03所調變極性之光將 不會通穿過該第二極化器1 05。根據光學之基本原理,從 該基板1 0 2之規則面積所反射離開之部份反射光1 〇 4將持 續為被該第一極化器1 0 3所調變之極性,並且因而將不會 通穿過該第二極化器1 0 5。然而,從比如腐蝕或生鏽之不 規則區所反射之部份反射光1 0 4將具有一改變極性並且因 此通穿過該第二極化器1 0 5。此外,此一極化技術能減少 在該塗覆中之顏料造成之散射,如此造成該基底之一較清 楚影像。因此’僅有從該基底1 〇2之不規則面積反射離開 之部份反射光1 04將通穿過該第二極化器1 〇5。該第一極 化器103及第二極化器1〇5可因而串級地操作以將該基板 102之不規則面積照射強光,此乃因它們被腐蝕或為損害 。此外,被該第一極化器丨〇3所調變之極性可被架構允許 在各種水平觀視到該基板i〇2。此乃因為一平行於該基板 1 02極性的光將更容易地反射離開該塗覆,但垂直於該基 板102之一極性的光將更容易地穿過該塗覆至該基底的底 下。因此,就有可能集中在該基底本身之表面或集中在該 塗覆之表面上。該方法可與前述之跨極性方法組合,藉以 於一特定水平強化特定特徵。應注意到雖然該第-極化器 103及第二極化器1〇5可以所說明之方式來使用並且因而 出現在-潛在較佳實施例中,但這些極化器對於本發明之 13 1241402 功能並非為必須,且並不需要被包括在内。 在通穿過該第二極化器105 (如果出現)之後,該反射 光104通穿過一光濾波器106。該光濾波器106係操作用 以除了已選定波長之反射光1 04外將其餘全部過濾出去。 使用在例如,飛行器零件及組件上之塗覆係一般被設計成 在可見光範圍内係不透明。通常它們在光的紅外線範圍内 是更透明。因此,特定波長的光係更可能通穿過該塗覆而 被該基板底下所反射。被具有這些波長之該部份反射光 104所製造影像將代表一主要為該基板102之影像而不是 在該基底上之塗覆。因而有必要集中在這些波長以排除其 他者’並且它們變成被該光濾波器1 〇 6所通過之選定波長 。邊光滤波器1 〇 6並不為一單一遽波器,但可以是一連串 濾波器。 在通穿過該第二極化器1 〇 5 (如果出現)及光濾波器1 〇 6 之後’該反射光到達一焦點平面1 〇 8。一焦點平面陣列(未 示出)係被定位在一焦點平面108以用於接收在該焦點平 面108處之反射光1〇4所製造出一影像1〇9。該基板i〇2 之結構特徵,比如細裂11 〇係在此一影像1 〇9内為可見。 该焦點平面陣列係可操作以取出該影像丨〇 9及產生其如一 片、如在一 LCD顯示器上之影像或其他方式呈現其於一 人類可見媒體上。 圖2A,2B及3展示本發明之系統及方法的有效性。圖 2A係一未油漆基板之可見影像,在此一清況下是一化學薄 膜處理(Ref MIL-C-5541 )鋁紙。該基板之結構特徵係;見 14 1241402 :人類眼目月圖2B是同樣鋁紙之一影像。然而,在此一 清況下,該基板已被塗敷有一 〇 〇〇6,,厚度(6mils)的初級 及頂^塗敷。该基板之結構特徵係僅可見,此乃因此一影 像係使用本發明之系統和方法所產生。圖3係一固定器孔 ’同之〜像’其内具有—細裂,且藉由本發明之系統和方法 而為可見。實驗上可證明可偵測到如小至在長度為〇· 〇3〇π 之、、、田4以及如小至在直徑為· 〇 〇丨"之坑洞。圖4係解說根 據本發明之反射率原理,其以一圖形式解說銘零件之反射 比對波長之取樣圖。該第一圖形400係用於具有一初級層 及二有王"卩厚度為0· 0037" (3· 7mi Is)之油漆的一未腐蝕 銘零件。該第二_ 4G1係用於具有同樣初級層及油漆之 一腐蝕後鋁零件。藉由比較該圖形400及401,將可發現 一差異在介於該兩圖形400與401之間,且差異係在一介 於大約3.5微米波長(較高反射量)與一 5· 5微米波長之間 區域,並具有在大約4·4微米波長處有一掉落。該第一圖 形40(Μ系車交強於該第二圖形4(Π,此乃因該未腐㈣比起 腐蝕後鋁之反應有較高部份紅外線光通過該油漆。 以上係說明本發明之一基本實作。該發明可以採用各 種可被設計成提供額外特點之實施例。例如,取決於使用 在該基板上之塗敷或取決於一作業員有興趣之特定結構特 徵’其可能方便地以各種波長來觀視基板。該系統可因而 包括多個光濾波器,且該濾波器可手動及自動地改變以達 到完成此一目的。同樣地,該極化器之極性可以旋轉以達 到提供以各種極性的組合來反映該基板影像之目的。如欲 15 1241402 進行額外修正,在各種浊I Ώ 長^及/或極性的組合處之影像 提供能藉由一多影像裝置夾+ 术疋成。如此將充許該系統可同 %地製造出用於快速處理 疋处里之设數個影像。在此一方面,該 多個影像裝置能處理並且以數 歎個不同波長及極性來產生影 像。 此外,该糸統能包括一用* 用於處理由該糸統提供之影像 之電腦,以達到据供該其# ^ μ f基板之選定不規縣構特徵之改善 衫像的目的。就如熟悉本項枯 不貞技術者所認定,該基板之給定 、·、。構特徵將在特定波長以及/或極性組合上比起其他者更 =地可觀察到。該電腦能夠包含一信息資料庫,其係相 關適用於觀查例如腐蝕之铍人。 一 σ 5亥作業貝將接著簡單地指 示電腦其欲觀視腐餘’以及今 A4電腦將自動地選擇適合如此 做之組合。此外,從塗敷表 叫‘丹円邵在ίβ中取出之影 像或訊號可基底處理而做為昔旦 马月厅、讯唬,藉以強化影像將被 才欢查的基板上取出之影像, 仔到4基板表面之改善合成 影像。 該電腦能額外地程式化以切中4 “, 飞化Us忍疋钱丞板之選定結構特徵 。就如熟悉本項技術所熟知者, ^ L 戈此T精由可操作以尋找 來完成1此基板圖案可以包括特定之腐 一 t ^ ^出及包含4表面及其他可指示出該基板係以某 认士 一被辦識出,遠特徵可被標示以用 於使用者。例如’該電腦能提供該基板之色碼化之影像。 Μ碼化可操㈣為-特徵型式之函數或做為結構整體性 私度之函數。在前一個清況’該電腦能指定,例如,红色 16 1241402 2腐:及黑色為裂開。於後者之情況,紅色為該基板之未 又知# u汽色為該基板之些微受損部份,以及藍色為 “板之嚴重又知部份。在任何清況,該電腦可操作以完 成一可能對該作業員有用之初級分析。 該系統能包含一被硬體或是軟體所驅動之自動反饋迴 了:操作以决速找出波長以及/或極性之最佳組合以 用於觀視基板’或該基板之選定結構特徵。該電腦將可能 實驗各種組合並且使用前述之辦識技術,藉決定那一组合 是工作最有效率。它將接著很快地決定出那一組合或多组 合係最合適於手邊的工作,並且自動地使用這些組合。 播:系統能包括一自動指向器裝置,其係操作以 ““構特徵被觀察時,產生一警告或自動通知。此可 能採取軟體之形式以操作加入十字準線於影像上,或為軟 =硬操用以自動地變焦距在該影像之選定結構特 = 1:1能在應用上會大有用處,“係需要去分 析用於潛在破感損害標示之大物體。該作業員可移動対 …線:整個該物體上,並且,當該系統请測一缺點是 =-預“見度臨限值時’它將自動地將目標移向在該 有問題之缺點上,來確認該缺點之辦蠘。 :進:步改善工作,—位置感測器係被包括在内 以達到儲存在该基板上之座 ▲標而用於未來參考。該座標能被辦識,例如,相對於 在遠基板上之參考點。在此一例 ' 錄在該基板上之系統的座標,做…::置感測器能記 為與该參考點距離及從該 17 1241402 參考點方向之函數。由 被-電腦爽n 測器所定之標示能自動地 電月自來完成或能被—作業員來完成。 本發明尚有另一實施例將可提供 通信痒或傳送器,其可摔作以料纟 U置比如- 署式細#上、 钻作以將该系統放置在與一外部裝 统之有用二 置可在許多方面加強該系 、 。例如,一外部電腦能包含在市場上 一塗敷資料庫。為了檢杳 付 識它的塗敷並且送出一,門B^耳先辨 炉拯英部電腦。該外部電腦可 供i线關於那—波長以及/或極性之 於有效觀視基板資訊。一進一 糸適 七& ^ 進步之改善將使用該系統的擁 有尽y像糸統以自動地彳亨^ 勒轉仔δ亥塗敷之特徵並且送出相關於這 些特徵的值至該外部電腦。該外部電腦可將這些值與在苴 貧料庫内之值相比較並且在送出相關資料前辨識塗敷本身 。如此將省去該作㈣之辨識有問題塗敷之需求。 通信能力之另一使用將可允許一作業員可遠端地叫出 已儲存之控制影像。該控制影像可以該相同設計之一未受 損基板的影像,否則就是在—早期之同—基板。該控制= 像能被顯示在與被產生影像之同—銀幕上,藉以使該作業 員方便比較。該產生之影像能額外地藉由可作用於辨識差 異之硬體或軟體來與該控制影像相比較,藉以更進而澄清
該基板之那-結構特徵是不規則。後者方法將特別有用I 之情況為,該基板在其未受損的形式具有特定特徵,而該 特定㈣可能看起來係為受損。該電腦能使用該 控制影像作為-光罩以消除預期在該基板内之全部結 18 1241402 構特徵’藉以確認實質地不規則但合適之特徵並不被辨識 為受損。 凡熟悉本項技術者皆可了解,藉由使用本發明之系統 及方法所產生之影像可更進而被操作以達到提供額外訊息 =目+=。例如,一資料庫能被建立以達到自一給定基板二 广段取出之儲存影像的目的。該如此儲存之影像可被比 較例如藉由一電腦,藉以取得在該基板上發生受損之速 率。該基板可能變成不適合使用之約略時間可因而被推論 出’並且研發計劃修護及維修時程。 一本發明之另一實施例係使用該紅外光源以使基板射出 光如果該紅外光源是-雷射,則其很可能容易地完成。 該基板之特定結構㈣將比起該基板K受損㈣而具有 不同化學成份。它們將因而射出比起該基板之未受損部份 之不同波長的光。該系統能因而被架構成用以觀視,例如 =韻,其係藉由選定與在基板上腐敍射出的波長相關之 ^疋波長。一濾波後之IR光源(頻譜/極化)亦能使用在 方才所述之實施例中。 口顯然地,任何上述之特點能被組合。例如,該前述之 相σ對日$間分析方法將特別有用於當其與如前面更述及之 -位置感測器相組合時。此外,㈣本發明係以與基板之 2損檢查相關連而說明之,但應理解到本發明可被使用在 多種應用+。例如’本發明能被用來讀取系列碼或在基板 上之其他辨識標號。 热悉於本項技術者皆會了解本發明之另外修正或改善 19 1241402 因此,在此所說明及解說之特定元件組合係僅僅用來代 表本發明之特定實施例,並非用來限制本發明精神及範疇 内之系統及方法。 【圖式簡單說明】 (一) 圖式部分 圖1係解說本發明之系統及方法之實施例。 圖2A係在一化學薄膜處理(Ref.MiL—C-5541 )鋁紙上之 一未油漆選擇性腐#之鋁基板的一可見之影像。 _ 圖2B係圖2A中之同一鋁紙之紅外線影像。然而 ’在此一清況該基板及銘紙已被塗敷有〇 · 〇 〇 6"(6 m i 1 s)之 主要及頂部塗覆。在藉由本發明之系統及方法之塗覆下, 該腐蝕被做成可見的。圖3係由一洞半徑之疲乏細裂取得 的紅外線(IR)影像,並在藉由本發明之系統及方法之一塗 覆下,做成可見。 圖4係解說以一圖形表示之本發明反射率原理,該圖 形係表示鋁零件之反射比對波長之取樣圖。 讎 (二) 元件代表符號 100紅外線光源 1 01紅外光 102基板 103第一極化器 104反射光 105第二極化器 20 1241402 106光濾波器 108焦點平面 109影像 11 0細裂
Claims (1)
1241402 拾、申請專利範圍: 1 · 一種用於經由在一基板上之一塗敷以反映該基板表 面之影像的系統,包括: a. —紅外線光源,其係被定位成可射出紅外光至該基 板上’藉以製造出反射光; b. -焦點平面陣列,其係被定位成可接收離開該基板 表面之反射光並且從彼處產生一影像;以及 C·至少一頻譜光濾波器,其被定位成介於該基板與該 焦點平面陣列間’以使得僅有該反射光之塗敷波長能沿著 一介於該紅外線光源與該焦點平面陣列間之光學路徑而通 過,因而視覺露出該基板結構特徵成為至少一影像。 2·如申請專利範圍第1項所述之系統,進一步包括多 個被定位在該基板與該焦點平面陣列間之光濾波器,以用 於在複數個敎波長内產生影像並且用於反映該基板之結 構特徵之影像。 3.如申請專利範圍f i ,員所述之系統,進一步包括一 與該焦點平面陣列連通之多重反映裝置以用於同時地反映 該基板之多個結構特徵之影像。 4·如申請專利範圍第1 電腦’其組合及強化由該系 板之選定結構特徵之集體影 項所述之糸統,進一步包括一 統產生之影像,藉以產生該基 像0 5.如申請專利範圍帛i項所述之系統,進一步包括一 用基板圖案所程式規劃之電腦以用於在基於該基板圖案之 影像内色碼彳b該選定之基板結構特徵,以使得可提供該結 22 1241402 構特徵之視覺分類。 6 ·如申請專利範 用於在標示該基板表 存该基板之結構特徵 圍第1項所述之系統,進一步包括一 面上之參考點之位置感測器,藉以儲 之座標。
5
7.如申請專利範圍第1項所述之系統,進-步包括一 腦’其比較在—反饋迴路中之選定波長處所產生的影像 以使得可基於預選強化準則來自動地強化該基板之選定 構特徵之影像品質。 …8.如f請專利範圍帛1項所述之系統,其t該紅外線 光源’該焦點平面陣列以及該至少一光濾波器係共同地與 可由一單一人類作業員攜帶之一手持裝置形成在一起。 9·如申請專利範圍第1項所述之系統,進一步包括: a·第極化器,其被定位在介於該紅外線光源與該 基板間,以用於極化該紅外光至一第一選定極性;以及 b· —第二極化器,其被定位在介於該基板與該焦點平 面陣列間,以用於極化該反射光至一第二選定極性。 10·如申請專利範圍第9項所述之系統,其中該第一選 疋極丨生與δ亥苐一選定極性係被相反地架構,藉以防止相對 應於該基板之選定結構特徵之反射光被接收在該焦點平面 陣列上。
11 ·如申請專利範圍第9項所述之系統,進一步包括多 個光濾波器,以提供在多個選定波長處之反映影像,藉以 從該基板形成多個結構特徵之一影像。 12·如申請專利範圍第9項所述之系統,其中該第_及 23 1241402 2二極w性係可旋轉,以使得可選擇地提供多個極 以用於伙忒反映該基板之多個結構特徵之影像。 13. 如申請專利範圍帛9項所述之系统/進牛勺括一 與該焦點平面陣列連通之多重反映影像装置,以2同時 地反映該基板之多個結構特徵之影像。 進一步包括一 藉以產生該基 進一步包括 14. 如申請專利範圍第9項所述之系統 電腦’其組合及強化由該系統產生之影像 板之選定結構特徵之集體影像。 1 5.如申請專利範圍第9項所述之系統〜7匕符一 用基板圖案所程式規則之電腦 ^ 之影像内色碼化該選定之於 該基板圖案 土板、、、口構特徵,藉以提供該不規 則結構特徵之視覺分類。 16·如申請專利範圍第9項所述之系統,進—步包括一 用於在標示該基板表面上 之參考點之位置感測器以使得儲 存该基板之結構特徵之座標。 _ Π.如中請專利範圍第9項所述之系統,進 =、,其轉在一反饋迴路中之複數個選定波長及選定極 構牲乂使付可基於選定準則來自動地強化該基板之選定結 構特徵之影像品質。 ^ A ° . 申明專利範圍第9項所述之系統,其中該紅外線 /、、該焦點平面陣列以及該至少-光滤波器係共同地盥 單一人類作業員攜帶之-手持裝置形成在一起。” 19.如中請專利範圍第i項所述之㈣,進—步包括一 、置用於傳达露出結構特徵至—遠處人類可視見媒 24 1241402 丄20·如申請專利範圍第!項所述之系統,進一步包括一 H表置’用於傳送露出結構特徵至—資料庫。 21. —種用於經由在一基板上之一塗敷以反映該基板表 面影像的方法,包括: a·導引紅外光至該基板上; b·自該基板反射該紅外光,用以製造出反射光;
c·僅濾過該反射光之塗敷透明波長; d·在一焦點平面陣列上接收該反射光;以及 ·:·從该焦點平面陣列產生至少一影像,以使得視覺地 露出該基板之結構特徵。 比如申請專利範圍f 21項之方法,進一步包括比較 f生在該焦點平面陣列上之以時間做函數之複數個影像, 藉以建立用於該基板之退化速率。 23.如申請專利範圍f 21項之方法,進一步包括從一
儲存在基板上塗敷之反射率特性的資料庫㈣擇該選定波 長及第一及第二選定極性。 之方法’進一步包括用一 之影像,藉以辨識該基板 24·如申請專利範圍第21項 預選擇控制影像來比較該所產生 之不規則結構特徵。 25·如申請專利範圍第21項之方法,進—步包括: a.在該紅外光到達該基板之前,導引該紅外光穿過 第-極化器’藉以極化該紅外光至一第一選定極性·’ •在忒、.工外光到達该焦點平面陣列之前,導引該反』 25 1241402 光穿過一第二極化器,藉以極化該反射光至一第二選定極 性; 26·如申請專利範圍第25項之方法,其中該第一選定 極性與该第二選定極性係被相反地架構,藉以防止相對應 於該基板之選定結構特徵之反射光被接收在該焦點平面陣 列上。 27·如申請專利範圍第25項之方法,進一步包括比較 產生在該焦點平面陣列上之以時間做函數之複數個影像, 藉以建立用於該基板之退化速率。 28·如申請專利範圍第25項之方法,進一步包括從一 儲存在基板上塗敷之反射性特性的資料庫來選擇該選定波 長及第一及第二選定極性。 29. 如申請專利範圍第25項之方法,進—步包括用一 預選擇控制影像來比較所產生之影像,藉以辨識該基板之 不規則結構特徵。 30. 如申請專利範圍第21項之方法,進—步包括傳送 所產生之影像至一遠處人類可視見媒體。 31·如申請專利範圍f 21項之方法,進一步包括傳送 所產生影像至一資料庫。 拾壹、圖式: 如次頁 26
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/213,599 US20040026622A1 (en) | 2002-08-06 | 2002-08-06 | System and method for imaging of coated substrates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW200405000A TW200405000A (en) | 2004-04-01 |
TWI241402B true TWI241402B (en) | 2005-10-11 |
Family
ID=31494484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW092121364A TWI241402B (en) | 2002-08-06 | 2003-08-05 | System and method for imaging of coated substrates |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20040026622A1 (zh) |
EP (1) | EP1543313A4 (zh) |
JP (1) | JP2005534926A (zh) |
AU (1) | AU2003265347A1 (zh) |
CA (1) | CA2494884A1 (zh) |
IL (1) | IL166694A0 (zh) |
TW (1) | TWI241402B (zh) |
WO (1) | WO2004013566A2 (zh) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6853926B2 (en) | 2002-06-05 | 2005-02-08 | Research Foundation Of Cuny | Systems and methods for non-destructively detecting material abnormalities beneath a coated surface |
US7038208B2 (en) * | 2002-08-31 | 2006-05-02 | The Research Foundation of the City of New York | Systems and methods for non-destructively detecting material abnormalities beneath a coated surface |
US6960768B2 (en) * | 2003-02-10 | 2005-11-01 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Method for determining the durability of a composite structure |
JP2004327546A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-11-18 | Tokyo Electron Ltd | 半導体製造システム |
US7145148B2 (en) * | 2003-09-25 | 2006-12-05 | Alfano Robert R | Systems and methods for non-destructively detecting material abnormalities beneath a coated surface |
US20080111074A1 (en) * | 2004-10-22 | 2008-05-15 | Northrop Grumman Corporation | Method for infrared imaging of substrates through coatings |
US7462809B2 (en) * | 2004-10-22 | 2008-12-09 | Northrop Grumman Corporation | Spectral filter system for infrared imaging of substrates through coatings |
US7164146B2 (en) * | 2004-10-22 | 2007-01-16 | Northrop Grumman Corporation | System for detecting structural defects and features utilizing blackbody self-illumination |
US7285767B2 (en) * | 2005-10-24 | 2007-10-23 | General Electric Company | Methods and apparatus for inspecting an object |
GB2437544A (en) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | Gary M Holloway | Inspection device for optically complex surfaces |
US7710561B2 (en) * | 2008-05-23 | 2010-05-04 | Richard Stefan Roth | Transspectral illumination |
US7933027B1 (en) | 2008-06-27 | 2011-04-26 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Processing waveform-based NDE |
US7876423B1 (en) | 2008-06-27 | 2011-01-25 | The United States Of America As Represented By The National Aeronautics And Space Administration | Simultaneous noncontact precision imaging of microstructural and thickness variation in dielectric materials using terahertz energy |
US11017491B2 (en) * | 2019-08-22 | 2021-05-25 | The Boeing Company | Nonconformance detection system |
EP3855162A1 (en) * | 2020-01-21 | 2021-07-28 | Omya International AG | Lwir imaging system for detecting an amorphous and/or crystalline structure of phosphate and/or sulphate salts on the surface of a substrate or within a substrate and use of the lwir imaging system |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4484081A (en) * | 1980-09-19 | 1984-11-20 | Trw Inc. | Defect analysis system |
US4647220A (en) * | 1984-07-09 | 1987-03-03 | Lockheed Corporation | Method of and apparatus for detecting corrosion utilizing infrared analysis |
US4682222A (en) * | 1985-12-05 | 1987-07-21 | General Electric Company | Stimulated scanning infrared imaging system |
US4878116A (en) * | 1988-06-02 | 1989-10-31 | Wayne State University | Vector lock-in imaging system |
US4988875A (en) * | 1988-12-13 | 1991-01-29 | At&T Bell Laboratories | Near infrared polyethylene inspection system and method |
US5287183A (en) * | 1990-03-05 | 1994-02-15 | Wayne State University | Synchronous imaging system |
US5065630A (en) * | 1990-06-12 | 1991-11-19 | Grumman Aerospace Corporation | Integrated system for aircraft crack detection |
US5266806A (en) * | 1991-07-25 | 1993-11-30 | Oca Applied Optics, Inc. | Transmission damage tester |
US5376793A (en) * | 1993-09-15 | 1994-12-27 | Stress Photonics, Inc. | Forced-diffusion thermal imaging apparatus and method |
US6515285B1 (en) * | 1995-10-24 | 2003-02-04 | Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. | Method and apparatus for compensating a radiation sensor for ambient temperature variations |
US5703362A (en) * | 1996-01-02 | 1997-12-30 | General Electric Company | Method for nondestructive/noncontact detection and quantification of alpha case on a surface of a workpiece made of titanium or a titanium-based alloy |
US5880777A (en) * | 1996-04-15 | 1999-03-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Low-light-level imaging and image processing |
US5763786A (en) * | 1996-09-18 | 1998-06-09 | The Babcock & Wilcox Company | Automated mill roll inspection system |
US5714758A (en) * | 1996-10-10 | 1998-02-03 | Surface Optics Corp. | Portable infrared surface inspection system |
US6000844A (en) * | 1997-03-04 | 1999-12-14 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and apparatus for the portable identification of material thickness and defects using spatially controlled heat application |
US5963653A (en) * | 1997-06-19 | 1999-10-05 | Raytheon Company | Hierarchical information fusion object recognition system and method |
US6184528B1 (en) * | 1998-08-27 | 2001-02-06 | Vought Aircraft Industries, Inc. | Method of spectral nondestructive evaluation |
DE10041354A1 (de) * | 1999-08-24 | 2001-04-12 | Hitachi Electr Eng | Verfahren zur Überprüfung auf Fremdpartikel oder Fehler und entsprechende Vorrichtung |
US6236049B1 (en) | 1999-09-16 | 2001-05-22 | Wayne State University | Infrared imaging of ultrasonically excited subsurface defects in materials |
US6495833B1 (en) * | 2000-01-20 | 2002-12-17 | Research Foundation Of Cuny | Sub-surface imaging under paints and coatings using early light spectroscopy |
US6943353B2 (en) * | 2001-10-01 | 2005-09-13 | Ud Technology Corporation | Simultaneous multi-beam planar array IR (pair) spectroscopy |
US6784428B2 (en) * | 2001-10-01 | 2004-08-31 | Ud Technology Corporation | Apparatus and method for real time IR spectroscopy |
US6795175B2 (en) * | 2002-05-21 | 2004-09-21 | The Boeing Company | System and method for imaging contamination on a surface |
-
2002
- 2002-08-06 US US10/213,599 patent/US20040026622A1/en not_active Abandoned
-
2003
- 2003-08-04 WO PCT/US2003/024271 patent/WO2004013566A2/en active Application Filing
- 2003-08-04 JP JP2004526364A patent/JP2005534926A/ja active Pending
- 2003-08-04 AU AU2003265347A patent/AU2003265347A1/en not_active Abandoned
- 2003-08-04 EP EP03767115A patent/EP1543313A4/en not_active Withdrawn
- 2003-08-04 CA CA002494884A patent/CA2494884A1/en not_active Abandoned
- 2003-08-05 TW TW092121364A patent/TWI241402B/zh not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-02-06 IL IL16669405A patent/IL166694A0/xx unknown
- 2005-08-25 US US11/211,304 patent/US7193215B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1543313A4 (en) | 2005-10-12 |
US20040026622A1 (en) | 2004-02-12 |
EP1543313A2 (en) | 2005-06-22 |
US7193215B2 (en) | 2007-03-20 |
WO2004013566A3 (en) | 2004-05-06 |
CA2494884A1 (en) | 2004-02-12 |
JP2005534926A (ja) | 2005-11-17 |
AU2003265347A1 (en) | 2004-02-23 |
IL166694A0 (en) | 2006-01-15 |
WO2004013566A2 (en) | 2004-02-12 |
TW200405000A (en) | 2004-04-01 |
AU2003265347A8 (en) | 2004-02-23 |
US20070012877A1 (en) | 2007-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7193215B2 (en) | System and method for imaging of coated substrates | |
US5426506A (en) | Optical method and apparatus for detection of surface and near-subsurface defects in dense ceramics | |
JPH06308042A (ja) | ウエハ及びソーラセルの欠陥検出用光照射検査システム | |
EP1526375B1 (en) | Apparatus for inspecting a transparent material for non-uniformities | |
US3782836A (en) | Surface irregularity analyzing method | |
US20110090492A1 (en) | Method of evaluating defects in a material transparent to electromagnetic radiation, especially for optical applications, apparatus for performing said method, and materials selected thereby | |
US20060068512A1 (en) | Method and apparatus for detecting defects | |
US7038208B2 (en) | Systems and methods for non-destructively detecting material abnormalities beneath a coated surface | |
WO2011128157A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum projizieren von information auf ein objekt bei thermographie-untersuchungen | |
US20090002686A1 (en) | Sheet Metal Oxide Detector | |
JPH11242001A (ja) | 透光性物質の不均一性検査方法及びその装置並びに透明基板の選別方法 | |
Fine et al. | Non-destructive real-time direct measurement of subsurface damage | |
JP2005291881A (ja) | コンクリート構造物の劣化検出装置、及びコンクリート構造物の劣化検出方法 | |
JP2000298102A (ja) | 表面検査装置 | |
US11536648B2 (en) | Optical inspection device and method | |
US9500582B2 (en) | Method for detecting buried layers | |
US5845001A (en) | Method and apparatus for generating unique characterization data for paintings | |
JP6973324B2 (ja) | 異常検出方法 | |
JPH06281593A (ja) | 表面検査方法及びその装置 | |
Le Baron et al. | New equipment for measurement of soiling and specular reflectance on solar mirrors | |
JP3275737B2 (ja) | 表面検査装置及び表面検査方法 | |
US8310670B2 (en) | Method for removal of wax from porous stones in historical monuments | |
DE102012101467A1 (de) | Vorrichtung zur thermografischen Prüfung auf Defekte insbesondere auf Risse in Oberflächen und Hohlräumen | |
Ness et al. | Automated system for laser damage testing of coated optics | |
Baker et al. | Surface inspection of optical and semiconductor components |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |