特開 2018-96780 検査システム、検査方法、検査プログラム、および記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-96780(P2018-96780A)

(43)【公開日】2018年6月21日

(54)【発明の名称】検査システム、検査方法、検査プログラム、および記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/72 20060101AFI20180525BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20180525BHJP

   G01J 5/48 20060101ALI20180525BHJP

【ＦＩ】

   G01N25/72 K

   G01N21/88 Z

   G01J5/48 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-240432(P2016-240432)

(22)【出願日】2016年12月12日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人科学技術振興機構 平成２７年度委託研究「遠距離赤外線サーモグラフィー法による土木構造物の非破壊検査」 産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(71)【出願人】

【識別番号】391021385

【氏名又は名称】株式会社ＫＪＴＤ

(71)【出願人】

【識別番号】304020292

【氏名又は名称】国立大学法人徳島大学

(71)【出願人】

【識別番号】500132214

【氏名又は名称】学校法人明星学苑

(71)【出願人】

【識別番号】899000057

【氏名又は名称】学校法人日本大学

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(72)【発明者】

【氏名】八田 博志

(72)【発明者】

【氏名】西谷 豊

(72)【発明者】

【氏名】福井 涼

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 真

(72)【発明者】

【氏名】石川 真志

(72)【発明者】

【氏名】小山 昌志

(72)【発明者】

【氏名】笠野 英行

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 永久

(72)【発明者】

【氏名】山田 浩之

【テーマコード（参考）】

2G040

2G051

2G066

【Ｆターム（参考）】

2G040AA05

2G040AB09

2G040BA14

2G040BA25

2G040CA01

2G040DA06

2G040EA06

2G040HA02

2G051AA90

2G051AB02

2G051BA06

2G051BB01

2G051CA03

2G051CB01

2G066AC09

2G066BA14

2G066CA04

(57)【要約】

【課題】検査対象物に対して広範囲かつ高精度に検査を行うことができる検査システム、検査方法、検査プログラム、および記憶媒体を提供する。
【解決手段】本発明の一態様の検査システムは、検査対象物を加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱された前記検査対象物の赤外線画像を撮像する撮像装置と、前記検査対象物の表面状態を検出するセンサと、前記検査対象物の検査画像を生成する検査装置と、を備える。前記検査装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記加熱装置、前記撮像装置、前記センサ、および前記検査装置が一体で移動するのに伴って前記撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して前記検査画像を生成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置によって加熱された前記検査対象物の赤外線画像を撮像する撮像装置と、
前記検査対象物の表面状態を検出するセンサと、
前記検査対象物の検査画像を生成する検査装置と、を備え、
前記検査装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記加熱装置、前記撮像装置、前記センサ、および前記検査装置が一体で移動するのに伴って前記撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して前記検査画像を生成する、
検査システム。

【請求項2】

検査対象物を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置によって加熱された前記検査対象物の赤外線画像を撮像する撮像装置と、
前記検査対象物の検査画像を生成する検査装置と、を備え、
前記検査装置は、
前記加熱装置、前記撮像装置、および前記検査装置が一体で移動するのに伴って前記撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して合成画像を生成し、
前記合成画像の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係に基づいて、前記検査画像の有効な範囲を抽出する、
検査システム。

【請求項3】

前記検査装置は、前記連続的に撮像された赤外線画像を合成して合成画像を生成し、前記合成画像を位相変換した位相画像を前記検査画像として生成する、
請求項１又は２に記載の検査システム。

【請求項4】

前記加熱装置は、回転放物面で形成された反射鏡とハロゲンランプとを有し、前記ハロゲンランプの放射する光を前記反射鏡で反射して前記検査対象物に放射する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項5】

加熱装置が、検査対象物に沿って移動しながら前記検査対象物を加熱する工程と、
撮像装置が、前記加熱装置と共に移動しながら、前記加熱装置によって加熱された前記検査対象物の赤外線画像を連続的に撮像する工程と、
センサが、前記加熱装置と共に移動しながら、前記検査対象物の表面状態を検出する工程と、
検査装置が、前記加熱装置と共に移動しながら、前記センサにより検出された前記検査対象物の表面状態に基づいて、前記撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して検査画像を生成する工程と、
を備える検査方法。

【請求項6】

加熱装置が、検査対象物に沿って移動しながら前記検査対象物を加熱する工程と、
撮像装置が、前記加熱装置と共に移動しながら、加熱された前記検査対象物の赤外線画像を連続的に撮像する工程と、
前記検査対象物の検査画像を生成する検査装置が、
前記加熱装置と共に移動しながら、前記撮像装置により連続的に撮像された前記赤外線画像を合成して合成画像を生成する工程と、
前記合成画像の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係に基づいて、前記検査画像の有効な範囲を抽出する工程と、
を備える検査方法。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の検査方法をコンピュータに実行させるための検査プログラム。

【請求項8】

請求項７に記載の検査プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査システム、検査方法、検査プログラム、および記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

橋梁やトンネルなどの大型構造物の定期的な保守および点検作業は、構造物の安全性確保のために重要である。従来、このような点検作業として、検査員による目視検査や打音検査が行われているが、いずれも検査員の主観的判断に依存するため、検査の定量化が求められている。

【0003】

また、定量化された検査方法として、アクティブ加熱によるサーモグラフィ法が提案されている（特許文献１参照）。このサーモグラフィ法では、フラッシュランプなどの加熱源により検査対象物の表面を瞬間的に加熱し、その表面温度の時間的変化を赤外線カメラによって測定することで、検査対象物の内部に欠陥が存在するか否かを検査する。また、検査対象物の表面温度の時間データに対してフーリエ変換を行って得られた位相画像を用いることで検査精度を向上させる方法も提案されている。

【0004】

しかしながら、このサーモグラフィ法は、加熱源から比較的近距離（例えば、１ｍ以下程度）に位置する対象物を検査の対象としている。このため、高所や遠方に位置する対象物の検査時には、検査の為に足場などの設置が必要であることから、検査時間や検査コストが増大する場合がある。遠隔から非接触での検査を可能とする検査方法として、日照などを利用したサーモグラフィ法も提案されているが、検査精度が天候に依存するほか、十分な日照の存在しない箇所では検査が困難となる場合がある。

【0005】

また、点検作業の効率化を目的として、加熱源および赤外線カメラを移動台車に載せて連続検査を行う方法が提案されている（特許文献２および３参照）。しかしながら、この方法では、赤外線カメラによって撮像された複数の画像を個別に処理しているため、大型構造物などの全体の欠陥状況を把握することが容易でない場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５５７４２６１号公報

【特許文献2】特開２００１−２０１４７４号公報

【特許文献3】特開２００３−１８５６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、検査対象物に対して広範囲かつ高精度に検査を行うことができる検査システム、検査方法、検査プログラム、および記憶媒体を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様の検査システムは、検査対象物を加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱された前記検査対象物の赤外線画像を撮像する撮像装置と、前記検査対象物の表面状態を検出するセンサと、前記検査対象物の検査画像を生成する検査装置と、を備える。前記検査装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記加熱装置、前記撮像装置、前記センサ、および前記検査装置が一体で移動するのに伴って前記撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して前記検査画像を生成する。

【0009】

本発明の他の態様の検査システムは、検査対象物を加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱された前記検査対象物の赤外線画像を撮像する撮像装置と、前記検査対象物の検査画像を生成する検査装置と、を備える。前記検査装置は、前記加熱装置、前記撮像装置、および前記検査装置が一体で移動するのに伴って前記撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して合成画像を生成し、前記合成画像の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係に基づいて、前記検査画像の有効な範囲を抽出する。

【0010】

上記の検査システムにおいて、前記検査装置は、前記連続的に撮像された赤外線画像を合成して合成画像を生成し、前記合成画像を位相変換した位相画像を前記検査画像として生成してもよい。

【0011】

上記の検査システムにおいて、前記加熱装置は、回転放物面で形成された反射鏡とハロゲンランプとを有し、前記ハロゲンランプの放射する光を前記反射鏡で反射して前記検査対象物に放射してもよい。

【0012】

本発明の一態様の検査方法は、加熱装置が、検査対象物に沿って移動しながら前記検査対象物を加熱する工程と、撮像装置が、前記加熱装置と共に移動しながら、前記加熱装置によって加熱された前記検査対象物の赤外線画像を連続的に撮像する工程と、センサが、前記加熱装置と共に移動しながら、前記検査対象物の表面状態を検出する工程と、検査装置が、前記加熱装置と共に移動しながら、前記センサにより検出された前記検査対象物の表面状態に基づいて、前記撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して検査画像を生成する工程と、を備える。

【0013】

本発明の他の態様の検査方法は、加熱装置が、検査対象物に沿って移動しながら前記検査対象物を加熱する工程と、撮像装置が、前記加熱装置と共に移動しながら、加熱された前記検査対象物の赤外線画像を連続的に撮像する工程と、前記検査対象物の検査画像を生成する検査装置が、前記加熱装置と共に移動しながら、前記撮像装置により連続的に撮像された前記赤外線画像を合成して合成画像を生成する工程と、前記合成画像の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係に基づいて、前記検査画像の有効な範囲を抽出する工程と、を備える。

【0014】

本発明の一態様の検査プログラムは、上記の検査方法をコンピュータに実行させるためのものである。

【0015】

本発明の一態様のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記の検査プログラムを記憶するものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、検査対象物に対して広範囲かつ高精度に検査を行うことができる。また、センサの検出値に基づいて、加熱装置、撮像装置、センサ、および検査装置が一体で移動するのに伴って撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して検査画像を生成することで、大面積の検査対象物を高精度かつ高効率で検査することができる。

【0017】

また、連続的に撮像された赤外線画像を合成して合成画像を生成し、この合成画像を位相変換した位相画像を検査画像として生成することで、検査対象物の不均一な加熱分布の影響を低減させることができるとともに、大面積の検査対象物を高効率で検査することができる。

【0018】

また、回転放物面で形成された反射鏡とハロゲンランプとを有する加熱装置を用いることで、加熱装置から２０ｍ遠方に位置する検査対象物の検査を行うことができる。

【0019】

また、合成画像の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係に基づいて、検査画像の有効な範囲を抽出することで、検査精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態における検査システムを示す模式図である。

【図2】第１実施形態における遠距離加熱装置を示す図である。

【図3】第１実施形態における撮像装置によって撮像されたサンプル物体の赤外線画像を示す図である。

【図4】第１実施形態におけるサンプル物体の表面温度の時間的変化を示す図である。

【図5】第１実施形態における検査システムと検査対象物との位置関係を示す図である。

【図6】第１実施形態における検査システムに含まれる検査装置の機能ブロック図である。

【図7】第１実施形態における検査システムの検査処理を示すフローチャートである。

【図8】第１実施例における遠距離加熱装置が検査対象物を加熱している状態を示す図である。

【図9A】第１実施例における撮像装置によって撮像された検査対象物の赤外線画像を示す図である。

【図9B】第１実施例における撮像装置によって撮像された検査対象物の赤外線画像を示す図である。

【図9C】第１実施例における撮像装置によって撮像された検査対象物の赤外線画像を示す図である。

【図10A】第１実施例における撮像装置によって撮像された検査対象物のパノラマ温度画像を示す図である。

【図10B】図１０Ａに示すパノラマ温度画像を位相変換することにより得られたパノラマ位相画像を示す図である。

【図11】第２実施形態における検査システムに含まれる検査装置の機能ブロック図である。

【図12A】第２実施形態における有限差分法解析により得られたサンプル物体の加熱後の温度分布を示す図である。

【図12B】図１２Ａの横軸に沿った加熱終了直後の温度値の分布を示す図である。

【図13A】図１２Ａの各点での温度データに対して位相変換を行うことにより得られた位相画像を示す図である。

【図13B】図１３Ａの横軸に沿った加熱終了直後の位相値の分布を示す図である。

【図14】図１２Ａの各点での温度データに基づいて抽出された有効な位相画像範囲を示す図である。

【図15A】第２実施形態における撮像装置によって撮像された他のサンプル物体の赤外線画像を示す図である。

【図15B】図１５Ａに示す赤外線画像の有効な位相画像範囲を示す図である。

【図15C】図１５Ａに示す赤外線画像を位相変換することにより得られた位相画像を示す図である。

【図16】第２実施形態における検査システムの検査処理を示すフローチャートである。

【図17A】第２実施例における撮像装置によって撮像された検査対象物のパノラマ温度画像を示す図である。

【図17B】図１７Ａに示すパノラマ温度画像の有効な位相画像範囲を示す図である。

【図17C】図１７Ａに示すパノラマ温度画像を位相変換することにより得られたパノラマ位相画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本発明に係る検査システム、検査方法、検査プログラム、および記憶媒体のいくつかの実施形態について説明する。

【0022】

［第１実施形態］
（システム構成）
本実施形態の検査システムは、検査対象物の表面を加熱して表面温度の時間的変化データを測定し、この時間的変化データに基づいて検査対象物の内部の欠陥（空隙など）の有無を検査する。図１は、本実施形態における検査システム１を示す模式図である。検査システム１は、例えば、遠距離加熱装置（加熱装置）１０と、撮像装置１２と、センサ１４と、検査装置１６と、距離計１８と、電源装置２０と、移動装置２２とを備える。

【0023】

検査対象物Ｔとしては、遠距離加熱装置１０から出力される加熱光によって温度変化するものであれば何れの材料で形成されてもよい。検査対象物Ｔは、例えば、無機材料、有機材料、複合材料（炭素繊維強化プラスチックなど）などを材料として形成されるものであってよい。検査対象物Ｔは、例えば、橋梁やトンネルなどの大型構造物、飛行機、ロケット、自動車、船舶などの一部であってよい。

【0024】

遠距離加熱装置１０は、例えば、ある程度以上の遠距離に位置する検査対象物Ｔを効率よく加熱することが可能な、集光用の回転放物面の反射鏡を有する遠距離加熱ハロゲンランプである。図２は、本実施形態における遠距離加熱装置１０を示す図である。遠距離加熱装置１０は、例えば、ハロゲンランプ１１と、回転放物面で形成された反射鏡１３とを備える。遠距離加熱装置１０は、ハロゲンランプ１１の放射する光を反射鏡１３で反射して検査対象物Ｔに放射する。遠距離加熱装置１０は、対象距離において平行光とみなせる光である加熱光を検査対象物Ｔに照射し、検査対象物Ｔを加熱する。遠距離加熱装置１０は、例えば、２０ｍ遠方に位置する検査対象物を加熱することが可能である。尚、遠距離加熱装置１０は、レーザーを用いて検査対象物Ｔを加熱するものであってもよい。

【0025】

図３は、本実施形態における遠距離加熱装置１０によってサンプル物体ＳＯを加熱した場合のサンプル物体ＳＯの赤外線画像の示す図である。サンプル物体ＳＯは、例えば、コンクリートで形成されている。このサンプル物体ＳＯは、試験用に生成された人工的な空洞を内部に備える。このサンプル物体ＳＯを撮像すると、撮像画像において、内部に空洞が位置する欠陥部と欠陥部以外の健全部とが表れる。図３に示すように、サンプル物体ＳＯの中央部に位置する欠陥部Ａの表面温度が、周囲の健全部の表面温度よりも高いことが分かる。

【0026】

図４は、このサンプル物体ＳＯの表面温度の時間的変化を示す図である。図４に示すように、サンプル物体ＳＯは、加熱により表面温度が上昇した後、表面温度が低下するが、この温度低下時における挙動が、欠陥部と、健全部とで互いに異なる。例えば、欠陥部の表面温度の低下速度は、健全部の表面温度の低下速度よりも遅い。このような表面温度の時間的変化の違いを把握することで、サンプル物体ＳＯの内部における欠陥の有無を検査することができる。

【0027】

撮像装置１２は、遠距離加熱装置１０によって加熱された検査対象物Ｔの表面の温度変化データおよび連続的な赤外線画像を取得する。撮像装置１２は、例えば、赤外線カメラである。

【0028】

センサ１４は、検査対象物Ｔの表面上における歪み、傾斜などの表面状態に関するデータ、検査対象物Ｔの表面との間の距離などを検出する。センサ１４は、例えば、三次元センサである。センサ１４により検出されたセンサ測定値は、撮像装置１２によって撮像された連続的な赤外線画像のどの点とどの点が対応しているかを正確に検知し、３次元の位置補正（歪み補正）を行うために利用される。

【0029】

検査装置１６は、撮像装置１２によって測定された検査対象物Ｔの表面の温度変化データおよび連続的な赤外線画像に基づいて、検査対象物Ｔの内部の欠陥の有無を検査するための検査画像を生成する。この場合、検査装置１６は、センサ１４によって測定されたセンサ測定値に基づいて画像の歪み補正を行う。即ち、検査装置１６は、センサ１４のセンサ検出値に基づいて、遠距離加熱装置１０、撮像装置１２、センサ１４、および検査装置１６が一体で移動するのに伴って撮像装置１２により連続的に撮像された赤外線画像を合成して検査画像を生成する。

【0030】

検査装置１６は、例えば、内部に備えられた記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、検査処理を実行するコンピュータ（制御コンピュータ）などである。尚、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコンなども含み、プログラムによって検査装置１６の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

【0031】

距離計１８は、移動装置２２の移動距離を測定する。距離計１８は、例えば、レーザー距離計などである。

【0032】

電源装置２０は、例えば、遠距離加熱装置１０、撮像装置１２、センサ１４、検査装置１６、距離計１８、および移動装置２２に対して電源を供給する。電源装置２０は、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などの二次電池、その他の電池である。

【0033】

移動装置２２は、遠距離加熱装置１０、撮像装置１２、センサ１４、検査装置１６、距離計１８、および電源装置２０を、検査対象物Ｔに沿って移動可能に搭載する。移動装置２２は、例えば、車輪２３と、移動台２４と、モータなどの動力源（図示しない）とを備える。

【0034】

図５は、本実施形態における検査システム１と検査対象物Ｔとの位置関係を示す図である。図５に示すように、遠距離加熱装置１０、撮像装置１２、センサ１４、検査装置１６、距離計１８、および電源装置２０を搭載した移動装置２２は、例えば、レール２６に沿って、移動方向Ｖに移動する。移動装置２２は、例えば、等速移動を行う。尚、移動装置２２が非等速移動を行うものである場合には、不適切データの除去、平均化などのデータ補正を行ってよい。

【0035】

遠距離加熱装置１０と、撮像装置１２と、センサ１４とは、移動方向Ｖに沿って、順に移動台２４上に配置されている。移動装置２２の移動に伴い、遠距離加熱装置１０と、撮像装置１２と、センサ１４とは、互いに同期しながら移動方向Ｖに移動する。この移動装置２２の移動に伴い、遠距離加熱装置１０は、検査対象物Ｔの検査領域Ｒを連続的に移動方向Ｖに沿って加熱する。撮像装置１２は、遠距離加熱装置１０によって加熱された検査対象物Ｔの検査領域Ｒの温度を連続的に移動方向Ｖに沿って測定する。また、センサ１４は、検査対象物Ｔの検査領域Ｒの表面状態などを連続的に移動方向Ｖに沿って測定する。

【0036】

図６は、本実施形態における検査システム１に含まれる検査装置１６の機能ブロック図である。撮像装置１２によって取得された検査領域Ｒの温度変化データおよび連続的な赤外線画像、センサ１４によって測定された検査対象物Ｔの検査領域Ｒのセンサ測定値、並びに、距離計１８によって測定された移動装置２２の移動距離データは、検査装置１６に入力される。検査装置１６は、これらのデータに基づいて、検査対象物Ｔの内部の欠陥の有無を検査するための検査画像を生成する。上記の検査システム１は、遠距離加熱装置１０から出力された加熱光が、検査対象物Ｔの表面に対して垂直に入射するように使用されてもよいし、検査対象物Ｔの表面に対して斜め方向から入射するように使用されてもよい。検査対象物Ｔの検査領域Ｒと遠距離加熱装置１０との間の距離は変化してもよい。

【0037】

検査装置１６は、例えば、画像処理部３０と、変換部３２と、制御部３４と、表示部３６と、記憶部Ｄ１とを備える。

【0038】

画像処理部３０は、距離計１８によって測定された移動装置２２の移動距離に基づいて、撮像装置１２から入力された検査領域Ｒの連続的な赤外線画像を合成し、検査領域Ｒの全体についての１枚の連続温度画像であるパノラマ温度画像（合成画像）を生成する。また、この場合、画像処理部３０は、センサ１４から入力されたセンサ測定値に基づく画像歪み補正を行う。これにより、画像処理部３０は、誤差±１画素の精度で、パノラマ温度画像を生成することが可能である。

【0039】

変換部３２は、画像処理部３０により生成されたパノラマ温度画像の各画素における温度−時間データに対して位相変換（フーリエ変換）を行って位相値と周波数との関係を示すデータを算出することで、１枚のパノラマ位相画像（位相画像）を生成する。位相画像とすることで、遠距離加熱装置１０の構造や検査対象物の表面状態に起因する不均一な加熱分布による検査結果への影響を低減することができ、温度画像よりも高精度な検査が可能となる。変換部３２は、例えば、高速フーリエ変換を行ってよい。以上の画像処理部３０および変換部３２により、検査装置１６は、連続的に撮像された赤外線画像を合成して合成画像を生成し、合成画像を位相変換した位相画像を検査画像として生成する。

【0040】

制御部３４は、例えば、所定の周波数における、変換部３２により生成されたパノラマ位相画像を表示部３６に表示するように制御する。検査システム１の利用者は、この表示部３６に表示されたパノラマ位相画像を参照することで、検査対象物Ｔの内部の欠陥などの有無を検査することができる。また、制御部３４は、検査装置１６に接続されたキーボードなどのユーザインターフェース（図示しない）を介して利用者が入力した周波数におけるパノラマ位相画像を、表示部３６に表示するように制御してもよい。

【0041】

表示部３６は、制御部３４の制御下において、所定の周波数におけるパノラマ位相画像を表示する。表示部３６は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などであってよい。

【0042】

記憶部Ｄ１は、撮像装置１２から入力された検査領域Ｒの温度変化データおよび連続的な赤外線画像、センサ１４から入力されたセンサ測定値、距離計１８から入力された移動装置２２の移動距離データ、画像処理部３０により生成されたパノラマ温度画像、変換部３２により生成されたパノラマ位相画像などを記憶する。記憶部Ｄ１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどで実現される。

【0043】

また、上記の検査装置１６の各機能部のうち一部または全部は、プロセッサがプログラム記憶部（図示しない）に記憶されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現されてよい。プログラムは、検査装置１６の作動開始時に予めインストールされていてもよいし、他のコンピュータからダウンロードされてよいし、コンパクトディスクなどの可搬型記憶媒体からインストールされてもよい。また、検査装置１６の各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

【0044】

（動作フロー）
次に、本実施形態の検査システム１の動作について説明する。図７は、本実施形態における検査システム１の検査処理を示すフローチャートである。

【0045】

まず、遠距離加熱装置１０は、移動装置２２の移動方向Ｖに沿う移動に伴い、検査対象物Ｔの検査領域Ｒに対して加熱光を連続的に照射し、検査対象物Ｔの検査領域Ｒを連続的に加熱し、距離加熱装置１０と同期して移動する（距離加熱装置１０と共に移動する）撮像装置１２は、遠距離加熱装置１０によって加熱された検査対象物Ｔの検査領域Ｒを連続的に撮像して、温度変化データおよび連続的な赤外線画像を取得し、遠距離加熱装置１０と同期して移動する（距離加熱装置１０と共に移動する）センサ１４は、検査対象物Ｔの検査領域Ｒの表面状態などを連続的に測定して、センサ測定値を取得（ステップＳ１０１）。撮像装置１２は、取得した温度変化データおよび連続的な赤外線画像を検査装置１６に出力する。センサ１４は、取得したセンサ測定値を検査装置１６に出力する。また、距離計１８は、移動装置２２の移動距離を測定して、移動距離データを取得し、検査装置１６に出力する。

【0046】

次に、検査装置１６の画像処理部３０は、距離計１８によって測定された移動装置２２の移動距離に基づいて、撮像装置１２から入力された検査領域Ｒの連続的な赤外線画像を合成し、検査領域Ｒの全体についての１枚のパノラマ温度画像を生成する（ステップＳ１０３）。この場合、画像処理部３０は、センサ１４から入力されたセンサ測定値に基づく画像歪み補正を併せて行う。

【0047】

次に、変換部３２は、画像処理部３０により生成されたパノラマ温度画像の各画素における温度−時間データに対して位相変換を行って位相値と周波数との関係を示すデータを算出することで、１枚のパノラマ位相画像を生成する（ステップＳ１０５）。

【0048】

次に、制御部３４は、所定の検査周波数におけるパノラマ位相画像を、表示部３６に表示させる（ステップＳ１０７）。検査システム１の利用者は、この表示部３６に表示されたパノラマ位相画像を参照することで、検査対象物Ｔの内部の欠陥などの有無を検査することができる。以上により、本フローチャートの処理を終了する。

【0049】

［実施例１］
上記の第１実施形態における検査システム１の動作を検証するために、遠距離加熱装置１０の熱源として集光反射鏡を備えた２ｋｗ出力のハロゲンランプを使用し、撮像装置１２として赤外線カメラ（ＦＬＩＲ Ａ３１５，検出波長７．５〜１３μｍ）を使用し、遠距離加熱装置１０から４．３ｍ離れたコンクリート壁面（検査対象物Ｔ）に対する連続移動検査を行った。本実施例では、検査対象物Ｔの表面の約５ｍの距離を１０ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で検査し、検査中の温度データはサンプリング周波数１Ｈｚの条件で取得した。図８は、本実施例における遠距離加熱装置１０が検査対象物Ｔを加熱している状態を示す図である。

【0050】

図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃは、本実施例における撮像装置１２によって連続的に撮像された加熱後の検査対象物Ｔの赤外線画像を示す図である。画像処理部３０は、このような連続的な赤外線画像を合成し、検査領域Ｒの全体についての１枚のパノラマ温度画像を生成する。

【0051】

図１０Ａは、本実施例における撮像装置１２によって撮像された検査対象物Ｔのパノラマ温度画像（加熱後７０秒経過時）を示す図である。撮像装置１２による実際の加熱範囲は、図８に示すように、例えば、直径約１ｍの円形領域であるが、連続移動後の画像を合成したことにより、加熱領域（図１０Ａ中の明るく表示されている領域）が筋状に表示されていることが分かる。一方、加熱中心からの距離に伴う加熱分布の存在により生じた温度差の大きなコントラストにより、このパノラマ温度画像では検査対象物Ｔ内で生じた小さな温度差などの検出は困難であることが分かる。

【0052】

図１０Ｂは、図１０Ａに示すパノラマ温度画像を位相変換することにより得られたパノラマ位相画像を示す図である。このパノラマ位相画像では、図１０Ａに示すパノラマ温度画像で見られた加熱分布に伴う大きなコントラストが低減され、検査対象物Ｔの表面や内部状態に依存して生じた小さな位相値変化の確認が容易となっていることが分かる。このようなパノラマ位相画像を生成することで、検査対象物Ｔの内部の欠陥などの有無を検査することができる。

【0053】

以上において説明した本実施形態によれば、検査対象物に対して広範囲かつ高精度に検査を行うことができる。また、センサの検出値に基づいて、撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して検査画像を生成することで、大面積の検査対象物を高精度かつ高効率で検査することができる。また、遠方に位置する検査対象物の検査を行うことができる。

【0054】

［第２実施形態］
以下、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と比較して、第２の実施形態は、検査装置がパノラマ位相画像から検査に有効な位相画像範囲を抽出する点が異なる。このため、構成などについては第１の実施形態で説明した図および関連する記載を援用し、詳細な説明を省略する。

【0055】

（システム構成）
図１１は、本実施形態における検査システム２に含まれる検査装置１７の機能ブロック図である。位相画像を用いた検査では、遠距離加熱装置１０による加熱範囲の中央付近では加熱分布の影響を低減することが可能であるが、ある範囲を超えると位相値が大きく変化し欠陥検出が困難となる場合がある。即ち、検査対象物Ｔにおいて、遠距離加熱装置１０により加熱光を照射した範囲の温度は、その後低下していくが、照射した範囲から離れた領域では温度が逆に上昇する場合がある。欠陥の有無を検査するためには、温度が低下していく範囲の温度データを選別して利用する必要がある。このため、本実施形態の検査装置１７は、第１実施形態における検査装置１６と比較して、以下の機能を有する抽出部３８をさらに備えている。

【0056】

抽出部３８は、検査に有効な位相画像範囲を抽出する。抽出部３８は、例えば、画像処理部３０によって生成されたパノラマ温度画像の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係を、加熱終了時刻における温度（各画素における温度の最大値）で正規化する。次に、抽出部３８は、正規化後のデータに対する最小二乗近似から一次近似式を算出し、その傾きが負となる範囲を算出する。抽出部３８は、この傾きが負となる範囲に相当するパノラマ位相画像を有効な位相画像範囲として抽出する。即ち、抽出部３８は、パノラマ温度画像（合成画像）の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係に基づいて、検査画像の有効な範囲を抽出する。

【0057】

（有効な位相画像範囲の抽出方法の検証）
上記の有効な位相画像範囲の抽出方法について、その効果の解析的な検討を行った。図１２Ａは、有限差分法解析により得られたサンプル物体ＳＯに対する加熱後の温度分布を示す図である。この図１２Ａに示す温度分布は、サンプル物体ＳＯとしてコンクリートを用いた場合の例である。上記の有限差分法解析では加熱分布として標準偏差５０ｍｍのガウス分布状の加熱を行った場合を想定しており、加熱中心の最大入力熱量は５００Ｗとした。図１２Ａは、図中左下を加熱中心とした１／４モデルの計算結果を示している。この加熱条件にて１００秒間の加熱を行い、その後、サンプリング周波数１Ｈｚの条件で２０４８秒間の温度変化データを算出した。さらに、得られた温度データに対して、赤外線画像取得時の温度ノイズを再現する為、標準偏差０．０６５℃の正規分布に従った乱数を疑似ノイズとして付加している。

【0058】

図１２Ｂは、図１２Ａの横軸に沿った加熱終了直後の温度値の分布を示す図である。一方、図１３Ａは、図１２Ａの温度画像の各画素における温度−時間データに対して位相変換を行って位相値と周波数との関係を示すデータを算出することで得られた位相画像を示す図である。図１３Ｂは、図１３Ａの横軸に沿った位相値の分布を示す図である。

【0059】

図１３Ｂに示すように、位相データでは加熱中心に近い一定の範囲（図中の破線で囲まれた範囲）でノイズの影響が小さく、かつ位相値がおおよそ一定になることが分かる。この範囲を利用することで、加熱分布の影響が低減された条件での検査が可能となると考えられる。一方、加熱中心から離れると、ある点から位相値が大きく変化することが分かる。これは位相変換前の温度値がノイズと同程度に小さくなることにより、ノイズの影響が位相データに反映されたためである。このため、加熱時の温度分布およびノイズの影響を回避しながら検査を行うために、抽出部３８は、図１３Ｂ中の破線で囲まれた範囲を有効な位相画像範囲として抽出する。

【0060】

図１４は、図１２Ａに示す温度データから検査に有効な位相画像範囲を抽出した結果を示す図である。図１４における黒色で表示された範囲が抽出された位相画像範囲を示す。図１４と図１３Ａとを比較すると、図１４に示す抽出された範囲が、図１３Ａに示す位相画像における位相値がおおよそ一定となる範囲（図１３Ｂにおいて破線で囲まれた範囲）と一致していることが確認できる。以上により、上記の有効な画像範囲の抽出が有効であることが分かる。

【0061】

図１５Ａは、本実施形態における撮像装置１２によって撮像された他のサンプル物体の赤外線画像を示す図である。サンプル物体は、その内部に欠陥Ｃを含んでいる。尚、検査対象物Ｔには、欠陥Ｃの存在を実際に確認するための穴部Ｘが設けられている。

【0062】

図１５Ｂは、図１５Ａに示す温度画像に対して上記の抽出処理を適用し、位相画像へ変換した場合の有効な位相画像範囲を示す図である。図１５Ｂにおける黒色で表示された範囲が検査に有効な位相画像範囲を示す。図１５Ｃは、図１５Ａに示す温度画像を位相変換することにより得られた位相画像を示す図である。図１５Ｃに示す位相画像の内、図１５Ｂに示す有効な位相画像範囲の位相画像を用いることで高精度な検査を行うことができる。

【0063】

（動作フロー）
次に、本実施形態の検査システム２の動作について説明する。図１６は、本実施形態における検査システム２の検査処理を示すフローチャートである。

【0064】

まず、遠距離加熱装置１０は、移動装置２２の移動方向Ｖに沿う移動に伴い、検査対象物Ｔの検査領域Ｒに対して加熱光を連続的に照射し、検査対象物Ｔの検査領域Ｒを連続的に加熱し、距離加熱装置１０と同期して移動する撮像装置１２は、遠距離加熱装置１０によって加熱された検査対象物Ｔの検査領域Ｒを連続的に撮像して、温度変化データおよび連続的な赤外線画像を取得し、遠距離加熱装置１０と同期して移動するセンサ１４は、検査対象物Ｔの検査領域Ｒの表面状態などを連続的に測定して、センサ測定値を取得（ステップＳ２０１）。撮像装置１２は、取得した温度変化データおよび連続的な赤外線画像を検査装置１７に出力する。センサ１４は、取得したセンサ測定値を検査装置１７に出力する。また、距離計１８は、移動装置２２の移動距離を測定して、移動距離データを取得し、検査装置１７に出力する。

【0065】

次に、検査装置１７の画像処理部３０は、距離計１８によって測定された移動装置２２の移動距離に基づいて、撮像装置１２から入力された検査領域Ｒの連続的な赤外線画像を合成し、検査領域Ｒの全体についての１枚のパノラマ温度画像を生成する（ステップＳ２０３）。この場合、画像処理部３０は、センサ１４から入力されたセンサ測定値に基づく画像歪み補正を併せて行う。

【0066】

次に、変換部３２は、画像処理部３０により生成されたパノラマ温度画像の各画素における温度−時間データに対して位相変換を行って位相値と周波数との関係を示すデータを算出することで、１枚のパノラマ位相画像を生成する（ステップＳ２０５）。

【0067】

次に、抽出部３８は、画像処理部３０によって生成されたパノラマ温度画像の各画素において加熱後の経過時間と表面温度との関係を、加熱終了時刻における温度（各画素における温度の最大値）で正規化する（ステップＳ２０７）。

【0068】

次に、抽出部３８は、正規化後のデータに対する最小二乗近似から一次近似式を算出し、その傾きを取得する（ステップＳ２０９）。さらに、抽出部３８は、取得した傾きが負となる範囲を算出し、この傾きが負となる範囲に相当するパノラマ位相画像を有効な位相画像範囲として抽出する（ステップＳ２１１）。

【0069】

次に、制御部３４は、所定の検査周波数における、抽出部３８により抽出された有効な位相画像範囲のパノラマ位相画像を表示部３６に表示させる（ステップＳ２１３）。検査システム２の利用者は、この表示部３６に表示されたパノラマ位相画像を参照することで、検査対象物Ｔの内部の欠陥の有無を検査することができる。以上により、本フローチャートの処理を終了する。

【0070】

［実施例２］
上記の第２実施形態における検査システム２の動作を検証するために、上記の実施例１と同じ遠距離加熱装置１０および撮像装置１２を使用し、同一条件下にてコンクリート壁面（検査対象物Ｔ）に対する連続移動検査を行った。図１７Ａは、本実施例における撮像装置１２で撮像された検査対象物Ｔのパノラマ温度画像（加熱後７０秒経過時）を示す図である。

【0071】

図１７Ｂは、図１７Ａに示すパノラマ温度画像の各画素の温度データに対して上記の抽出処理を適用して有効な位相画像範囲の選定を行った結果である（図１７Ｂにおける黒色で表示された範囲が検査に有効な位相画像範囲を示す）。これより、図１７Ｂに示す画像内のほぼすべての範囲が検査に有効であることが分かる。

【0072】

図１７Ｃは、図１７Ａに示すパノラマ温度画像の有効な位相画像範囲を位相変換することにより得られたパノラマ位相画像を示す図である。尚、本実施例では、図１７Ｂに示す画像内のほぼすべての範囲が検査に有効であるため、図１７Ａに示すパノラマ温度画像の全体を位相変換したパノラマ位相画像を検査に利用することができる。このようなパノラマ位相画像を生成することで、検査対象物Ｔの内部の欠陥などの有無を検査することができる。

【0073】

以上において説明した本実施形態によれば、検査対象物に対して広範囲かつ高精度に検査を行うことができる。また、センサの検出値に基づいて、撮像装置により連続的に撮像された赤外線画像を合成して検査画像を生成することで、大面積の検査対象物を高精度かつ高効率で検査することができる。また、遠方に位置する検査対象物の検査を行うことができる。

【0074】

また、パノラマ温度画像の各画素における加熱後の経過時間と表面温度との関係に基づいて、検査に有効な範囲を抽出することで、検査精度を向上させることができる。

【0075】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせなどは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求などに基づき種々変更可能である。

【符号の説明】

【0076】

１，２……検査システム、１０……遠距離加熱装置（加熱装置）、１２……撮像装置、１４……センサ、１６，１７……検査装置、１８……距離計、２０……電源装置、２２……移動装置、２６……レール、３０……画像処理部、３２……変換部、３４……制御部、３６……表示部、３８……抽出部、Ｄ１……記憶部、Ｔ……検査対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】