特許 6568691 探傷対象物の内部欠陥を検出する探傷システム、及び探傷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6568691

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】探傷対象物の内部欠陥を検出する探傷システム、及び探傷方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/72 20060101AFI20190819BHJP

【ＦＩ】

   G01N25/72 A

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-35592(P2015-35592)

(22)【出願日】2015年2月25日

(65)【公開番号】特開2016-156733(P2016-156733A)

(43)【公開日】2016年9月1日

【審査請求日】2018年1月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】391021385

【氏名又は名称】株式会社ＫＪＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】羽深 嘉郎

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 真

(72)【発明者】

【氏名】西谷 豊

(72)【発明者】

【氏名】福井 涼

【審査官】 野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５２７７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２２０８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２７４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４７７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１２０６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２０１１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−００８７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０００８２１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２５／００−７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定速度で相対移動する探傷対象物を所定の加熱位置で連続的に加熱する加熱部と、
前記加熱位置から相対移動方向の下流側に間隔を開けて配置され、前記相対移動方向に対して直交する第一方向に対して撮影範囲の縦方向又は横方向が平行となるように設置され、前記探傷対象物を周期的に撮影することによって、熱量の分布を表した複数の熱画像を取得する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラによって撮影された前記複数の熱画像の前記第一方向に沿った少なくとも１つの同一列ごとに、前記複数の熱画像のそれぞれが有する前記第一方向の線状の熱量群を抽出し、前記同一列ごとに前記線状の熱量群をその直交方向に時系列で連ねてパノラマ画像を生成する制御部と、
を備える探傷システム。

【請求項2】

表示部を更に備え、
前記制御部が、生成した前記パノラマ画像を前記表示部に表示させる
請求項１に記載の探傷システム。

【請求項3】

所定速度で相対移動する探傷対象物を所定の加熱位置で連続的に加熱する加熱ステップと、
前記加熱位置から相対移動方向の下流側に間隔を開けて配置されるとともに前記相対移動方向に対して直交する第一方向に対して撮影範囲の縦方向又は横方向が平行となるように設置された赤外線カメラにより、前記探傷対象物を周期的に撮影することによって、熱量の分布を表した複数の熱画像を取得する取得ステップと、
前記赤外線カメラによって撮影された前記複数の熱画像の前記第一方向に沿った少なくとも１つの同一列ごとに、前記複数の熱画像のそれぞれが有する前記第一方向の線状の熱量群を抽出し、前記同一列ごとに前記線状の熱量群をその直交方向に時系列で連ねてパノラマ画像を生成する生成ステップと、
を含む探傷方法。

【請求項4】

前記生成ステップにて生成した前記パノラマ画像を表示部に表示させる表示ステップ
を更に含む請求項３に記載の探傷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、探傷対象物の温度を測定することによって、探傷対象物の内部に生じている傷や剥離等の欠陥を検出する探傷技術に関する。

【背景技術】

【0002】

非破壊検査によって探傷対象物の内部に生じている欠陥を検出する方法の一つに赤外線サーモグラフィ法がある。この赤外線サーモグラフィ法では、熱源によって探傷対象物表面を加熱し、その後の表面温度を赤外線カメラ等で測定する。内部に欠陥が存在する場合には、内部へと伝播する熱の流れが変化するため、表面に局所的な温度変化が発生する。この温度変化を検出することで、探傷対象物の内部に生じている欠陥を検出できる。

【0003】

例えば、特許文献１に記載された探傷方法では、次の手順で探傷対象物（検査対象物）の欠陥を検出し、表示している。まず、探傷対象物の表面をパルス加熱し、設定時間において、設定されたサンプリング周波数で、加熱後の探傷対象物の複数の部分の表面温度を検出する。これにより、加熱してからの経過時間と表面温度との関係を示すデータをセル毎（画素毎）に取得する。表面の熱画像の変化から欠陥を検出し検査することが可能であるが、さらに、取得したデータに対してフーリエ変換を行い、周波数と位相との関係を示すデータに変換する。変換したデータから、測定した時間とサンプリング周波数で決定される周波数に対するセル毎の位相値が求められる。この位相値から前記フーリエ変換した周波数毎の位相画像を生成し、表示部で表示する。この位相画像では、探傷対象物内部の欠損の有無によって位相値が変化するので、位相画像に基づき探傷対象物内部の欠損を検出及び表示できる。そして、熱画像よりも、深い欠陥や雑音の少ない像にすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−２４７７１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された探傷方法では、静止状態の探傷対象物を対象にしている。従って、移動する探傷対象物に適用すると、表面温度を検出したい部分のみならず隣接する部分の表面温度を拾ってしまうなど不要な信号やノイズが増えて位相解析ができないという問題があった。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、探傷対象物が相対移動する場合においても、探傷対象物の内部欠陥を表示できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前述の目的を達成するため、本発明に係る探傷システムは、所定速度で相対移動する探傷対象物を所定の加熱位置で連続的に加熱する加熱部と、前記加熱位置から相対移動方向の下流側に間隔を開けて配置され、前記相対移動方向に対して直交する第一方向に対して撮影範囲の縦方向又は横方向が平行となるように設置され、前記探傷対象物を周期的に撮影することによって、熱量の分布を表した複数の熱画像を取得する赤外線カメラと、前記赤外線カメラによって撮影された前記複数の熱画像の前記第一方向に沿った少なくとも１つの同一列ごとに、前記複数の熱画像のそれぞれが有する前記第一方向の線状の熱量群を抽出し、前記同一列ごとに前記線状の熱量群をその直交方向に時系列で連ねてパノラマ画像を生成する制御部と、を備える。

【0008】

好ましくは、前記探傷システムが表示部を更に備え、前記制御部が、生成した前記パノラマ画像を前記表示部に表示させる。

【0009】

以上の探傷システムでは、移動する探傷対象物について、表面からの深さが異なる内部欠陥を表示できる。

【0010】

また、加熱後（すなわち、加熱位置から一定時間経過した後）の探傷対象物の熱量を示すパノラマ画像が得られる。そして、このパノラマ画像により、移動する探傷対象物について、およその深さ一定部分の欠陥を表示できる。

【0015】

また、本発明に係る探傷方法は、所定速度で相対移動する探傷対象物を所定の加熱位置で連続的に加熱する加熱ステップと、前記加熱位置から相対移動方向の下流側に間隔を開けて配置されるとともに前記相対移動方向に対して直交する第一方向に対して撮影範囲の縦方向又は横方向が平行となるように設置された赤外線カメラにより、前記探傷対象物を周期的に撮影することによって、熱量の分布を表した複数の熱画像を取得する取得ステップと、前記赤外線カメラによって撮影された前記複数の熱画像の前記第一方向に沿った少なくとも１つの同一列ごとに、前記複数の熱画像のそれぞれが有する前記第一方向の線状の熱量群を抽出し、前記同一列ごとに前記線状の熱量群をその直交方向に時系列で連ねてパノラマ画像を生成する生成ステップと、を含む。

【0016】

好ましくは、前記探傷方法が、前記生成ステップにて生成した前記パノラマ画像を表示部に表示させる表示ステップを更に含む。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、探傷対象物が相対移動する場合においても、探傷対象物の内部欠陥を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る探傷システムの一実施形態を示す図であり、（ａ）はシステム全体を示す概略図、（ｂ）は記憶部に設けられる記憶領域を示す説明図である。

【図2】赤外線カメラのＸ方向の視野と探傷対象物の移動方向の説明に供する平面図である。

【図3】撮影で取得される熱画像（フレーム）を示す説明図である。

【図4】熱画像とセル（画素）の関係を示す説明図である。

【図5】図１の探傷システムにおける探傷処理手順を示すフローチャートである。

【図6】探傷対象物に対するハロゲンライトによる加熱範囲と赤外線カメラによる撮影範囲を説明する図である。

【図7】加熱位置と熱量取得位置を説明する図である。

【図8】探傷対象物が赤外線カメラのカメラ軸に対して垂直に設置された場合の熱量取得の説明に供する図であり、（ａ）は熱量取得位置における赤外線カメラの視野内を移動する抽出点を示す概略図、（ｂ）は抽出点における熱量の温度変化を示すグラフ、（ｃ）は赤外線カメラと探傷対象物との位置関係とそのときの視野内を移動する抽出点とを示す概略図である。

【図9】探傷対象物が赤外線カメラのカメラ軸に対して斜めに設置された場合の熱量取得の説明に供する図であり、（ａ）は熱量取得位置における赤外線カメラの視野内を移動する抽出点を示す概略図、（ｂ）は抽出点における熱量の温度変化を示すグラフ、（ｃ）は赤外線カメラと探傷対象物との位置関係とそのときの視野内を移動する抽出点とを示す概略図である。

【図10】赤外線カメラの視野内における抽出点の軌跡を表す重ね合わせ画像と、重ね合わせ画像を構成する複数の熱画像と、抽出点の温度変化との関係を示す概念図である。

【図11】他の実施形態における探傷処理を説明する図であり、（ａ）は熱量取得位置で取得される熱量群を示す概念図、（ｂ）は当該熱量群の温度による連続等温線を示す模式図である。

【図12】他の実施形態における探傷処理を説明する図であり、（ａ）は複数の熱量取得位置で取得される熱量群を示す概念図、（ｂ）は当該各熱量群の温度による連続等温線を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）に示す探傷システム１０は、赤外線カメラ１１と、ハロゲンライト１２と、制御装置１３とを有している。

【0023】

赤外線カメラ１１は、探傷対象物Ｚ等の被写体を撮影し、この被写体の表面から発せられる赤外線エネルギーを検出し、熱画像ＦＬ（図３，図４等参照）として視覚化するための装置である。この赤外線カメラ１１から出力された熱画像ＦＬのデータは制御装置１３に入力され、制御部１６で熱量が求められ、表面温度に変換される。熱画像ＦＬのデータは、探傷対象物Ｚから発せられる熱量に相当する。このため、赤外線カメラ１１は、制御装置１３の制御部１６と共に熱量取得部を構成する。また、制御部１６は、詳細は後述するが、探傷対象物Ｚ上に任意に設定される抽出点Ｐ１（図７，図８等参照）の当該探傷対象物Ｚの相対移動に伴う位相を解析する位相解析部位相解析部としても機能する。

【0024】

例示した赤外線カメラ１１では、視野（撮影範囲）内の赤外線エネルギーを光学系によって集め、赤外線検出素子に入力する。赤外線検出素子では、入力された赤外線エネルギーをその強度に応じた電気信号に変換して出力する。すなわち、赤外線検出素子は、視野内をマトリクス状（行列状）に分割し、分割単位（セル）毎の電気信号を、熱画像ＦＬのデータとして出力する。ここで、被写体から放出される熱量が多いほど、被写体の表面から発せられる赤外放射が大きくなり、赤外線検出素子から出力される電気信号の値（例えば電圧値）が大きくなる。

【0025】

ここで、図２及び図４に示すように、探傷対象物Ｚの移動速度をＶ、赤外線カメラ１１から探傷対象物Ｚまでの距離をＬ、赤外線カメラ１１の撮影周波数をＦ、赤外線カメラ１１における探傷対象物Ｚの移動方向（視野におけるＸ方向）の画角をθ、赤外線カメラ１１におけるＸ方向の視野をＡ₀、視野Ａ₀におけるＸ方向の画素数をＮ、Ｘ方向と直交するＹ方向の視野をＢ₀、視野Ｂ₀におけるＸ方向のセル数（画素数）をＮ、Ｙ方向のセル数（画素数）をＭとする。

【0026】

この場合、Ｘ方向の視野Ａ₀は２×Ｌ×ｔａｎ（θ／２）で表すことができる。そして、セルＣが正方形であることから、Ｙ方向の視野Ｂ₀はＡ₀／Ｎ×Ｍで表すことができる。また、１つのセルＣあたりの視野（検出幅）△はＡ₀／Ｎで表すことができる。そして、この赤外線カメラ１１では、図３に示すような時系列の熱画像ＦＬを、例えば１秒あたり５０枚（撮影周波数Ｆ＝５０Ｈｚ；０．０２秒間隔）の速度で取得できる。

【0027】

図４に示すように、熱画像ＦＬでは、セルＣがマトリクス状に配置され、かつ、温度（熱量）に応じた色がセルＣ毎に設定されている。そして、赤外線カメラ１１や表示部１８における熱画像ＦＬの表示は、熱量に応じた値を示すセルＣの出力に応じ、各セルＣに色を付すことで行われる。本実施形態の赤外線カメラ１１では、Ｘ方向にＮ個（例えば３２０個）であってＹ方向にＭ個（例えば２４０個）のセルＣが配置された熱画像ＦＬが撮影される。なお、熱画像ＦＬを構成するセル数（画素数）や赤外線カメラ１１の撮影周波数Ｆは適宜設定できる。

【0028】

図１（ａ）に示すように、ハロゲンライト１２は加熱部に相当し、例えば連続的な発光によって探傷対象物Ｚの表面を加熱する。具体的に、本実施形態では、定格出力が１ｋｗのハロゲンライト１２を用いる場合について説明するが、本発明はこれに限ることはない。ハロゲンライト１２による発光は、探傷対象物Ｚを表面から加熱するものであるため、加熱部としては、ハロゲンライト１２以外の光源（キセノンランプ、レーザ光等）を用いても良い。そして、ハロゲンライト１２や他の種類の光源の発光制御は、制御装置１３によって行っても良いし、手動で行っても良い。連続発光のキセノンランプも、パルスの間隔が狭いもの等が使用できる。

【0029】

制御装置１３は、赤外線カメラ１１やハロゲンライト１２の動作を制御すると共に、赤外線カメラ１１からの熱画像ＦＬのデータを加工して表示するものである。この制御装置１３は、例えばパーソナルコンピュータによって構成されるものであり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１４や、記憶部１５を有する制御部１６と、マウス・タッチパネル・キーボード等によって構成される入力部１７と、各種ディスプレイによって構成される表示部１８とを有している。

【0030】

ＣＰＵ１４は、記憶部１５に記憶されたコンピュータプログラムを読み込み、このコンピュータプログラムや入力部１７からの操作信号に従って動作する。ＣＰＵ１４の動作により、制御部１６は、赤外線カメラ１１の動作を制御したり、熱画像ＦＬのデータに基づく各種の演算を行って演算結果を表示部１８に表示させたりする。

【0031】

記憶部１５は、コンピュータプログラムや各種のデータを記憶する部分であり、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ソリッドステートドライブ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びフラッシュメモリ等の書き込み及び読み出しが可能な記憶素子が用いられる。

【0032】

図１（ｂ）に示すように、記憶部１５の一部領域は、プログラム記憶領域１５ａ、探傷プログラム記憶領域１５ｂ、パラメータ記憶領域１５ｃ、熱画像記憶領域１５ｄ、重ね合わせ画像記憶領域１５ｅ、時間−温度データ記憶領域１５ｆ、周波数−位相データ記憶領域１５ｇ、及び位相画像記憶領域１５ｈとして用いられている。

【0033】

プログラム記憶領域１５ａには、赤外線カメラ１１、ハロゲンライト１２、及び制御装置１３の組を、探傷システム１０として機能させるためのコンピュータプログラムが記憶されている。探傷プログラム記憶領域１５ｂには、後述する熱画像ＦＬに基づき、判定条件を参照するなどして制御部１６に自動的な検査及び判定を行わせる場合に、必要とされるコンピュータプログラムが記憶されている。

【0034】

パラメータ記憶領域１５ｃには、探傷処理において必要とされる各種パラメータが記憶される。例えば、被写体までの距離Ｌ、Ｘ方向の視野Ａ₀、Ｙ方向の視野Ｂ₀、探傷対象物Ｚの移動速度Ｖ、Ｘ方向のセル数Ｎ、Ｙ方向のセル数Ｍ、撮影周波数Ｆ、１セルあたりの視野△が記憶される。このとき、移動速度Ｖは、赤外線カメラ１１による撮影時におけるカメラ軸とのなす角度なども含んでいる。また、赤外線カメラ１１による撮影時の解像度（Ｎ、Ｍ）やハロゲンライト１２の動作内容（発光時間や強度，探傷対象物Ｚの加熱条件）も記憶される。熱画像記憶領域１５ｄには、赤外線カメラ１１から出力された時系列の熱画像ＦＬが記憶される。さらに、任意に設定される抽出点のカメラ視野内の移動軌跡も予め分かっている場合には記憶される（抽出点Ｐ１の移動軌跡を画像解析により求めることも可能である）。

【0035】

また、詳細は後述するが、重ね合わせ画像記憶領域１５ｅには、時系列の熱画像ＦＬを順次重ね合わせた重ね合わせ画像が記憶される。時間−温度データ記憶領域１５ｆには、重ね合わせ画像について取得したセルＣ毎の時間と温度の関係を示すデータが記憶される。周波数−位相データ記憶領域１５ｇには、時間−温度データをフーリエ変換することで取得される、周波数と位相の関係を示す周波数−位相データが記憶される。位相画像記憶領域１５ｈには、周波数−位相データに基づいて生成された位相画像（設定された周波数における等位相画像による位相画像）が記憶される。

【0036】

ここで、熱量取得部である赤外線カメラ１１及び制御部１６は、設定された撮影周波数Ｆに基づいて、熱量取得位置を含む撮影範囲ＭＶを所定時間間隔で撮影することで、撮影範囲ＭＶ内を移動する加熱後の探傷対象物Ｚにおける撮影範囲ＭＶ全体の熱量を時系列で示す複数の熱画像ＦＬとして取得する。また、位相解析部としての制御部１６は、複数の熱画像ＦＬに基づいて得られ、探傷対象物Ｚ上に任意に設定される抽出点Ｐ１が撮影範囲ＭＶ内を移動する軌跡を示す座標データと、抽出点Ｐ１の軌跡における各地点での温度データと、から求められる抽出点Ｐ１の移動に伴う時系列の温度変化データをフーリエ変換し、探傷対象物Ｚ上における抽出点Ｐ１の温度および時間の変化を示す周波数−位相データを取得する。そして、表示部１８は、その周波数−位相データに基づく、抽出点Ｐ１の軌跡における等温度値の画像または等位相値の画像によって、探傷対象物Ｚの内部に存在する欠陥を表示する。

【0037】

次に、図５のフローチャートを参照し、前述した構成を有する探傷システム１０での探傷処理について説明する。なお、以下の探傷処理では、探傷対象物Ｚ上に熱量測定のための抽出点Ｐ１を任意に設定し、この抽出点Ｐ１について赤外線カメラ１１で撮影した熱画像ＦＬに基づいて位相解析する等して、熱量を継続的に監視する。これにより、相対移動する探傷対象物Ｚについて、内部に存在する欠陥を表示可能とするが、一例であってこれに限るものではない。例えば、抽出点Ｐ１は複数（抽出点Ｐ１，Ｐ２）であっても良い。また、抽出点Ｐ１の替わりに、後述のラインセンサを用いて相対移動方向（図６等のＸ方向）と直交する鉛直方向（図６等のＹ方向）に延在するライン状に熱量を測定するようにしても良い。

【0038】

まず、探傷システム１０では、最初にパラメータが設定される（Ｓ１）。この設定処理では、赤外線カメラ１１による撮影時の解像度、撮影周波数Ｆ、ハロゲンライト１２の出力等が操作者によって設定される。例えば、これらのパラメータの入力を促す画面が表示部１８に表示され、入力部１７の操作によって必要なパラメータが入力される。設定されたパラメータについては、記憶部１５のパラメータ記憶領域１５ｃに記憶される。なお、探傷対象物Ｚの移動方向，速度などが不明の場合は、移動の初期にその速度，方向を画像内の動きから認識するか、赤外線カメラ１１とは別の検出器で読み込むこととする。

【0039】

必要なパラメータが設定されると、探傷対象物Ｚの表面が加熱される（Ｓ２）。この場合、ハロゲンライト１２の発光によって放出された熱により、移動中の探傷対象物Ｚが連続的に加熱される。具体的には図６に示すように、ハロゲンライト１２からの連続光を所定の加熱範囲ＨＴに照射させることで、速度Ｖで移動中の探傷対象物Ｚの表面が加熱される。同図に示すように、この加熱範囲ＨＴは、赤外線カメラ１１による撮影範囲ＭＶから、探傷対象物Ｚの移動方向の上流側へ所定間隔空けた場所に定められている。

【0040】

探傷対象物Ｚが移動していることから、図７に示すように、時刻Ｔ０で加熱された抽出点Ｐ１は、時刻Ｔ１にて間隔Ｗ１だけ下流側に移動し、赤外線カメラ１１におけるＸ方向の視野Ａ₀の上流端の位置に達する。また、この抽出点Ｐ１は、時刻Ｔ２にて間隔Ｗ２だけ下流側に移動し、赤外線カメラ１１におけるＸ方向における視野Ａ₀の中央の位置（Ａ₀／２）に達する。さらに、この抽出点Ｐ１は、時刻Ｔ３にて間隔Ｗ３だけ下流側に移動し、赤外線カメラ１１における視野Ａ₀の下流端の位置に達する。

【0041】

探傷対象物Ｚが加熱されると、熱画像ＦＬの取得・記憶処理が行われる（Ｓ３）。この処理において、赤外線カメラ１１は、撮影周波数Ｆで撮影を行うことにより、撮影範囲ＭＶの熱画像ＦＬを時系列で生成する。これにより、図３及び図１０に示すように、撮影周波数Ｆで決まる時系列の熱画像ＦＬ（ｔ１）〜ＦＬ（ｔｎ）が取得される。これらの熱画像ＦＬ（ｔ１）〜ＦＬ（ｔｎ）では、熱画像ＦＬが取得される毎に、探傷対象物Ｚにおける抽出点Ｐ１が所定の移動ピッチでＸ方向へ移動していることがわかる。また、制御部１６は、赤外線カメラ１１から順次送信されてくる熱画像ＦＬを受信し、記憶部１５の熱画像記憶領域１５ｄに記憶させる。この熱画像ＦＬの取得・記憶処理は、図８（ａ）に示すように、探傷対象物Ｚの検査対象部分である抽出点Ｐ１が、撮影範囲ＭＶ（赤外線カメラ１１の視野Ａ₀）を通過するまで継続して行われる。

【0042】

探傷対象物Ｚの抽出点Ｐ１，Ｐ２について熱画像ＦＬを取得して記憶すると、制御部１６は、記憶された複数の熱画像ＦＬを撮影された時系列に準じて重ね合わせることで、図８（ｃ）及び図１０に示すような重ね合わせ画像を取得し、記憶部１５の重ね合わせ画像記憶領域１５ｅに記憶させる（Ｓ４）。この処理は、制御部１６によって行われる。このため、制御部１６は、重ね合わせ画像を取得する重ね合わせ画像取得部に相当する。

【0043】

重ね合わせ画像が記憶されると、制御部１６は、この重ね合わせ画像（熱画像ＦＬ（ｔ１）〜ＦＬ（ｔｎ））を表示部１８に表示させる。これにより、探傷システム１０の操作者等は、探傷対象物Ｚの蓄熱状態を表示部１８で視認できる。そして、探傷対象物Ｚの内部に欠陥が存在してれば、その部分の色が他の部分の色よりも異なって表示されるため、操作者等は欠陥の有無を判定できる。具体的に、探傷対象物Ｚの内部に欠損が存在する場合、ハロゲンライト１２から放出された熱が欠損の位置で蓄積される。このため、欠損部分では、欠損が存在しない部分に比べて熱量が上昇する。従って、熱量の変化に基づき、探傷対象物Ｚの内部における欠損を表示できる。また、欠損の有無を判定できる。

【0044】

次に、重ね合わせ画像に基づいて、探傷対象物Ｚの内部に存在する欠陥を検出するための一連の処理（探傷処理）が行われる。この探傷処理は、次に説明するＳ５〜Ｓ１０の処理からなっている。この探傷処理では、まず移動軌跡の算出処理を行う（Ｓ５）。この処理において制御部１６は、重ね合わせ画像記憶領域１５ｅから重ね合わせ画像を読み出し、この重ね合わせ画像に基づいて抽出点Ｐ１が探傷対象物Ｚ上の撮影範囲ＭＶ（赤外線カメラ１１の視野Ａ₀）内を移動した軌跡を示す座標データを求める。このとき、座標データは、図１０に示すような撮影範囲ＭＶとしての視野Ａ₀，Ｂ₀全体を表す重ね合わせ画像から求められ、当該画像内に抽出点Ｐ１の軌跡を示す位置データおよび時間データから構成される。

【0045】

次に、制御部１６は、抽出点Ｐ１の移動に伴う時間−温度データの取得・記憶処理を行う（Ｓ６）。この処理において制御部１６は、算出した座標データと、抽出点Ｐ１の軌跡における各地点での温度データとに基づき、重ね合わせ画像を構成するセルＣ（図４参照）のそれぞれについて、時間と温度の関係を時系列の温度変化データとして取得する。この温度変化データは、探傷対象物Ｚ上の任意の抽出点Ｐ１における熱量の時間的変化を含んでいる。そして、全てのセルＣに対する時間と温度の関係を示す温度変化データを、時間−温度データとして記憶部１５の時間−温度データ記憶領域１５ｆに記憶させる。

【0046】

ここで、この時間−温度データに基づいて、探傷対象物Ｚの熱量が図１０に示すようなアナログの連続曲線で示される。この曲線は、抽出点Ｐ１の軌跡における各地点について生成される。このとき、抽出点Ｐ１が探傷対象物Ｚの表面化に欠陥を有する位置に設定され、抽出点Ｐ２が欠陥のない位置に設定されていたとする。この場合、時間−温度データに基づくグラフにおいて、欠陥がある抽出点Ｐ１の曲線には変動が現れ、欠陥のない抽出点Ｐ２の曲線には変動が現れずなめらかな減衰カーブとして示される。そして、生成された曲線におけるＸ方向の座標値から対応する位置の熱量を算出することができる。ここで、Ｘ方向の座標値は、表示部１８の表示メッシュにあわせた値に選択される。さらに、制御部１６は、以上の処理を全ての曲線に対して行う。その結果、表示部１８で表示可能な熱画像ＦＬが得られ、表示部１８にて表示される。このようにして、探傷対象物Ｚが移動している場合においても、当該探傷対象物Ｚの内部欠陥を検出できる。

【0047】

時間−温度データが記憶されると、時間−温度データに対してフーリエ変換が行われる（Ｓ７）。このフーリエ変換により、時間−温度データが、周波数と位相との関係を示す周波数−位相データに変換される。このフーリエ変換は、制御部１６によって行われる。従って、制御部１６は、データ変換部として機能する。なお、フーリエ変換をサブルーティーンとして用意しておき、時系列から必要な要求があった場合に、時間−温度データをサブルーティーンに送ってフーリエ変換し、周波数―位相のデータを提供するようにしても良い。ここで、本実施形態における時間−温度データは離散的であるため、離散フーリエ変換を行っている。

【0048】

離散フーリエ変換は、次式（１），（２）に従って行われる。

【数1】

【0049】

ここで、Ｆ_nは、サンプリング周波数ｆ_sを取得データ数ＤＮの２倍で割った値のｎ倍の周波数における変換結果（周波数成分、複素強度）を表す。Ｒｅ_nは、変換結果の実部を表し、Ｉｍ_nは、変換結果の虚部を表す。Ｔは、ｋ番目のサンプリングの温度である。Ａ_nは、変換結果の周波数Ｋの位相値を表す。離散フーリエ変換では、サンプリング周波数と取得データ数（時間）によって、変換後の周波数の範囲が決まる。変換後の周波数の最小値ｆ_minと、最大値ｆ_maxは、サンプリング周波数ｆ_sと、取得データ数ＤＮを用いて、次式（３），（４）のように表される。

【数2】

【0050】

以上のフーリエ変換によって得られた位相−周波数データ、変換後の周波数の最小値ｆ_min及び最大値ｆ_maxの各データは、記憶部１５の周波数−位相データ記憶領域１５ｇに記憶される。その後、位相画像の生成及び記憶が行われる（Ｓ９）。位相画像の生成処理では、検査周波数が、前述の最小値ｆ_min以上であって最大値ｆ_max以下である、離散的な任意の周波数に定められ、定められた検査周波数の位相値を用いて位相画像が生成される。

【0051】

位相画像の生成処理において、ｆ_min＝１／Ｔ、２／Ｔ、３／Ｔ・・・ｆｓ／２（＝Ｎ／２Ｔ）の間の１／Ｔ毎の周波数で計算されるデータ数ＤＮとすると、ｆ_max＝ｆ／２（＝（Ｎ／２）／Ｔとなり、取得した熱画像ＦＬを構成するセルＣの数Ｎの半数の位相画像が生成される。

【0052】

なお、検査周波数は、最小値ｆ_min以上であって最大値ｆ_max以下の範囲であれば、１/Ｔの間隔で任意に定めることができる。例えば、熱画像ＦＬの取り込み時間と取り込みの時間間隔から決まる周波数に定めることができる。

【0053】

また、位相画像の生成は、制御部１６によって行われる。このため、制御部１６は、位相画像生成部としても機能する。そして、生成された位相画像については、記憶部１５の位相画像記憶領域１５ｈに記憶される。また、検査周波数を変化させることで、表面からの深さが異なる内部の状態が確認できる。この検査周波数の設定は、入力部１７を介して操作者によって行うことができる。

【0054】

位相画像が生成され記憶されると、位相画像及び検査結果が表示される（Ｓ１０）。この表示処理では、位相画像記憶領域１５ｈに記憶された位相画像が制御部１６に読み出され、映像信号に変換されて表示部１８に表示される。そして、表示部１８には、検査結果もあわせて表示される。

【0055】

このように、本実施形態の探傷システム１０によれば、加熱範囲から所定間隔空いた熱量取得位置において、赤外線カメラ１１と制御部１６の組（熱量取得部）が、加熱後の探傷対象物Ｚの熱量を時系列で取得する。探傷対象物Ｚの内部では、欠陥がある部位の熱量は、欠陥のない部位の熱量から有意に変化するため、熱量取得位置において熱量を継続的に取得することにより、相対移動する探傷対象物Ｚについて、内部欠陥を表示できる。

【0056】

かかる探傷システム１０では、探傷対象物Ｚ上に任意に設定された抽出点Ｐ１が同じ撮影範囲ＭＶ内において移動した軌跡を示す重ね合わせ画像が取得できるので、視野Ａ₀，Ｂ₀内で探傷対象物Ｚが移動する場合においても、探傷対象物Ｚの熱画像ＦＬを表示部１８で表示でき、探傷対象物Ｚの内部に存在する欠陥を認識できる。この探傷方法は、量産品の移動しつつある物体の個別検査に対して適しており、視野Ａ₀，Ｂ₀内を移動する時間で、熱画像ＦＬを取り込み、検査することができる。また、大きな欠陥を速やかに検出する際に有用である。

【0057】

また、この探傷システム１０では、重ね合わせ画像における時間と温度の関係を示す時間−温度データをフーリエ変換することで周波数と位相の関係を示す周波数−位相データを取得し、周波数−位相データから得られた位相画像に基づいて、前記探傷対象物Ｚの内部に存在する欠陥を検出している。この探傷システム１０では、周波数−位相データから得られた位相画像に基づいて探傷対象物Ｚの内部に存在する欠陥を検出するので、表面から深い場所での欠陥も検出できる（Ｓ５〜Ｓ１０）。

【0058】

さらに、この探傷システム１０において、制御部１６（位相解析部）は、設定された周波数における等位相画像による位相画像に基づいて、探傷対象物Ｚの内部に存在する欠陥を検出する。この探傷システム１０では、周波数の設定により表面からの深さの異なる場所での欠陥を検出できる。この周波数は、任意に定めることができる。例えば、熱画像ＦＬの取り込み時間と取り込みの時間間隔から決まる周波数に定めることができるので、高い周波数は熱画像ＦＬの取込周波数の１/２から、低い周波数は１/Ｔ（取込時間をＴとする）までの間の１/Ｔの周波数間隔の任意の周波数を選択することができる。

【0059】

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。

【0060】

前述の実施形態では、赤外線カメラ１１が固定されており、探傷対象物Ｚが赤外線カメラ１１の視野Ａ₀，Ｂ₀内をＸ方向へ移動する場合を例に挙げて説明したが、この構成に限定されるものではない。固定された探傷対象物Ｚに対して、ハロゲンライト１２及び赤外線カメラ１１を移動させてもよい。

【0061】

前述の実施形態では、探傷対象物ＺがＸ方向（熱画像ＦＬの横方向）に移動する場合について説明したが、探傷対象物ＺがＹ方向（熱画像ＦＬの縦方向）に移動する場合についても同様に適用できる。加えて、探傷対象物ＺがＸ方向とＹ方向のそれぞれ（熱画像ＦＬの斜め方向）に移動する場合についても同様に適用できる。

【0062】

このとき、移動方向は、探傷対象物Ｚ上の任意の抽出点Ｐ１の軌跡が赤外線カメラ１１の視野内で求められるのであれば、抽出点Ｐ１の時間−温度データが得られるので、赤外線カメラ１１から離れたり、近づいたりするものであっても、同様に検査が可能となる。

【0063】

前述の実施形態では、１つのセルＣに対して、時間−温度データや周波数−位相データを取得していたが、この構成に限らない。例えば、複数セルＣの平均値で時間−温度データや周波数−位相データを取得してもよい。

【0064】

また、前述の実施形態では、赤外線カメラ１１が探傷対象物Ｚに対してカメラ軸を垂直に設置される場合について述べたが、これに限ることはない。例えば図９（ｃ）に示すように、赤外線カメラ１１が探傷対象物Ｚに対してカメラ軸を傾斜させた状態で設置された場合、探傷対象物Ｚは遠近法により、図９（ａ）に示すように、撮影範囲ＭＶに対して紙面右側に位置する移動方向側が狭い状態となる。このとき、抽出点Ｐ１が探傷対象物Ｚの表面化に欠陥を有する位置に設定され、抽出点Ｐ２が欠陥のない位置に設定されていたとする。この場合、図９（ｂ）に示すように、時間−温度データに基づくグラフにおいて、欠陥がある抽出点Ｐ１の曲線には変動が現れ、欠陥のない抽出点Ｐ２の曲線には変動が現れずなめらかな減衰カーブとして示される。このため、前述の実施形態と同様に、探傷対象物Ｚが移動している場合においても、当該探傷対象物Ｚの内部欠陥を検出できる。

【0065】

なお、前述の実施形態では、探傷対象物Ｚの熱量を曲線で近似したが、隣接する測定点同士の熱量を線形補間するなど、細かい直線で近似してもよい。また、各測定点で取得した熱量をそのまま表示部１８で表示できるのであれば、近似を行わなくてもよい。

【0066】

また、この探傷システム１０では、赤外線カメラ１１からの映像を用いて探傷対象物Ｚの熱量を取得したが、熱量取得位置におけるＹ方向の熱量を時系列で取得できればよい。このため、赤外線カメラ１１に代えて、熱量取得位置での熱量を取得するラインセンサを用いてもよい。

【0067】

すなわち、赤外線カメラ１１及び制御部１６は、設定された撮影周波数Ｆに基づき、熱量取得位置にて相対移動する探傷対象物Ｚに対し、相対移動方向（Ｘ方向）と略直交する鉛直方向（Ｙ方向）に延在するライン状に所定時間間隔で撮影することで、加熱後の探傷対象物Ｚの熱量を時系列で示す複数の熱画像ＦＬとして取得するようにしても良い。このとき、個々の熱画像ＦＬには、それぞれ熱量取得位置で取得されるライン状の熱量群として示されている。

【0068】

具体的には、例えば図１１（ａ）に示すように、時刻Ｔ１（すなわち、図６におけるＸ方向の視野Ａ₀の中央の位置（Ａ₀／２））を熱量取得位置として熱量群を取得するようにしても良い。同図において、撮影範囲ＭＶにおける縦軸は熱量取得位置における各セルの位置（Ｙ方向の測定点）を示し、横軸はＸ方向の測定タイミングを示す。この図に示すように、前述の熱画像の取得処理（Ｓ３）では、Ｙ方向においてセルＣあたりの視野△の間隔で熱量が取得される。一方、Ｘ方向においては、赤外線カメラ１１の撮影周波数Ｆと探傷対象物Ｚの移動速度Ｖで決まる移動ピッチｐ、すなわち移動速度Ｖ／撮影周波数Ｆで定まる間隔毎に熱量が取得される。

【0069】

そして、図１１（ａ）に斜線を付した枠で示すように、Ｘ方向の或るセルＣ（測定点）に属するＹ方向の熱量群を抽出し、縦軸に熱量、横軸にＸ方向の移動量をプロットすると、例えば図１１（ｂ）に示すような連続等温線のパノラマ画像が得られる。すなわち、大きさが△であって移動ピッチｐ毎の熱量群が得られる。そして、図１１（ｂ）に示される熱量とＸ方向の測定点の組み合わせは、Ｙ方向の各セルＣ（測定点）のそれぞれについて取得される。

【0070】

ここで、探傷対象物Ｚの内部に欠損が存在する場合、加熱部から放出された熱が欠損の位置で蓄積される。このため、欠損部分では、欠損が存在しない部分に比べて熱量が上昇する。従って、熱量の変化に基づき、探傷対象物Ｚの内部における欠損を表示できる。また、欠損の有無を判定できる。

【0071】

ところで、この場合、Ｘ方向の視野Ａ₀における中央の位置（Ａ₀／２）で加熱後の探傷対象物Ｚの熱量を時系列で取得していた。ここで、視野Ａ₀におけるＸ方向の位置は、前述したように加熱からの経過時間を規定する。そして、探傷対象物Ｚの表面からは、探傷対象物Ｚの内部に吸収された熱が徐々に放出されるので、加熱からの経過時間は、探傷対象物Ｚにおける欠損の検出深さを規定する。従って、図１２（ａ）に示すように、熱量取得位置をＸ方向に移動させ、加熱位置との間隔が異なる複数の熱量取得位置にて、加熱後の探傷対象物Ｚの熱量を時系列で取得する。これにより、時刻Ｔ１での熱量群から図１２（ｂ）に示すような連続等温線のパノラマ画像が得られ、時刻Ｔ２での熱量群から図１２（ｃ）に示すような連続等温線のパノラマ画像が得られることで、表面からの深さが異なる欠陥の有無を検出できる。

【0072】

すなわち、この探傷システム１０では、図７に示すように、Ｘ方向の視野Ａ₀における上流端から下流端までの範囲で熱量取得位置を選択できる。そして、加熱範囲から間隔Ｗ１だけ下流側に移動した視野Ａ₀の上流端を熱量取得位置に選択すると、加熱部による加熱から所定時間（Ｔ１−Ｔ０）経過時点における探傷対象物Ｚの熱量を取得できる。また、加熱範囲から間隔Ｗ３だけ下流側に移動した視野Ａ₀の下流端を熱量取得位置に選択すると、加熱部による加熱から所定時間（Ｔ３−Ｔ０）経過時点における探傷対象物Ｚの熱量を取得できる。このように、熱量取得位置の選択によって、表面からの深さが異なる探傷対象物Ｚの内部に存在する欠陥を表示部１８に表示させることができる。

【0073】

なお、探傷対象物Ｚの移動速度Ｖは、種々の方法で取得できる。例えば、制御部１６に、撮影タイミングの異なる複数枚の熱画像ＦＬを参照させ、探傷対象物Ｚの表面に描かれた模様の特徴点について、その移動量を算出させることでも取得できる。また、探傷対象物Ｚの移動速度Ｖが予め判っている場合には、パラメータの設定処理（Ｓ１）で、操作者に移動速度Ｖを入力させてもよい。そして、取得した移動速度Ｖについては、記憶部１５のパラメータ記憶領域１５ｃに記憶される。

【0074】

また、前述の実施形態では、周波数−位相データから位相画像を取得し、位相画像によって探傷対象物Ｚの内部に存在する傷を探していたが、この構成に限らない。例えば、重ね合わせ画像における時間−温度データから直接、探傷対象物Ｚの内部に存在する欠損を検出してもよい。

【符号の説明】

【0075】

１０…探傷システム，１１…赤外線カメラ，１２…ハロゲンライト，１３…制御装置，１４…ＣＰＵ，１５…記憶部，１５ａ…プログラム記憶領域，１５ｂ…探傷プログラム記憶領域，１５ｃ…パラメータ記憶領域，１５ｄ…熱画像記憶領域，１５ｅ…重ね合わせ画像記憶領域，１５ｆ…時間−温度データ記憶領域，１５ｇ…周波数−位相データ記憶領域，１５ｈ…位相画像記憶領域，１６…制御部，１７…入力部，１８…表示部，Ｚ…探傷対象物，Ｖ…探傷対象物の移動速度，ＦＬ…熱画像，Ｌ…赤外線カメラから探傷対象物までの距離，Ｆ…赤外線カメラの撮影周波数，θ…赤外線カメラのＸ方向の画角，Ａ₀…赤外線カメラのＸ方向の視野，Ｂ₀…赤外線カメラのＹ方向の視野，Ｎ…視野Ａ₀におけるＸ方向のセル数，Ｍ…視野Ｂ₀におけるＹ方向のセル数，ｐ…探傷対象物の移動ピッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】