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(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】P2022183746
(43)【公開日】2022-12-13
(54)【発明の名称】欠陥検出装置及び欠陥検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 29/24 20060101AFI20221206BHJP
B22F 3/105 20060101ALI20221206BHJP
B22F 3/16 20060101ALI20221206BHJP
B22F 12/49 20210101ALI20221206BHJP
B22F 10/80 20210101ALI20221206BHJP
B29C 64/268 20170101ALI20221206BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20221206BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20221206BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20221206BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
G01N29/24
B22F3/105
B22F3/16
B22F12/49
B22F10/80
B29C64/268
B29C64/393
B33Y50/02
B33Y10/00
B33Y30/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021091219
(22)【出願日】2021-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】福山 美咲
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 俊哉
(72)【発明者】
【氏名】樋口 暢浩
【テーマコード（参考）】
2G047
4F213
4K018
【Ｆターム（参考）】
2G047AA06
2G047AB05
2G047CA01
2G047CA04
2G047EA05
4F213AP12
4F213AQ02
4F213AR20
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL03
4F213WL44
4F213WL52
4F213WL76
4F213WL85
4F213WL92
4K018CA44
4K018EA51
4K018EA60
(57)【要約】
【課題】３Ｄ造形される対象物の内部欠陥の検出に適した欠陥検出装置及び欠陥検出方法を提供する。
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置は、対象物を３Ｄ造形するためにレーザ光を照射可能であるとともに、対象物中に超音波を発生させるために対象物に対してパルスレーザ光を照射可能であるレーザ照射装置と、レーザ光の照射を制御する照射制御装置と、超音波に基づく対象物の振動を計測するように構成された振動計測装置と、振動計測装置で検出された振動に基づいて対象物の内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置は、対象物を３Ｄ造形するためにレーザ光を照射可能であるとともに、対象物中に超音波を発生させるために対象物に対してパルスレーザ光を照射可能であるレーザ照射装置と、レーザ光の照射を制御する照射制御装置と、超音波に基づく対象物の振動を計測するように構成された振動計測装置と、振動計測装置で検出された振動に基づいて対象物の内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物を３Ｄ造形するためにレーザ光を照射可能であるとともに、前記対象物中に超音波を発生させるために前記対象物に対してパルスレーザ光を照射可能であるレーザ照射装置と、
前記レーザ光の照射を制御する照射制御装置と、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するように構成された振動計測装置と、
前記振動計測装置で検出された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置と、
を備える欠陥検出装置。
前記レーザ光の照射を制御する照射制御装置と、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するように構成された振動計測装置と、
前記振動計測装置で検出された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置と、
を備える欠陥検出装置。
【請求項2】
前記照射制御装置は、前記対象物を３Ｄ造形するために連続発振されたレーザ光を照射するように前記レーザ照射装置を制御する
請求項１に記載の欠陥検出装置。
請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項3】
前記照射制御装置は、前記対象物を３Ｄ造形するためにパルスレーザ光を照射するように前記レーザ照射装置を制御する
請求項１に記載の欠陥検出装置。
請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項4】
前記対象物を３Ｄ造形するためのレーザ光を走査するための第１ガルバノミラーを備える
請求項１乃至３の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
【請求項5】
前記振動計測装置は、レーザ干渉計又はドップラ振動計の何れか一方を含む
請求項１乃至４の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
【請求項6】
前記レーザ干渉計又は前記ドップラ振動計からの計測用のレーザ光を走査するための第２ガルバノミラーを備える
請求項５に記載の欠陥検出装置。
請求項５に記載の欠陥検出装置。
【請求項7】
前記振動計測装置は、レーザ干渉計又はドップラ振動計の何れか一方を含み、
前記照射制御装置は、前記対象物を３Ｄ造形するためのレーザ光、及び、前記レーザ干渉計又は前記ドップラ振動計からの計測用のレーザ光を走査するためのガルバノミラーを有する
請求項１乃至３の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
前記照射制御装置は、前記対象物を３Ｄ造形するためのレーザ光、及び、前記レーザ干渉計又は前記ドップラ振動計からの計測用のレーザ光を走査するためのガルバノミラーを有する
請求項１乃至３の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
【請求項8】
前記振動計測装置は、前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するための接触式トランスデューサを含む
請求項１乃至４の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の欠陥検出装置。
【請求項9】
対象物を３Ｄ造形するためにレーザ照射装置からレーザ光を照射するステップと、
前記対象物中に超音波を発生させるために前記対象物に対して前記レーザ照射装置からパルスレーザ光を照射するステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える欠陥検出方法。
前記対象物中に超音波を発生させるために前記対象物に対して前記レーザ照射装置からパルスレーザ光を照射するステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える欠陥検出方法。
【請求項10】
対象物を３Ｄ造形すると同時に前記対象物中に超音波を発生させるために、前記対象物に対してレーザ照射装置からパルスレーザ光を照射するステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える欠陥検出方法。
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、欠陥検出装置及び欠陥検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、複雑構造による性能向上を狙いとして、付加造形（ＡＭ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）技術が着目され、電子ビームやレーザビームを使用した積層造形によって３次元造形物（３Ｄ造形品）を製造する装置が普及している。例えば、特許文献１には、積層造形において、成長部分の温度を監視し、その温度に基づいて照射するビーム出力を調整する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－７３７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来、複雑構造物を構築する際、複数の鋳鍛造品（鋳鍛造部品）を組み立てて構成するのが一般的である。この場合、鋳鍛造品における欠陥（割れ、ひけ巣等）に係る検査は、超音波探傷法、渦流探傷法、放射線透過法等の比較的簡便な方法を、鋳鍛造部品毎に適用することができた。
【0005】
しかし、ＡＭ技術を用いた３Ｄ造形品では、金属粉を材料とした一体同時造形の為、中間生成物が無く、欠陥検査は最終形状で行う必要がある。この場合、前述のような簡便な検査方法では、最終形状の外表面から離隔した位置における欠陥評価は困難である。Ｘ線ＣＴの活用による評価も考えられるが、大型な３Ｄ造形品には対応できないという問題がある。
また、最終形状で欠陥検査を行うため、内部欠陥の存在が判明した場合、再度最初から造形を行うこととなり、手戻りリスクが発生する。
これらを解決するには、造形中に内部欠陥を検出できることが重要である。特許文献１には、このような内部欠陥の問題を解決するための手法が開示されていない。
また、最終形状で欠陥検査を行うため、内部欠陥の存在が判明した場合、再度最初から造形を行うこととなり、手戻りリスクが発生する。
これらを解決するには、造形中に内部欠陥を検出できることが重要である。特許文献１には、このような内部欠陥の問題を解決するための手法が開示されていない。
【0006】
ところで、非接触で内部欠陥を検出する手法として、レーザ超音波法が知られている。レーザ超音波法は、検査対象物の表面にパルスレーザ光を照射することによって検査対象の表面を局所的に加熱し、熱膨張あるいはアブレーション作用によって超音波を発生させ、生じた超音波が検査対象内を伝搬した後、内部欠陥で反射又は散乱し、再び表面へ伝搬してきたものをレーザ干渉計などの検出装置により計測する技術である。
【0007】
レーザ超音波法による欠陥検出では、パルスレーザ光を照射した時の欠陥からの反射波を観測する必要がある。しかし、浅い位置にある（表面近傍の）欠陥を検査する場合、入射波による表面振動変位に、欠陥からの反射波が埋もれてしまう。そのため、３Ｄ造形中に発生する表面から浅い位置にある欠陥の検出には適用困難である。
【0008】
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、３Ｄ造形される対象物の内部欠陥の検出に適した欠陥検出装置及び欠陥検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置は、
対象物を３Ｄ造形するためにレーザ光を照射可能であるとともに、前記対象物中に超音波を発生させるために前記対象物に対してパルスレーザ光を照射可能であるレーザ照射装置と、
前記レーザ光の照射を制御する照射制御装置と、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するように構成された振動計測装置と、
前記振動計測装置で検出された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置と、
を備える。
対象物を３Ｄ造形するためにレーザ光を照射可能であるとともに、前記対象物中に超音波を発生させるために前記対象物に対してパルスレーザ光を照射可能であるレーザ照射装置と、
前記レーザ光の照射を制御する照射制御装置と、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するように構成された振動計測装置と、
前記振動計測装置で検出された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置と、
を備える。
【0010】
（２）本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出方法は、
対象物を３Ｄ造形するためにレーザ照射装置からレーザ光を照射するステップと、
前記対象物中に超音波を発生させるために前記対象物に対して前記レーザ照射装置からパルスレーザ光を照射するステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える。
対象物を３Ｄ造形するためにレーザ照射装置からレーザ光を照射するステップと、
前記対象物中に超音波を発生させるために前記対象物に対して前記レーザ照射装置からパルスレーザ光を照射するステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える。
【0011】
（３）本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出方法は、
対象物を３Ｄ造形すると同時に前記対象物中に超音波を発生させるために、前記対象物に対してレーザ照射装置からパルスレーザ光を照射するステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える。
対象物を３Ｄ造形すると同時に前記対象物中に超音波を発生させるために、前記対象物に対してレーザ照射装置からパルスレーザ光を照射するステップと、
前記超音波に基づく前記対象物の振動を計測するステップと、
計測された前記振動に基づいて前記対象物の内部欠陥の有無を検出するステップと、
を備える。
【発明の効果】
【0012】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、３Ｄ造形される対象物の内部欠陥の検出に適した欠陥検出装置及び欠陥検出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態に係る造形装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】実施形態に係る造形装置の構成を概略的に示す図である。
【図3】実施形態に係る造形装置の構成を概略的に示す図である。
【図4】実施形態に係る造形装置の構成を概略的に示す図である。
【図5】実施形態に係る造形装置の構成を概略的に示す図である。
【図6】１つ目の方法におけるレーザ光の照射のタイミングチャートである。
【図7】２つ目の方法におけるレーザ光の照射のタイミングチャートである。
【図8】１つ目の方法によって３Ｄ造形及び内部欠陥を検出する処理を実施する手順を示したフローチャートである。
【図9】対象物の内部欠陥を模式的に示した図である。
【図10】内部欠陥を検出するステップにおける処理に係る演算装置の機能ブロックを示す図である。
【図11A】検出装置から取得した振動の振幅を示すグラフの一例である。
【図11B】内部欠陥の有無の検出に必要な情報を抽出した後の振動を示すグラフの一例である。
【図11C】ＦＦＴ処理の処理結果を表すグラフの一例である。
【図12】マップ作成部において作成されたマップの一例を示す図である。
【図13】２つ目の方法によって３Ｄ造形及び内部欠陥を検出する処理を実施する手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0015】
（欠陥検出装置を備える造形装置の全体構成）
以下、幾つかの実施形態に係る造形装置３００について説明する。図１から図５は、それぞれの実施形態に係る造形装置３００の構成を概略的に示す図である。なお、図１から図５において、コリメートレンズや集光レンズなどの光学系は省略する。以下の説明では、欠陥検出装置２００を備える造形装置３００について説明するが、欠陥検出装置２００は造形装置３００から独立した装置であってもよい。
以下、幾つかの実施形態に係る造形装置３００について説明する。図１から図５は、それぞれの実施形態に係る造形装置３００の構成を概略的に示す図である。なお、図１から図５において、コリメートレンズや集光レンズなどの光学系は省略する。以下の説明では、欠陥検出装置２００を備える造形装置３００について説明するが、欠陥検出装置２００は造形装置３００から独立した装置であってもよい。
【0016】
図１から図５に示すように、造形装置３００は、内部欠陥を検出するための欠陥検出装置２００を備える。造形装置３００は、例えば、パウダーベッド方式の付加造形（ＡＭ）を行う装置である。なお、造形装置３００は、ＬＭＤ（Ｌａｓｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式の造形を行う装置であってもよい。
【0017】
（レーザ照射装置２０１）
図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、造形装置３００のベースプレート３０１上にパウダーベッド３０２として敷き詰められた原料粉３０３（例えば合金粉）に対して、原料粉を溶融して３Ｄ形状を造形していくための連続発振レーザ光Ｂ１、及び、後述するように、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してパルスレーザ光Ｂ２を照射可能に構成される（図５参照）。なお、以下の説明では、連続発振レーザ光Ｂ１のことを単にレーザ光Ｂ１とも称する。
また、図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、パルス発振モードを備える事で、原料粉を溶融して３Ｄ形状を造形すると同時に、対象物Ｔ中に超音波を発生させる事も可能である。すなわち、図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、原料粉を溶融して３Ｄ形状を造形すると同時に、対象物Ｔ中に超音波を発生させるためのパルスレーザ光Ｂ４を照射可能に構成されていてもよい。
すなわち、図１から図５に示す実施形態では、造形装置３００における３Ｄ造形用のレーザ照射装置２０１を対象物Ｔ中に超音波を発生させるためのパルスレーザ光Ｂ２、Ｂ４の照射装置としても利用している。図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、造形装置３００の構成要素であるとともに、欠陥検出装置２００の構成要素でもある。
図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、造形装置３００のベースプレート３０１上にパウダーベッド３０２として敷き詰められた原料粉３０３（例えば合金粉）に対して、原料粉を溶融して３Ｄ形状を造形していくための連続発振レーザ光Ｂ１、及び、後述するように、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してパルスレーザ光Ｂ２を照射可能に構成される（図５参照）。なお、以下の説明では、連続発振レーザ光Ｂ１のことを単にレーザ光Ｂ１とも称する。
また、図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、パルス発振モードを備える事で、原料粉を溶融して３Ｄ形状を造形すると同時に、対象物Ｔ中に超音波を発生させる事も可能である。すなわち、図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、原料粉を溶融して３Ｄ形状を造形すると同時に、対象物Ｔ中に超音波を発生させるためのパルスレーザ光Ｂ４を照射可能に構成されていてもよい。
すなわち、図１から図５に示す実施形態では、造形装置３００における３Ｄ造形用のレーザ照射装置２０１を対象物Ｔ中に超音波を発生させるためのパルスレーザ光Ｂ２、Ｂ４の照射装置としても利用している。図１から図５に示す実施形態では、レーザ照射装置２０１は、造形装置３００の構成要素であるとともに、欠陥検出装置２００の構成要素でもある。
【0018】
（第１ガルバノミラー２０４）
図１から図５に示す実施形態では、造形装置３００は、ガルバノミラー（第１ガルバノミラー）２０４を備えており、連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４の向きを変えてパウダーベッド３０２上を走査させることができる。すなわち、図１から図５に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、対象物Ｔを３Ｄ造形するための連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４を走査するための第１ガルバノミラー２０４を備える。
なお、図１から図５に示す実施形態では、第１ガルバノミラー２０４は、パルスレーザ光Ｂ２も走査できる。したがって、図１から図５に示す実施形態では、第１ガルバノミラー２０４は、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４を走査することで、対象物Ｔ中に超音波を発生させる起点となる位置（超音波励振点）を変更できる。
図１から図５に示す実施形態によれば、レーザ照射装置２０１自体を移動させる必要がないので、連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４の走査を行うための機構を小型化できる。
図１から図５に示す実施形態では、造形装置３００は、ガルバノミラー（第１ガルバノミラー）２０４を備えており、連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４の向きを変えてパウダーベッド３０２上を走査させることができる。すなわち、図１から図５に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、対象物Ｔを３Ｄ造形するための連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４を走査するための第１ガルバノミラー２０４を備える。
なお、図１から図５に示す実施形態では、第１ガルバノミラー２０４は、パルスレーザ光Ｂ２も走査できる。したがって、図１から図５に示す実施形態では、第１ガルバノミラー２０４は、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４を走査することで、対象物Ｔ中に超音波を発生させる起点となる位置（超音波励振点）を変更できる。
図１から図５に示す実施形態によれば、レーザ照射装置２０１自体を移動させる必要がないので、連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４の走査を行うための機構を小型化できる。
【0019】
幾つかの実施形態に係る造形装置３００では、第１ガルバノミラー２０４によって連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４を走査させることで、任意のＣＡＤに基づいた形状に沿って連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４を照射できる。これにより、レーザ照射装置２０１は、原料粉３０３を溶融固化させて、対象物Ｔを３Ｄ造形する。
【0020】
図１から図５に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、上述したように、対象物を３Ｄ造形するために連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４を照射可能であるとともに、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してパルスレーザ光Ｂ２を照射可能であるレーザ照射装置２０１を備える。
【0021】
（欠陥検出装置２００）
図１から図５に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置２２０と、これらを制御するように構成された制御装置２３０とを備える。
図１から図５に示す実施形態では、検出装置２２０は、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するように構成された振動計測装置２２１と、振動計測装置２２１で検出された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成された演算装置２２２とを備える。
図１から図５に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置２２０と、これらを制御するように構成された制御装置２３０とを備える。
図１から図５に示す実施形態では、検出装置２２０は、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するように構成された振動計測装置２２１と、振動計測装置２２１で検出された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成された演算装置２２２とを備える。
【0022】
（振動計測装置２２１）
図１から図３に示す実施形態では、振動計測装置２２１は、例えば、レーザ干渉計２２１Ａであってもよい。この場合、振動計測装置２２１は、レーザ光Ｂ３を対象物Ｔに照射して、その反射光を受光して対象物Ｔの表面の振動、すなわち変位を計測するように構成される。
図１から図３に示す実施形態では、振動計測装置２２１は、例えば、レーザ干渉計２２１Ａであってもよい。この場合、振動計測装置２２１は、レーザ光Ｂ３を対象物Ｔに照射して、その反射光を受光して対象物Ｔの表面の振動、すなわち変位を計測するように構成される。
【0023】
図１から図３に示す実施形態では、レーザ干渉計を備える構成に代えて、ドップラ振動計２２１Ｂを備えていてもよい。すなわち、振動計測装置２２１は、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂの何れか一方を含んでいてもよい。
【0024】
図４及び図５に示す実施形態では、振動計測装置２２１は、レーザ干渉計２２１Ａ等の非接触式の検出装置に代えて、対象物Ｔに直接接触させて使用することで振動を検出する探触子である接触式トランスデューサ２２１ｔと、データロガー２２１Ｄとによって構成されていてもよい。すなわち、振動計測装置２２１は、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するための接触式トランスデューサ２２１ｔを含んでいてもよい。
なお、図４に示すように、接触式トランスデューサ２２１ｔは、対象物Ｔの上面に設置してもよい。
また、図５に示すように、接触式トランスデューサ２２１ｔは、造形装置３００のベースプレート３０１に設置してもよい。
なお、図４に示すように、接触式トランスデューサ２２１ｔは、対象物Ｔの上面に設置してもよい。
また、図５に示すように、接触式トランスデューサ２２１ｔは、造形装置３００のベースプレート３０１に設置してもよい。
【0025】
（演算装置２２２）
図１から図５に示す実施形態では、演算装置２２２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。図１から図５に示す実施形態では、演算装置２２２は、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されているプログラムを実行することにより、対象物Ｔの振動における特定の周波数成分に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成される。内部欠陥は、空隙など表面からは見えない内部の造形不良である。
図１から図５に示す実施形態では、演算装置２２２は、次の各機能ブロックを備える。受信した超音波波形を蓄積する「時間波形蓄積メモリ」、超音波波形に窓関数を掛けて任意の波形を取り出す「窓関数による抽出部」、抽出した波形に対してＦＦＴ処理を行う「ＦＦＴ処理部」、ＦＦＴ処理結果を分析する「ＦＦＴ結果分析部」、ＦＦＴ処理結果値をマップ状にプロットする「計測結果マップ作成部」。ＦＦＴ結果分析部は、周波数成分の総和、ある周波数範囲の最大振幅値、ある周波数のＦＦＴ振幅値、などを抽出する。
図１から図５に示す実施形態では、演算装置２２２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。図１から図５に示す実施形態では、演算装置２２２は、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されているプログラムを実行することにより、対象物Ｔの振動における特定の周波数成分に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成される。内部欠陥は、空隙など表面からは見えない内部の造形不良である。
図１から図５に示す実施形態では、演算装置２２２は、次の各機能ブロックを備える。受信した超音波波形を蓄積する「時間波形蓄積メモリ」、超音波波形に窓関数を掛けて任意の波形を取り出す「窓関数による抽出部」、抽出した波形に対してＦＦＴ処理を行う「ＦＦＴ処理部」、ＦＦＴ処理結果を分析する「ＦＦＴ結果分析部」、ＦＦＴ処理結果値をマップ状にプロットする「計測結果マップ作成部」。ＦＦＴ結果分析部は、周波数成分の総和、ある周波数範囲の最大振幅値、ある周波数のＦＦＴ振幅値、などを抽出する。
【0026】
図１から図５に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、例えば、フォトディテクタ２０６を備えていてもよい。フォトディテクタ２０６は、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４が対象物Ｔに照射されたタイミングを検出するためのものであり、検出信号が演算装置２２２に入力されるように構成されている。
【0027】
図１に示す実施形態では、第１ガルバノミラー２０４によって、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからのレーザ光Ｂ３の向きを変えてパウダーベッド上を走査させること、及び、対象物Ｔの表面で反射したレーザ光Ｂ３を次に述べるハーフミラー２０５に導くことができる。
【0028】
図１に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、ハーフミラー２０５を備えている。この場合、図１に示すように、ハーフミラー２０５を介して連続発振レーザ光Ｂ１及びパルスレーザ光Ｂ２、又はパルスレーザ光Ｂ４と、レーザ光Ｂ３とを第１ガルバノミラー２０４に入射させ、連続発振レーザ光Ｂ１及びパルスレーザ光Ｂ２、又はパルスレーザ光Ｂ４と、レーザ光Ｂ３との向きを変えるように構成することができる。かかる構成によれば、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４の照射位置と同じ位置にレーザ光Ｂ３を照射する場合に適している。
【0029】
なお、欠陥検出装置２００は、ハーフミラー２０５を備えていない構成であってもよい。例えば、欠陥検出装置２００は、ハーフミラー２０５の代わりにビームスプリッタを備えていてもよい。欠陥検出装置２００は、ハーフミラー２０５及びビームスプリッタを備えていない構成であってもよく、例えば図２に示すように、連続発振レーザ光Ｂ１及びパルスレーザ光Ｂ２、又はパルスレーザ光Ｂ４と、レーザ光Ｂ３とをそれぞれ独立して走査可能に構成されていてもよい。
【0030】
（第２ガルバノミラー２０７）
図２に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、第１ガルバノミラー２０４とは異なるガルバノミラー（第２ガルバノミラー）２０７を備えている。第２ガルバノミラー２０７は、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光を走査するためのガルバノミラーである。
図２に示す実施形態では、第１ガルバノミラー２０４によって連続発振レーザ光Ｂ１及びパルスレーザ光Ｂ２、又はパルスレーザ光Ｂ４の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができ、第２ガルバノミラー２０７によってレーザ光Ｂ３の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができる。
図２に示す実施形態によれば、計測用のレーザ光Ｂ３を走査できるので、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４の照射位置と同じ位置にレーザ光Ｂ３を照射することもできる。
図２に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、第１ガルバノミラー２０４とは異なるガルバノミラー（第２ガルバノミラー）２０７を備えている。第２ガルバノミラー２０７は、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光を走査するためのガルバノミラーである。
図２に示す実施形態では、第１ガルバノミラー２０４によって連続発振レーザ光Ｂ１及びパルスレーザ光Ｂ２、又はパルスレーザ光Ｂ４の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができ、第２ガルバノミラー２０７によってレーザ光Ｂ３の向きを変えてパウダーベッド上を走査させることができる。
図２に示す実施形態によれば、計測用のレーザ光Ｂ３を走査できるので、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４の照射位置と同じ位置にレーザ光Ｂ３を照射することもできる。
【0031】
図３に示す実施形態では、欠陥検出装置２００は、レーザ光Ｂ３を反射させるためのミラー２０８を備えている。図３に示す実施形態では、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからのレーザ光Ｂ３の対象物Ｔにおける照射位置は、予めミラー２０８の姿勢を調節することで設定された固定位置である。
【0032】
（制御装置２３０）
図１から図５に示す実施形態では、制御装置２３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成される。制御装置２３０は、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されているプログラムを実行することにより、装置全体の動作を制御する。また、制御装置２３０は、ＲＯＭ又はＲＡＭに各種データ（例えば、対象物Ｔの設計情報等）を記憶する。
図１から図５に示す実施形態では、制御装置２３０は、連続発振レーザ光Ｂ１及びパルスレーザ光Ｂ２、又はパルスレーザ光Ｂ４の照射を制御する照射制御装置２３１と、上述した第１ガルバノミラー２０４及び第２ガルバノミラー２０７を制御するガルバノミラー制御装置２３２とを含んでいる。
照射制御装置２３１は、制御装置２３０における上述したＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等とは異なるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されていてもよく、制御装置２３０における機能ブロックの一部として構成されていてもよい。
同様に、ガルバノミラー制御装置２３２は、制御装置２３０における上述したＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等とは異なるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されていてもよく、制御装置２３０における機能ブロックの一部として構成されていてもよい。
図１から図５に示す実施形態では、制御装置２３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成される。制御装置２３０は、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されているプログラムを実行することにより、装置全体の動作を制御する。また、制御装置２３０は、ＲＯＭ又はＲＡＭに各種データ（例えば、対象物Ｔの設計情報等）を記憶する。
図１から図５に示す実施形態では、制御装置２３０は、連続発振レーザ光Ｂ１及びパルスレーザ光Ｂ２、又はパルスレーザ光Ｂ４の照射を制御する照射制御装置２３１と、上述した第１ガルバノミラー２０４及び第２ガルバノミラー２０７を制御するガルバノミラー制御装置２３２とを含んでいる。
照射制御装置２３１は、制御装置２３０における上述したＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等とは異なるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されていてもよく、制御装置２３０における機能ブロックの一部として構成されていてもよい。
同様に、ガルバノミラー制御装置２３２は、制御装置２３０における上述したＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等とは異なるＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されていてもよく、制御装置２３０における機能ブロックの一部として構成されていてもよい。
【0033】
上述したように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出装置２００は、レーザ照射装置２０１と、照射制御装置２３１と、振動計測装置２２１と、検出装置２２０（演算装置２２２）とを備える。
これにより、対象物を３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）と、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対して照射するパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４）とを、同じレーザ照射装置２０１で照射できるので、欠陥検出装置２００、及び、３Ｄ造形装置３００の装置構成を簡素化できる。これにより、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出装置２００を提供できる。
これにより、対象物を３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）と、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対して照射するパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４）とを、同じレーザ照射装置２０１で照射できるので、欠陥検出装置２００、及び、３Ｄ造形装置３００の装置構成を簡素化できる。これにより、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出装置２００を提供できる。
【0034】
上述したように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出装置２００では、照射制御装置２３１は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ４）を照射するようにレーザ照射装置を２０１制御するようにしてもよい。
上述したように、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ４）を照射することで対象物Ｔ中に超音波を発生させるようにすれば、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とを同時に実施できる。これにより、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とに要する時間を短縮できる。
上述したように、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ４）を照射することで対象物Ｔ中に超音波を発生させるようにすれば、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とを同時に実施できる。これにより、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とに要する時間を短縮できる。
【0035】
上述したように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出装置２００では、照射制御装置２３１は、対象物Ｔを３Ｄ造形するために連続発振されたレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１）を照射するようにレーザ照射装置２０１を制御するようにしてもよい。
対象物Ｔを３Ｄ造形するために連続発振されたレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１）を用い、対象物Ｔ中に超音波を発生させるためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２）を用いるようにすることで、対象物Ｔの３Ｄ造形する場合と、対象物Ｔ中に超音波を発生させる場合のそれぞれで、より適した条件でレーザ光を照射できる。
対象物Ｔを３Ｄ造形するために連続発振されたレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１）を用い、対象物Ｔ中に超音波を発生させるためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２）を用いるようにすることで、対象物Ｔの３Ｄ造形する場合と、対象物Ｔ中に超音波を発生させる場合のそれぞれで、より適した条件でレーザ光を照射できる。
【0036】
図１に示すように、一実施形態に係る欠陥検出装置２００では、振動計測装置２２１は、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂの何れか一方を含むとよく、照射制御装置２３１は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）、及び、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）を走査するためのガルバノミラー（第１ガルバノミラー２０４）を有するとよい。
図１に示すように、一実施形態に係る欠陥検出装置２００によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）の走査と、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）の走査とを、同じガルバノミラー（第１ガルバノミラー２０４）の制御により実施できる。これにより、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）の走査と、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）の走査とを別々のガルバノミラーで実施する場合と比べて、欠陥検出装置２００を簡素化できる。
図１に示すように、一実施形態に係る欠陥検出装置２００によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）の走査と、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）の走査とを、同じガルバノミラー（第１ガルバノミラー２０４）の制御により実施できる。これにより、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）の走査と、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）の走査とを別々のガルバノミラーで実施する場合と比べて、欠陥検出装置２００を簡素化できる。
【0037】
（欠陥検出方法）
以下、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法について説明する。以下に説明する欠陥検出方法は、制御装置２３０の制御処理によって自動的に実行されてもよいし、一部の手順については制御装置２３０ではなくユーザの手動操作によって実行されてもよい。一実施形態に係る欠陥検出方法は、例えば、パウダーベッド方式の付加造形（ＡＭ）に適用される。なお、欠陥検出方法は、ＬＭＤ方式等の他の方法で造形する場合の対象物に適用することも可能である。
以下、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法について説明する。以下に説明する欠陥検出方法は、制御装置２３０の制御処理によって自動的に実行されてもよいし、一部の手順については制御装置２３０ではなくユーザの手動操作によって実行されてもよい。一実施形態に係る欠陥検出方法は、例えば、パウダーベッド方式の付加造形（ＡＭ）に適用される。なお、欠陥検出方法は、ＬＭＤ方式等の他の方法で造形する場合の対象物に適用することも可能である。
【0038】
例えば、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出する方法として、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４を照射して対象物Ｔ中に超音波を発生させ、この超音波に基づく対象物Ｔの振動における特定の周波数成分に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出できる。
【0039】
なお、対象物Ｔにパルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４を照射することで、対象物Ｔに縦振動を生じさせ、対象物Ｔの表面と内部欠陥との間で発生する縦振動の共振の有無に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出することもできる。
すなわち、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合、対象物Ｔの表面から検出すべき内部欠陥までの深さによって縦振動の共振周波数が変化する。この共振周波数に対応するようにパルスレーザの繰り返し周波数を設定してパルスレーザを繰り返し照射することで、縦振動の共振を発生させ、対象物Ｔの表面の振動が大きくなることが検出できれば内部欠陥が存在すると推定できる。
すなわち、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合、対象物Ｔの表面から検出すべき内部欠陥までの深さによって縦振動の共振周波数が変化する。この共振周波数に対応するようにパルスレーザの繰り返し周波数を設定してパルスレーザを繰り返し照射することで、縦振動の共振を発生させ、対象物Ｔの表面の振動が大きくなることが検出できれば内部欠陥が存在すると推定できる。
【0040】
なお、このような縦振動の共振は、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合に対象物Ｔに発生するたわみ振動と比べると振幅が小さく、且つ、周波数が高い。したがって、上記のような縦振動の共振は、ノイズに埋もれて検出し難い傾向にある。
そのため、対象物Ｔにおける以下のようなたわみ振動を利用すれば、対象物Ｔにおける内部欠陥を検出し易くなる。
そのため、対象物Ｔにおける以下のようなたわみ振動を利用すれば、対象物Ｔにおける内部欠陥を検出し易くなる。
【0041】
例えば、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合、内部欠陥の存在位置、すなわち対象物Ｔの表面からの距離や、内部欠陥の大きさに応じた固有振動数を有するたわみ振動が発生する。この固有振動数における振幅を抽出し、該振幅の大きさに基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出できる。
そこで、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、以下のようにして対象物Ｔにおける内部欠陥を検出するようにしている。
そこで、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、以下のようにして対象物Ｔにおける内部欠陥を検出するようにしている。
【0042】
なお、後述する内部欠陥を検出する処理は、例えば、次の２通りの実施方法がある。
１つ目の方法では、内部欠陥を検出する処理は、付加造形によって３Ｄ造形する場合において、１層毎に実施する。但し、必ずしも１層でなく、複数の層が積層されるごとでもよい。１層の厚さは、材質毎に異なるが、一般的には５０μｍ～１００μｍである。「複数の層」とは、例えば、５層のように任意の数に設定される。
図６は、１つ目の方法におけるレーザ光の照射のタイミングチャートである。この方法では、連続発振された連続発振レーザ光Ｂ１を照射することで１層分又は複数の層分の３Ｄ造形を行った後、パルスレーザ光Ｂ２を照射することで対象物Ｔ中に超音波を発生させ、この超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測して、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
１つ目の方法では、内部欠陥を検出する処理は、付加造形によって３Ｄ造形する場合において、１層毎に実施する。但し、必ずしも１層でなく、複数の層が積層されるごとでもよい。１層の厚さは、材質毎に異なるが、一般的には５０μｍ～１００μｍである。「複数の層」とは、例えば、５層のように任意の数に設定される。
図６は、１つ目の方法におけるレーザ光の照射のタイミングチャートである。この方法では、連続発振された連続発振レーザ光Ｂ１を照射することで１層分又は複数の層分の３Ｄ造形を行った後、パルスレーザ光Ｂ２を照射することで対象物Ｔ中に超音波を発生させ、この超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測して、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
【0043】
２つ目の方法では、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させるために、対象物Ｔに対してパルスレーザ光Ｂ４を照射する。
図７は、２つ目の方法におけるレーザ光の照射のタイミングチャートである。すなわち、２つ目の方法では、パルスレーザ光Ｂ４を照射する度に対象物Ｔを３Ｄ造形しつつ、対象物Ｔ中に超音波を発生させ、この超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測して、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
図７は、２つ目の方法におけるレーザ光の照射のタイミングチャートである。すなわち、２つ目の方法では、パルスレーザ光Ｂ４を照射する度に対象物Ｔを３Ｄ造形しつつ、対象物Ｔ中に超音波を発生させ、この超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測して、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
【0044】
このように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、付加造形によって３Ｄ造形される途中の対象物Ｔについて内部欠陥の有無を検出するとよい。３Ｄ造形途中で、内部欠陥を検出するため、大きな手戻りが発生するリスクを軽減することができる。
【0045】
なお、幾つかの実施形態に係る欠陥検出装置２００で実施される欠陥検出方法は、上述した２通りの方法に限定されない。他のレーザー超音波計測法も同様に適用可能である。
例えば、レーザー光を照射した際に、内部欠陥からの反射波を直接観測する方法（反射法）、内部欠陥の有無による透過波の有無を観測する方法（透過法）、表面近傍等を表面に沿って伝播する超音波の経路上に内部欠陥がある場合の音速やゲインの差異を検出する方法（ガイド波法）なども同様に適用できる。
例えば、レーザー光を照射した際に、内部欠陥からの反射波を直接観測する方法（反射法）、内部欠陥の有無による透過波の有無を観測する方法（透過法）、表面近傍等を表面に沿って伝播する超音波の経路上に内部欠陥がある場合の音速やゲインの差異を検出する方法（ガイド波法）なども同様に適用できる。
【0046】
（１層分又は複数の層分の３Ｄ造形後、内部欠陥の有無を検出する場合）
図８は、上述した１つ目の方法によって３Ｄ造形及び内部欠陥を検出する処理を実施する手順を示したフローチャートである。
図８に示した欠陥検出方法は、レーザ光を照射するステップＳ１と、パルスレーザ光を照射するステップＳ３と、振動を計測するステップＳ５と、内部欠陥を検出するステップＳ７と、内部欠陥を修復するステップＳ９とを備えている。
図９は、対象物Ｔの内部欠陥を模式的に示した図である。本図において欠陥は空隙の場合を示している。但し、欠陥には図示しない割れ、融合不良など、その他の表面からは見えない内部造形不良の形態も含む。
図８は、上述した１つ目の方法によって３Ｄ造形及び内部欠陥を検出する処理を実施する手順を示したフローチャートである。
図８に示した欠陥検出方法は、レーザ光を照射するステップＳ１と、パルスレーザ光を照射するステップＳ３と、振動を計測するステップＳ５と、内部欠陥を検出するステップＳ７と、内部欠陥を修復するステップＳ９とを備えている。
図９は、対象物Ｔの内部欠陥を模式的に示した図である。本図において欠陥は空隙の場合を示している。但し、欠陥には図示しない割れ、融合不良など、その他の表面からは見えない内部造形不良の形態も含む。
【0047】
（レーザ光を照射するステップＳ１）
レーザ光を照射するステップＳ１は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ照射装置２０１から連続発振レーザ光Ｂ１を照射するステップである。
レーザ光を照射するステップＳ１では、制御装置２３０は、連続発振された連続発振レーザ光Ｂ１を照射することで１層分又は複数の層分の３Ｄ造形を行うように各部を制御する。すなわち、レーザ光を照射するステップＳ１では、照射制御装置２３１は、連続発振されたレーザ光Ｂ１を照射するようにレーザ照射装置２０１を制御する。また、レーザ光を照射するステップＳ１では、ガルバノミラー制御装置２３２は、１層分又は複数の層分の３Ｄ造形を行うように第１ガルバノミラー２０４を制御する。
レーザ光を照射するステップＳ１は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ照射装置２０１から連続発振レーザ光Ｂ１を照射するステップである。
レーザ光を照射するステップＳ１では、制御装置２３０は、連続発振された連続発振レーザ光Ｂ１を照射することで１層分又は複数の層分の３Ｄ造形を行うように各部を制御する。すなわち、レーザ光を照射するステップＳ１では、照射制御装置２３１は、連続発振されたレーザ光Ｂ１を照射するようにレーザ照射装置２０１を制御する。また、レーザ光を照射するステップＳ１では、ガルバノミラー制御装置２３２は、１層分又は複数の層分の３Ｄ造形を行うように第１ガルバノミラー２０４を制御する。
【0048】
（パルスレーザ光を照射するステップＳ３）
パルスレーザ光を照射するステップＳ３は、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してレーザ照射装置２０１からパルスレーザ光Ｂ２を照射するステップである。
パルスレーザ光を照射するステップＳ３では、パルスレーザ光Ｂ２を対象物Ｔに照射し、パルスレーザ光Ｂ２が照射された部位の急激な熱膨張と収縮により超音波を発生させる。
パルスレーザ光を照射するステップＳ３は、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してレーザ照射装置２０１からパルスレーザ光Ｂ２を照射するステップである。
パルスレーザ光を照射するステップＳ３では、パルスレーザ光Ｂ２を対象物Ｔに照射し、パルスレーザ光Ｂ２が照射された部位の急激な熱膨張と収縮により超音波を発生させる。
【0049】
パルスレーザ光を照射するステップＳ３では、制御装置２３０は、対象物Ｔ中に超音波を発生させるためのパルスレーザ光Ｂ２を照射するように各部を制御する。すなわち、パルスレーザ光を照射するステップＳ３では、照射制御装置２３１は、パルスレーザ光Ｂ２を照射するようにレーザ照射装置２０１を制御する。また、パルスレーザ光を照射するステップＳ３では、ガルバノミラー制御装置２３２は、内部欠陥の有無を検出しようとする位置に対してパルスレーザ光Ｂ２が照射されるように第１ガルバノミラー２０４を制御する。
【0050】
パルスレーザ光を照射するステップＳ３におけるパルスレーザ光Ｂ２の照射回数は、１回であるが、複数回であってもよい。なお、パルスレーザ光Ｂ２の対象物Ｔにおける照射位置は、パルスレーザ光Ｂ２の照射期間中、不動である。また、パルスレーザ光Ｂ２の照射回数が複数回であっても、各回におけるパルスレーザ光Ｂ２の対象物Ｔにおける照射位置は同一の位置である。
パルスレーザ光Ｂ２のビーム径は、検出しようとする内部欠陥の大きさＳと同程度であるとよく、例えば数百μｍである。ここでいう内部欠陥の大きさとは、内部欠陥を対象物Ｔの表面から見たときの大きさのことである。なお、パルスレーザ光Ｂ２のビーム径を上記の大きさに設定するために、欠陥検出装置２００はビーム径調整レンズを備えていてもよいが、ビーム径調整レンズを備えることは必須ではない。
パルスレーザ光Ｂ２のパルス幅は、１０ｎ秒以上１０００ｎ秒以下であるとよい。
パルスレーザ光Ｂ２のビーム径は、検出しようとする内部欠陥の大きさＳと同程度であるとよく、例えば数百μｍである。ここでいう内部欠陥の大きさとは、内部欠陥を対象物Ｔの表面から見たときの大きさのことである。なお、パルスレーザ光Ｂ２のビーム径を上記の大きさに設定するために、欠陥検出装置２００はビーム径調整レンズを備えていてもよいが、ビーム径調整レンズを備えることは必須ではない。
パルスレーザ光Ｂ２のパルス幅は、１０ｎ秒以上１０００ｎ秒以下であるとよい。
【0051】
パルスレーザ光を照射するステップＳ３において、上述したような照射条件でパルスレーザ光Ｂ２を対象物Ｔに照射することで、対象物Ｔに超音波を発生させることができる。
このようにして発生した超音波は、比較的広帯域の振動である。そのため、対象物Ｔの表面からの距離ｄや内部欠陥の大きさＳに応じて対象物Ｔの固有振動数が異なっていても、この固有振動数のたわみ振動が卓越して発生させることができる。
このようにして発生した超音波は、比較的広帯域の振動である。そのため、対象物Ｔの表面からの距離ｄや内部欠陥の大きさＳに応じて対象物Ｔの固有振動数が異なっていても、この固有振動数のたわみ振動が卓越して発生させることができる。
【0052】
（振動を計測するステップＳ５）
振動を計測するステップＳ５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ３を実施することで発生した超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するステップである。
振動を計測するステップＳ５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ３でパルスレーザ光Ｂ２を照射したタイミングと同時に実施される。
振動を計測するステップＳ５では、検出装置２２０は、対象物Ｔの表面の振動を振動計測装置２２１に検出させる。
振動を計測するステップＳ５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ３を実施することで発生した超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するステップである。
振動を計測するステップＳ５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ３でパルスレーザ光Ｂ２を照射したタイミングと同時に実施される。
振動を計測するステップＳ５では、検出装置２２０は、対象物Ｔの表面の振動を振動計測装置２２１に検出させる。
【0053】
【0054】
図１、図２、及び図３に示す実施形態では、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂによって超音波に基づく対象物Ｔの表面の振動を非接触で検出できる。
図１に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置となる。また、図２に示す実施形態では、ガルバノミラー２０４、２０７の姿勢制御によって、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置と同じ位置にレーザ光Ｂ３を照射することができる。
超音波励振点と、受信点の近接化が可能になる為、これにより、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合であっても、対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
また、図１及び図２に示す実施形態において、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置であれば、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置からレーザ光Ｂ３の照射位置までの振動の伝達時間を考慮しなくてもよくなる。これにより、後述する内部欠陥を検出するステップＳ７における演算負荷を低減できる。
図１に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置となる。また、図２に示す実施形態では、ガルバノミラー２０４、２０７の姿勢制御によって、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置と同じ位置にレーザ光Ｂ３を照射することができる。
超音波励振点と、受信点の近接化が可能になる為、これにより、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合であっても、対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
また、図１及び図２に示す実施形態において、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置であれば、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置からレーザ光Ｂ３の照射位置までの振動の伝達時間を考慮しなくてもよくなる。これにより、後述する内部欠陥を検出するステップＳ７における演算負荷を低減できる。
【0055】
図１に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ２とレーザ光Ｂ３とを同軸で照射できる。これにより、対象物Ｔが複雑な構造であっても、レーザ光Ｂ３が対象物Ｔの一部によって遮られることを回避して対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
【0056】
図２に示す実施形態では、ガルバノミラー２０４、２０７の姿勢制御によって、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが常に一定の距離を保つように照射することができる。これにより、パルスレーザ光Ｂ２の照射によるノイズが検出されるタイミングと、上述した固有振動数での振幅が検出されるタイミングとをずらすことができ、固有振動数での振幅を検出し易くなる。また、図２に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが常に一定の距離を保つように照射することにより、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置との距離が変化する場合と比べて、後述する内部欠陥を検出するステップＳ７における演算負荷を低減できる。
【0057】
図３に示す実施形態では、上述したように、振動計測装置２２１からのレーザ光Ｂ３の対象物Ｔにおける照射位置は、予めミラー２０８の姿勢を調節することで設定された固定位置である。そのため、レーザ光Ｂ３の対象物Ｔにおける照射位置の表面の状態が不変であるため、対象物Ｔの表面の振動を安定して検出できる。
また、図３に示す実施形態では、第２ガルバノミラー２０７の姿勢制御を行わなくてもよくなるので、制御装置２３０における演算負荷を抑制できる。
また、図３に示す実施形態では、第２ガルバノミラー２０７の姿勢制御を行わなくてもよくなるので、制御装置２３０における演算負荷を抑制できる。
【0058】
このように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法において、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂによって対象物Ｔの表面の振動を検出するようにしてもよい。
これにより、内部欠陥の有無を非接触で検出することができる。
これにより、内部欠陥の有無を非接触で検出することができる。
【0059】
図４及び図５に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔによって超音波に基づく対象物Ｔの表面の振動を直接検出できる。これにより、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂに対象物Ｔの表面の振動を非接触で検出する場合と比べて、良好な感度で対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
図４に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置するので、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置と接触式トランスデューサ２２１ｔとの距離を比較的接近できるので、さらに良好な感度で対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
図５に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを造形装置３００のベースプレート３０１に設置するので、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合等、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置することが困難な場合であっても、対象物Ｔの振動を検出できる。
図４に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置するので、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置と接触式トランスデューサ２２１ｔとの距離を比較的接近できるので、さらに良好な感度で対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
図５に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを造形装置３００のベースプレート３０１に設置するので、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合等、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置することが困難な場合であっても、対象物Ｔの振動を検出できる。
【0060】
（内部欠陥を検出するステップＳ７）
内部欠陥を検出するステップＳ７は、振動を計測するステップＳ５で計測された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップである。すなわち、内部欠陥を検出するステップＳ７は、超音波に基づく対象物Ｔの振動の特定の周波数成分の振幅に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップである。
図１０は、内部欠陥を検出するステップＳ７における後述する処理に係る演算装置２２２の機能ブロックを示す図である。演算装置２２２は、時間波形蓄積メモリ２２２ａ、窓関数による抽出部２２２ｂ、ＦＦＴ処理部２２２ｃ、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄ、マップ作成部（計測結果マップ作成部）２２２ｅの各機能ブロックを仮想的に有している。
内部欠陥を検出するステップＳ７では、演算装置２２２は、次のようにして対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
まず、演算装置２２２は、時間波形蓄積メモリ２２２ａにて、フォトディテクタ２０６で検出したパルスレーザ光Ｂ２の照射タイミングを基準として、該照射タイミング以降の予め設定された期間内に振動計測装置２２１で検出した振動の情報を振動計測装置２２１から取得する。
図１１Ａは、上述のようにして振動計測装置２２１から取得した振動の振幅を示すグラフの一例である。
内部欠陥を検出するステップＳ７は、振動を計測するステップＳ５で計測された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップである。すなわち、内部欠陥を検出するステップＳ７は、超音波に基づく対象物Ｔの振動の特定の周波数成分の振幅に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップである。
図１０は、内部欠陥を検出するステップＳ７における後述する処理に係る演算装置２２２の機能ブロックを示す図である。演算装置２２２は、時間波形蓄積メモリ２２２ａ、窓関数による抽出部２２２ｂ、ＦＦＴ処理部２２２ｃ、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄ、マップ作成部（計測結果マップ作成部）２２２ｅの各機能ブロックを仮想的に有している。
内部欠陥を検出するステップＳ７では、演算装置２２２は、次のようにして対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
まず、演算装置２２２は、時間波形蓄積メモリ２２２ａにて、フォトディテクタ２０６で検出したパルスレーザ光Ｂ２の照射タイミングを基準として、該照射タイミング以降の予め設定された期間内に振動計測装置２２１で検出した振動の情報を振動計測装置２２１から取得する。
図１１Ａは、上述のようにして振動計測装置２２１から取得した振動の振幅を示すグラフの一例である。
【0061】
次いで、演算装置２２２は、窓関数による抽出部２２２ｂにて、上述のようにして振動計測装置２２１から取得した振動の情報から、内部欠陥の有無の検出に必要な振動の情報を抽出する。
図１１Ｂは、内部欠陥の有無の検出に必要な情報を抽出した後の振動を示すグラフの一例である。
図１１Ｂは、内部欠陥の有無の検出に必要な情報を抽出した後の振動を示すグラフの一例である。
【0062】
具体的には、窓関数による抽出部２２２ｂは、上述のようにして振動計測装置２２１から取得した振動の情報から、第１到達波についての振動の情報を抽出する。すなわち、窓関数による抽出部２２２ｂは、上述のようにして振動計測装置２２１から取得した振動の情報から、第１到達波を検出した期間に相当する振動の情報を抽出する。図１１Ｂに示す例では、窓関数による抽出部２２２ｂは、上述のようにして振動計測装置２２１から取得した振動の情報から、フォトディテクタ２０６で検出したパルスレーザ光Ｂ２の照射タイミングを０秒として、該照射タイミング以降、５．０μ秒経過時までの振動の情報を抽出する。
なお、上述した第１到達波についての振動の情報の抽出方法は一例であり、他の方法で第１到達波についての振動の情報を抽出してもよい。
また、窓関数による抽出部２２２ｂは、該照射タイミング以降、５．０μ秒経過時までの振動の情報を抽出する際、パルスレーザ光Ｂ２の照射によるノイズを除くべく、該照射タイミング以降、所定の期間の振動の情報は取得対象から外す。図１１Ｂに示す例では、演算装置２２２は、該照射タイミング以降、０．５μ秒経過時までの振動の情報は取得しない。
なお、上述した第１到達波についての振動の情報の抽出方法は一例であり、他の方法で第１到達波についての振動の情報を抽出してもよい。
また、窓関数による抽出部２２２ｂは、該照射タイミング以降、５．０μ秒経過時までの振動の情報を抽出する際、パルスレーザ光Ｂ２の照射によるノイズを除くべく、該照射タイミング以降、所定の期間の振動の情報は取得対象から外す。図１１Ｂに示す例では、演算装置２２２は、該照射タイミング以降、０．５μ秒経過時までの振動の情報は取得しない。
【0063】
上述のようにして抽出した第１到達波についての振動の情報には、対象物Ｔの表面近傍の内部欠陥の存在に起因した固有周波数によるたわみ振動と、表面波成分とを含んでいる。そこで、演算装置２２２は、ＦＦＴ処理部２２２ｃにて、該固有周波数によるたわみ振動を抽出すべく、上述のようにして抽出した第１到達波についての振動の情報に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行う。
図１１Ｃは、ＦＦＴ処理の処理結果を表すグラフの一例である。
図１１Ｃは、ＦＦＴ処理の処理結果を表すグラフの一例である。
【0064】
対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域において内部欠陥が存在する場合、比較的低い周波数の範囲内で卓越している周波数成分の振幅が発生する。この周波数の範囲は、内部欠陥の形状、内部欠陥の位置、対象物Ｔの材質等によって決まるが、例えば０．５ＭＨｚ以上５．０ＭＨｚ以下の範囲となることがある。
そこで、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄは、上述したＦＦＴ処理の処理結果において、上述したような比較的低い周波数の範囲内の振幅のピークを検出し、そのピーク値を取得する。ＦＦＴ結果分析部２２２ｄは、該ピーク値が予め設定された閾値を超えている場合、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置の直下に内部欠陥が存在していると判断する。
図１１Ｃに示す例では、１．２０ＭＨｚにおいて比較的大きな振幅のピークが認められる。
なお、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄは、ＦＦＴ処理部２２２ｃにおけるＦＦＴ処理の結果の総和や、特定の周波数の時のＦＦＴ振幅値等に基づいて内部欠陥の有無を判断するようにしてもよい。
そこで、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄは、上述したＦＦＴ処理の処理結果において、上述したような比較的低い周波数の範囲内の振幅のピークを検出し、そのピーク値を取得する。ＦＦＴ結果分析部２２２ｄは、該ピーク値が予め設定された閾値を超えている場合、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置の直下に内部欠陥が存在していると判断する。
図１１Ｃに示す例では、１．２０ＭＨｚにおいて比較的大きな振幅のピークが認められる。
なお、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄは、ＦＦＴ処理部２２２ｃにおけるＦＦＴ処理の結果の総和や、特定の周波数の時のＦＦＴ振幅値等に基づいて内部欠陥の有無を判断するようにしてもよい。
【0065】
このように、上述した一実施形態に係る欠陥検出方法において、内部欠陥を検出するステップＳ７では、内部欠陥の形状、内部欠陥の位置、対象物Ｔの材質等によって決まる周波数成分に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するとよい。
これにより、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出できる。
これにより、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出できる。
【0066】
なお、演算装置２２２は、制御装置２３０と協働して、パルスレーザ光Ｂ２の照射位置をずらしながら、上述したレーザ光を照射するステップＳ１から内部欠陥を検出するステップＳ７を繰り返し実施することで、対象物Ｔの表面の全面に亘り、比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出する。
【0067】
演算装置２２２は、マップ作成部２２２ｅにて、対象物Ｔの表面上の位置と、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄが取得した上記ピーク値との関係を示すマップを作成する。すなわち、マップ作成部２２２ｅは、ＦＦＴ処理結果値をマップ状にプロットすることで上記マップを作成する。
図１２は、マップ作成部２２２ｅにおいて作成された上記マップの一例を示す図である。図１２に示すマップでは、上記ピーク値の分布を上記ピーク値に応じた濃度で表している。例えば図１２に示すマップでは、破線で囲んだ位置において内部欠陥が存在していることが推認できる。
なお、マップ作成部２２２ｅは、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄがＦＦＴ処理部２２２ｃにおけるＦＦＴ処理の結果の総和を取得した場合には、この総和と、対象物Ｔの表面上の位置との関係を示すマップを作成する。
また、マップ作成部２２２ｅは、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄが特定の周波数のＦＦＴ振幅値を取得した場合には、このＦＦＴ振幅値と、対象物Ｔの表面上の位置との関係を示すマップを作成する。
図１２は、マップ作成部２２２ｅにおいて作成された上記マップの一例を示す図である。図１２に示すマップでは、上記ピーク値の分布を上記ピーク値に応じた濃度で表している。例えば図１２に示すマップでは、破線で囲んだ位置において内部欠陥が存在していることが推認できる。
なお、マップ作成部２２２ｅは、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄがＦＦＴ処理部２２２ｃにおけるＦＦＴ処理の結果の総和を取得した場合には、この総和と、対象物Ｔの表面上の位置との関係を示すマップを作成する。
また、マップ作成部２２２ｅは、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄが特定の周波数のＦＦＴ振幅値を取得した場合には、このＦＦＴ振幅値と、対象物Ｔの表面上の位置との関係を示すマップを作成する。
【0068】
（内部欠陥を修復するステップＳ９）
内部欠陥を修復するステップＳ９は、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の数層下の層までを溶融するステップである。
幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、内部欠陥を検出するステップＳ７において内部欠陥の存在が検出された場合に内部欠陥を修復するステップＳ９を実施する。
すなわち、幾つかの実施形態では、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の数層下の層までを溶融してもよい。「次層と次層の数層下の層までを溶融する」とは、内部欠陥の上に位置する上層とともに内部欠陥を含む層を溶融することを意味する。
内部欠陥を修復するステップＳ９は、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の数層下の層までを溶融するステップである。
幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、内部欠陥を検出するステップＳ７において内部欠陥の存在が検出された場合に内部欠陥を修復するステップＳ９を実施する。
すなわち、幾つかの実施形態では、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の数層下の層までを溶融してもよい。「次層と次層の数層下の層までを溶融する」とは、内部欠陥の上に位置する上層とともに内部欠陥を含む層を溶融することを意味する。
【0069】
例えば、図６に示す、左から２番目の３Ｄ造形（レーザ光を照射するステップＳ１）の際に内部欠陥が生じ、その後の内部欠陥を検出するステップＳ７において内部欠陥の存在が検出された場合、次の３Ｄ造形である左から３番目の３Ｄ造形（レーザ光を照射するステップＳ１）の際に、連続発振レーザ光Ｂ１の出力を通常の３Ｄ造形における出力よりも大きくして、３Ｄ造形（内部欠陥を修復するステップＳ９）を行うとよい。
【0070】
上述した一実施形態に係る欠陥検出方法は、レーザ光を照射するステップＳ１と、パルスレーザ光を照射するステップＳ３と、振動を計測するステップＳ５と、内部欠陥を検出するステップＳ７と、を備える。
これにより、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）と、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対して照射するパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４）とを、同じレーザ照射装置２０１で照射できるので、制御対象の装置を少なくすることができる。これにより、装置の制御が煩雑になり難くなるので、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供できる。
これにより、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）と、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対して照射するパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４）とを、同じレーザ照射装置２０１で照射できるので、制御対象の装置を少なくすることができる。これにより、装置の制御が煩雑になり難くなるので、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供できる。
【0071】
（対象物Ｔを３Ｄ造形しつつ内部欠陥の有無を検出する場合）
図１３は、上述した２つ目の方法によって３Ｄ造形及び内部欠陥を検出する処理を実施する手順を示したフローチャートである。
図１３に示した欠陥検出方法は、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３と、振動を計測するステップＳ１５と、内部欠陥を検出するステップＳ１７と、内部欠陥を修復するステップＳ１９とを備えている。
図１３は、上述した２つ目の方法によって３Ｄ造形及び内部欠陥を検出する処理を実施する手順を示したフローチャートである。
図１３に示した欠陥検出方法は、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３と、振動を計測するステップＳ１５と、内部欠陥を検出するステップＳ１７と、内部欠陥を修復するステップＳ１９とを備えている。
【0072】
（パルスレーザ光を照射するステップＳ１３）
パルスレーザ光を照射するステップＳ１３は、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させるために、対象物Ｔに対してレーザ照射装置２０１からパルスレーザ光Ｂ４を照射するステップである。
パルスレーザ光を照射するステップＳ１３では、パルスレーザ光Ｂ４をパウダーベッドに照射し、パルスレーザ光Ｂ４の照射による３Ｄ造形を行うとともに、パルスレーザ光Ｂ４が照射された部位の急激な熱膨張と収縮により超音波を発生させる。
パルスレーザ光を照射するステップＳ１３は、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させるために、対象物Ｔに対してレーザ照射装置２０１からパルスレーザ光Ｂ４を照射するステップである。
パルスレーザ光を照射するステップＳ１３では、パルスレーザ光Ｂ４をパウダーベッドに照射し、パルスレーザ光Ｂ４の照射による３Ｄ造形を行うとともに、パルスレーザ光Ｂ４が照射された部位の急激な熱膨張と収縮により超音波を発生させる。
【0073】
パルスレーザ光を照射するステップＳ１３では、制御装置２３０は、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させるためのパルスレーザ光Ｂ４を照射するように各部を制御する。すなわち、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３では、照射制御装置２３１は、パルスレーザ光Ｂ４を照射するようにレーザ照射装置２０１を制御する。また、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３では、ガルバノミラー制御装置２３２は、３Ｄ造形及び内部欠陥の有無を検出しようとする位置に対してパルスレーザ光Ｂ４が照射されるように第１ガルバノミラー２０４を制御する。
【0074】
パルスレーザ光を照射するステップＳ１３におけるパルスレーザ光Ｂ４の照射回数は、３Ｄ造形及び内部欠陥の有無を検出しようとする位置の１カ所につき１回であるが、複数回であってもよい。なお、パルスレーザ光Ｂ４の対象物Ｔにおける照射位置は、パルスレーザ光Ｂ４の照射期間中、不動である。また、パルスレーザ光Ｂ４の照射回数が上記１カ所につき複数回であっても、各回におけるパルスレーザ光Ｂ４の対象物Ｔにおける照射位置は同一の位置である。
パルスレーザ光Ｂ４のビーム径は、検出しようとする内部欠陥の大きさＳと同程度であるとよく、例えば数百μｍである。ここでいう内部欠陥の大きさとは、内部欠陥を対象物Ｔの表面から見たときの大きさのことである。なお、パルスレーザ光Ｂ４のビーム径を上記の大きさに設定するために、欠陥検出装置２００はビーム径調整レンズを備えていてもよいが、ビーム径調整レンズを備えることは必須ではない。
パルスレーザ光Ｂ４のパルス幅は、１０ｎ秒以上１０００ｎ秒以下であるとよい。
パルスレーザ光Ｂ４のビーム径は、検出しようとする内部欠陥の大きさＳと同程度であるとよく、例えば数百μｍである。ここでいう内部欠陥の大きさとは、内部欠陥を対象物Ｔの表面から見たときの大きさのことである。なお、パルスレーザ光Ｂ４のビーム径を上記の大きさに設定するために、欠陥検出装置２００はビーム径調整レンズを備えていてもよいが、ビーム径調整レンズを備えることは必須ではない。
パルスレーザ光Ｂ４のパルス幅は、１０ｎ秒以上１０００ｎ秒以下であるとよい。
【0075】
パルスレーザ光を照射するステップＳ１３において、上述したような照射条件でパルスレーザ光Ｂ４を対象物Ｔに照射することで、原料粉３０３を溶融すること、及び、対象物Ｔに超音波を発生させることができる。
このようにして発生した超音波は、比較的広帯域の振動である。そのため、対象物Ｔの表面からの距離ｄや内部欠陥の大きさＳに応じて対象物Ｔの固有振動数が異なっていても、この固有振動数のたわみ振動を卓越して発生させることができる。
このようにして発生した超音波は、比較的広帯域の振動である。そのため、対象物Ｔの表面からの距離ｄや内部欠陥の大きさＳに応じて対象物Ｔの固有振動数が異なっていても、この固有振動数のたわみ振動を卓越して発生させることができる。
【0076】
（振動を計測するステップＳ１５）
振動を計測するステップＳ１５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３を実施することで発生した超音波に基づく対象物の振動を計測するステップである。
振動を計測するステップＳ１５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３でパルスレーザ光Ｂ４を照射したタイミングと略同時期に実施される。
振動を計測するステップＳ１５では、検出装置２２０は、対象物Ｔの表面の振動を振動計測装置２２１に検出させる。
振動を計測するステップＳ１５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３を実施することで発生した超音波に基づく対象物の振動を計測するステップである。
振動を計測するステップＳ１５は、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３でパルスレーザ光Ｂ４を照射したタイミングと略同時期に実施される。
振動を計測するステップＳ１５では、検出装置２２０は、対象物Ｔの表面の振動を振動計測装置２２１に検出させる。
【0077】
【0078】
図１、図２、及び図３に示す実施形態では、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂによって超音波に基づく対象物Ｔの表面の振動を非接触で検出できる。
図１に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置となる。また、図２に示す実施形態では、ガルバノミラー２０４、２０７の姿勢制御によって、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置と同じ位置にレーザ光Ｂ３を照射することができる。
超音波励振点と、受信点の近接化が可能になる為、これにより、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合であっても、対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
また、図１及び図２に示す実施形態において、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置であれば、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置からレーザ光Ｂ３の照射位置までの振動の伝達時間を考慮しなくてもよくなる。これにより、後述する内部欠陥を検出するステップＳ１７における演算負荷を低減できる。
図１に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置となる。また、図２に示す実施形態では、ガルバノミラー２０４、２０７の姿勢制御によって、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置と同じ位置にレーザ光Ｂ３を照射することができる。
超音波励振点と、受信点の近接化が可能になる為、これにより、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合であっても、対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
また、図１及び図２に示す実施形態において、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが同じ位置であれば、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置からレーザ光Ｂ３の照射位置までの振動の伝達時間を考慮しなくてもよくなる。これにより、後述する内部欠陥を検出するステップＳ１７における演算負荷を低減できる。
【0079】
図１に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ４とレーザ光Ｂ３とを同軸で照射できる。これにより、対象物Ｔが複雑な構造であっても、レーザ光Ｂ３が対象物Ｔの一部によって遮られることを回避して対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
【0080】
図２に示す実施形態では、ガルバノミラー２０４、２０７の姿勢制御によって、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが常に一定の距離を保つように照射することができる。これにより、パルスレーザ光Ｂ４の照射によるノイズが検出されるタイミングと、上述した固有振動数での振幅が検出されるタイミングとをずらすことができ、固有振動数での振幅を検出し易くなる。また、図２に示す実施形態では、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置とが常に一定の距離を保つように照射することにより、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置とレーザ光Ｂ３の照射位置との距離が変化する場合と比べて、後述する内部欠陥を検出するステップＳ１７における演算負荷を低減できる。
【0081】
図３に示す実施形態では、上述したように、振動計測装置２２１からのレーザ光Ｂ３の対象物Ｔにおける照射位置は、予めミラー２０８の姿勢を調節することで設定された固定位置である。そのため、レーザ光Ｂ３の対象物Ｔにおける照射位置の表面の状態が不変であるため、対象物Ｔの表面の振動を安定して検出できる。
また、図３に示す実施形態では、第２ガルバノミラー２０７の姿勢制御を行わなくてもよくなるので、制御装置２３０における演算負荷を抑制できる。
また、図３に示す実施形態では、第２ガルバノミラー２０７の姿勢制御を行わなくてもよくなるので、制御装置２３０における演算負荷を抑制できる。
【0082】
このように、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法において、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂによって対象物Ｔの表面の振動を検出するようにしてもよい。
これにより、内部欠陥の有無を非接触で検出することができる。
これにより、内部欠陥の有無を非接触で検出することができる。
【0083】
図４及び図５に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔによって超音波に基づく対象物Ｔの表面の振動を直接検出できる。これにより、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂに対象物Ｔの表面の振動を非接触で検出する場合と比べて、良好な感度で対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
図４に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置するので、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置と接触式トランスデューサ２２１ｔとの距離を比較的接近できるので、さらに良好な感度で対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
図５に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを造形装置３００のベースプレート３０１に設置するので、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合等、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置することが困難な場合であっても、対象物Ｔの振動を検出できる。
図４に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置するので、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置と接触式トランスデューサ２２１ｔとの距離を比較的接近できるので、さらに良好な感度で対象物Ｔの表面の振動を検出できる。
図５に示す実施形態では、接触式トランスデューサ２２１ｔを造形装置３００のベースプレート３０１に設置するので、対象物Ｔの検査面が小さい場合や、対象物Ｔが複雑な場合等、接触式トランスデューサ２２１ｔを対象物Ｔの上面に設置することが困難な場合であっても、対象物Ｔの振動を検出できる。
【0084】
（内部欠陥を検出するステップＳ１７）
内部欠陥を検出するステップＳ１７は、振動を計測するステップＳ１５で計測された振動に基づいて対象物の内部欠陥の有無を検出するステップである。すなわち、内部欠陥を検出するステップＳ１７は、超音波に基づく対象物Ｔの振動の特定の周波数成分の振幅に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップである。
内部欠陥を検出するステップＳ１７では、演算装置２２２は、次のようにして対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
まず、演算装置２２２は、時間波形蓄積メモリ２２２ａにて、フォトディテクタ２０６で検出したパルスレーザ光Ｂ４の照射タイミングを基準として、該照射タイミング以降の予め設定された期間内に振動計測装置２２１で検出した振動の情報を振動計測装置２２１から取得する。
内部欠陥を検出するステップＳ１７は、振動を計測するステップＳ１５で計測された振動に基づいて対象物の内部欠陥の有無を検出するステップである。すなわち、内部欠陥を検出するステップＳ１７は、超音波に基づく対象物Ｔの振動の特定の周波数成分の振幅に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップである。
内部欠陥を検出するステップＳ１７では、演算装置２２２は、次のようにして対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出する。
まず、演算装置２２２は、時間波形蓄積メモリ２２２ａにて、フォトディテクタ２０６で検出したパルスレーザ光Ｂ４の照射タイミングを基準として、該照射タイミング以降の予め設定された期間内に振動計測装置２２１で検出した振動の情報を振動計測装置２２１から取得する。
【0085】
次いで、演算装置２２２は、窓関数による抽出部２２２ｂにて、上述のようにして振動計測装置２２１から取得した振動の情報から、内部欠陥の有無の検出に必要な振動の情報を抽出する。窓関数による抽出部２２２ｂにおける処理の内容は、図８に示した１つ目の方法についての内部欠陥を検出するステップＳ７における処理の内容と略同じであるので、詳細な説明は省略する。なお、窓関数による抽出部２２２ｂは、フォトディテクタ２０６で検出したパルスレーザ光Ｂ４の照射タイミングを０秒として、該照射タイミング以降、５．０μ秒経過時までの振動の情報を抽出する。
【0086】
次いで、演算装置２２２は、ＦＦＴ処理部２２２ｃにて、該固有周波数によるたわみ振動を抽出すべく、上述のようにして抽出した第１到達波についての振動の情報に対してＦＦＴ処理を行う。
【0087】
上述したＦＦＴ処理の処理結果に基づいてＦＦＴ結果分析部２２２ｄで行われる処理の内容は、図８に示した１つ目の方法についての内部欠陥を検出するステップＳ７における処理の内容と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【0088】
このように、上述した一実施形態に係る欠陥検出方法において、内部欠陥を検出するステップＳ１７では、内部欠陥の形状、内部欠陥の位置、対象物Ｔの材質等によって決まる周波数成分に基づいて、対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するとよい。
これにより、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出できる。
これにより、対象物Ｔにおける比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出できる。
【0089】
なお、演算装置２２２は、制御装置２３０と協働して、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置をずらしながら、上述したパルスレーザ光を照射するステップＳ１３から内部欠陥を検出するステップＳ１７を繰り返し実施することで、対象物Ｔの表面の全面に亘り、比較的表面から近い領域における内部欠陥の有無を検出する。
【0090】
演算装置２２２は、マップ作成部２２２ｅにて、対象物Ｔの表面上の位置と、ＦＦＴ結果分析部２２２ｄが取得した上記ピーク値との関係を示すマップを作成する。すなわち、マップ作成部２２２ｅは、ＦＦＴ処理結果値をマップ状にプロットすることで上記マップを作成する。マップ作成部２２２ｅで行われる処理の内容は、図８に示した１つ目の方法についての内部欠陥を検出するステップＳ７における処理の内容と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【0091】
（内部欠陥を修復するステップＳ１９）
内部欠陥を修復するステップＳ１９は、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥を修復するように、少なくとも対象物Ｔにおける内部欠陥の直上に位置する部位を溶融するステップである。
幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、内部欠陥を検出するステップＳ１７において内部欠陥の存在が検出された場合に内部欠陥を修復するステップＳ１９を実施する。
すなわち、幾つかの実施形態では、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の数層下の層までを溶融してもよい。この場合には、パルスレーザ光Ｂ４の出力を通常の３Ｄ造形における出力よりも大きくして、３Ｄ造形（内部欠陥を修復するステップＳ１９）を行うとよい。
また、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、内部欠陥を検出するステップＳ１７において内部欠陥の存在が検出された場合に、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置を変えずに、再びパルスレーザ光Ｂ４を通常の３Ｄ造形における出力より高い出力にて照射して、少なくとも対象物Ｔにおける内部欠陥の直上に位置する部位を溶融することで、内部欠陥を修復するようにしてもよい（図７参照）。
内部欠陥を修復するステップＳ１９は、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥を修復するように、少なくとも対象物Ｔにおける内部欠陥の直上に位置する部位を溶融するステップである。
幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、内部欠陥を検出するステップＳ１７において内部欠陥の存在が検出された場合に内部欠陥を修復するステップＳ１９を実施する。
すなわち、幾つかの実施形態では、付加造形の積層によって３Ｄ造形される造形中の対象物Ｔについて内部欠陥を検出した場合に、内部欠陥の直上位置で次層を形成するときに内部欠陥を修復するように次層と次層の数層下の層までを溶融してもよい。この場合には、パルスレーザ光Ｂ４の出力を通常の３Ｄ造形における出力よりも大きくして、３Ｄ造形（内部欠陥を修復するステップＳ１９）を行うとよい。
また、幾つかの実施形態に係る欠陥検出方法では、内部欠陥を検出するステップＳ１７において内部欠陥の存在が検出された場合に、パルスレーザ光Ｂ４の照射位置を変えずに、再びパルスレーザ光Ｂ４を通常の３Ｄ造形における出力より高い出力にて照射して、少なくとも対象物Ｔにおける内部欠陥の直上に位置する部位を溶融することで、内部欠陥を修復するようにしてもよい（図７参照）。
【0092】
上述した一実施形態に係る欠陥検出方法は、パルスレーザ光を照射するステップＳ１３と、振動を計測するステップＳ１５と、内部欠陥を修復するステップＳ１９と、を備える。
上述した一実施形態に係る欠陥検出方法によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させることができるので、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とを同時に実施できる。これにより、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とに要する時間を短縮できるので、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供できる。
上述した一実施形態に係る欠陥検出方法によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させることができるので、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とを同時に実施できる。これにより、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とに要する時間を短縮できるので、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供できる。
【0093】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0094】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）を照射可能であるとともに、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４）を照射可能であるレーザ照射装置２０１を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、レーザ光の照射を制御する照射制御装置２３１を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するように構成された振動計測装置２２１を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、振動計測装置２２１で検出された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置２２０（演算装置２２２）を備える。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）を照射可能であるとともに、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４）を照射可能であるレーザ照射装置２０１を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、レーザ光の照射を制御する照射制御装置２３１を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するように構成された振動計測装置２２１を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出装置２００は、振動計測装置２２１で検出された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するように構成された検出装置２２０（演算装置２２２）を備える。
【0095】
上記（１）の構成によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）と、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対して照射するパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４）とを、同じレーザ照射装置２０１で照射できるので、欠陥検出装置２００、及び、３Ｄ造形装置３００の装置構成を簡素化できる。これにより、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出装置２００を提供できる。
【0096】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、照射制御装置２３１は、対象物Ｔを３Ｄ造形するために連続発振されたレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１）を照射するようにレーザ照射装置２０１を制御するようにしてもよい。
【0097】
上記（２）の構成によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形するために連続発振されたレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１）を用い、対象物Ｔ中に超音波を発生させるためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２）を用いるようにすることで、対象物Ｔの３Ｄ造形する場合と、対象物Ｔ中に超音波を発生させる場合のそれぞれで、より適した条件でレーザ光を照射できる。
【0098】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、照射制御装置２３１は、対象物を３Ｄ造形するためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ４）を照射するようにレーザ照射装置２０１を制御するようにしてもよい。
【0099】
上記（３）の構成によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ４）を照射することで対象物Ｔ中に超音波を発生させるようにすれば、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とを同時に実施できる。これにより、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とに要する時間を短縮できる。
【0100】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）を走査するための第１ガルバノミラー２０４を備えるとよい。
【0101】
上記（４）の構成によれば、レーザ照射装置２０１自体を移動させる必要がないので、レーザ光の走査を行うための機構を小型化できる。
【0102】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、振動計測装置２２１は、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂの何れか一方を含んでいてもよい。
【0103】
上記（５）の構成によれば、対象物Ｔの振動を非接触で計測できる。
【0104】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）を走査するための第２ガルバノミラー２０７を備えるとよい。
【0105】
上記（６）の構成によれば、計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）を走査できるので、パルスレーザ光Ｂ２又はパルスレーザ光Ｂ４の照射位置と同じ位置に計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）を照射できる。
【0106】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、振動計測装置２２１は、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂの何れか一方を含むとよく、照射制御装置２３１は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）、及び、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）を走査するためのガルバノミラー（第１ガルバノミラー２０４）を有するとよい。
【0107】
上記（７）の構成によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）の走査と、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）の走査とを、同じガルバノミラー（第１ガルバノミラー２０４）の制御により実施できる。これにより、対象物Ｔを３Ｄ造形するためのレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１又はパルスレーザ光Ｂ４）の走査と、レーザ干渉計２２１Ａ又はドップラ振動計２２１Ｂからの計測用のレーザ光（レーザ光Ｂ３）の走査とを別々のガルバノミラーで実施する場合と比べて、欠陥検出装置２００を簡素化できる。
【0108】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、振動計測装置２２１は、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するための接触式トランスデューサ２２１ｔを含んでいてもよい。
【0109】
上記（８）の構成によれば、超音波に基づく対象物Ｔの振動を非接触で計測する場合と比べて、計測精度を向上させ易い。
【0110】
（９）本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出方法は、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ照射装置２０１からレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１）を照射するステップ（Ｓ１）と、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対してレーザ照射装置２０１からパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２）を照射するステップ（Ｓ３）と、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するステップ（Ｓ５）と、計測された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップ（Ｓ７）と、を備える。
【0111】
上記（９）の方法によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形するためにレーザ光（連続発振レーザ光Ｂ１）と、対象物Ｔ中に超音波を発生させるために対象物Ｔに対して照射するパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ２）とを、同じレーザ照射装置２０１で照射できるので、制御対象の装置を少なくすることができる。これにより、装置の制御が煩雑になり難くなるので、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供できる。
【0112】
（１０）本開示の少なくとも一実施形態に係る欠陥検出方法は、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させるために、対象物Ｔに対してレーザ照射装置２０１からパルスレーザ光（パルスレーザ光Ｂ４）を照射するステップ（Ｓ１３）と、超音波に基づく対象物Ｔの振動を計測するステップ（Ｓ１５）と、計測された振動に基づいて対象物Ｔの内部欠陥の有無を検出するステップ（Ｓ１７）と、を備える。
【0113】
上記（１０）の方法によれば、対象物Ｔを３Ｄ造形すると同時に対象物Ｔ中に超音波を発生させることができるので、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とを同時に実施できる。これにより、対象物Ｔの３Ｄ造形と対象物Ｔの内部欠陥の有無の検出とに要する時間を短縮できるので、３Ｄ造形される対象物Ｔの内部欠陥の検出に適した欠陥検出方法を提供できる。
【符号の説明】
【0114】
２００ 欠陥検出装置
２０１ レーザ照射装置
２０４ ガルバノミラー（第１ガルバノミラー）
２０７ ガルバノミラー（第２ガルバノミラー）
２２０ 検出装置
２２１ 振動計測装置
２２１Ａ レーザ干渉計
２２１Ｂ ドップラ振動計
２２１Ｄ データロガー
２２１ｔ 接触式トランスデューサ
２２２ 演算装置
２３０ 制御装置
２３１ 照射制御装置
２３２ ガルバノミラー制御装置
３００ 造形装置
２０１ レーザ照射装置
２０４ ガルバノミラー（第１ガルバノミラー）
２０７ ガルバノミラー（第２ガルバノミラー）
２２０ 検出装置
２２１ 振動計測装置
２２１Ａ レーザ干渉計
２２１Ｂ ドップラ振動計
２２１Ｄ データロガー
２２１ｔ 接触式トランスデューサ
２２２ 演算装置
２３０ 制御装置
２３１ 照射制御装置
２３２ ガルバノミラー制御装置
３００ 造形装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12】
【図13】