特許 7041950 探傷装置

(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】

(24)【登録日】2022-03-16

(45)【発行日】2022-03-25

(54)【発明の名称】探傷装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/72 20060101AFI20220317BHJP

【ＦＩ】

G01N25/72 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018019232

(22)【出願日】2018-02-06

(65)【公開番号】P2019138649

(43)【公開日】2019-08-22

【審査請求日】2021-01-20

(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】西谷 豊

(72)【発明者】

【氏名】福井 涼

(72)【発明者】

【氏名】羽深 嘉郎

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８７５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１２２０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２５／００－２５／７２

Ｇ０１Ｊ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

裁頭円錐面の形状に形作られた鏡面が内面に形成されたリフレクタと、
前記鏡面を撮像する赤外線カメラと、
被検体を加熱する加熱器と、を備え、
前記被検体が前記鏡面の内側且つ前記裁頭円錐面の中心軸上に配置され、前記赤外線カメラが前記鏡面を介して前記被検体を撮像する
探傷装置。

【請求項2】

前記加熱器が、加熱光を前記鏡面に向けて照射する光加熱器であり、
前記光加熱器によって照射された前記加熱光が前記鏡面によって前記被検体に向けて照射されることによって前記被検体が加熱される
請求項１に記載の探傷装置。

【請求項3】

前記赤外線カメラの光軸と前記裁頭円錐面の中心軸とが同軸状に配置されている
請求項１又は２に記載の探傷装置。

【請求項4】

前記被検体を前記裁頭円錐面の中心軸の方向に送る送り装置を更に備え、
前記赤外線カメラが、前記被検体よりも、前記裁頭円錐面の中心軸に関する径方向の外側に配置されている
請求項１又は２に記載の探傷装置。

【請求項5】

前記光加熱器と前記鏡面との間に配置され、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を透過させ、前記赤外線カメラの感知波長帯域の光を反射させるダイクロイックミラーを更に備え、
前記ダイクロイックミラーが前記裁頭円錐面の中心軸に対して傾斜し、
前記赤外線カメラが前記ダイクロイックミラーに向けられ、
前記赤外線カメラが前記ダイクロイックミラー及び前記鏡面を介して前記被検体を撮像する
請求項２に記載の探傷装置。

【請求項6】

前記赤外線カメラの光軸が前記ダイクロイックミラーによって屈曲し、
屈曲した前記赤外線カメラの光軸と前記裁頭円錐面の中心軸とが同軸状に配置されている
請求項５に記載の探傷装置。

【請求項7】

前記赤外線カメラと前記鏡面との間に配置され、前記赤外線カメラの感知波長帯域の光を透過させ、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を反射させるダイクロイックミラーを更に備え、
前記ダイクロイックミラーが前記裁頭円錐面の中心軸に対して傾斜し、
前記光加熱器が前記ダイクロイックミラーに向けられ、
前記光加熱器が前記ダイクロイックミラー及び前記鏡面を介して前記被検体に前記加熱光を照射する
請求項２に記載の探傷装置。

【請求項8】

前記赤外線カメラの光軸と前記裁頭円錐面の中心軸とが同軸状に配置されている
請求項７に記載の探傷装置。

【請求項9】

前記被検体を前記裁頭円錐面の中心軸の方向に送る送り装置を更に備え、
前記赤外線カメラ、前記光加熱器及び前記ダイクロイックミラーが、前記被検体よりも、前記裁頭円錐面の中心軸に関する径方向の外側に配置されている
請求項５又は７に記載の探傷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検体の表面の温度分布を表す画像を撮像することによって被検体を探傷する探傷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

被検体の内部に存在する欠陥を非破壊的に探知する方法として、サーモグラフィー法がある（例えば、特許文献１，２参照）。サーモグラフィー法は、被検体の表面の温度分布を表す画像を解析することによって欠陥を探知する方法である。サーモグラフィック法では、被検体を加熱し、被検体の表面から発した赤外線を赤外線カメラによって取り込むことによって温度分布画像を取得する。被検体の加熱には、光加熱器によって発せられる光が利用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－９９２９６号公報

【文献】特開２０１６－１５６７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、探傷時間及び探傷回数の削減を図るべく、赤外線カメラによって被検体を撮像する範囲を広くすることが望まれる。

【0005】

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、赤外線カメラによってできる限り広い範囲で被検体を撮像することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以上の課題を解決するために、探傷装置が、裁頭円錐面の形状に形作られた鏡面が内面に形成されたリフレクタと、前記鏡面を撮像する赤外線カメラと、被検体を加熱する加熱器と、を備え、前記被検体が前記鏡面の内側且つ前記裁頭円錐面の中心軸上に配置され、前記赤外線カメラが前記鏡面を介して前記被検体を撮像する。

【0007】

被検体が裁頭円錐面状の鏡面の内側且つその裁頭円錐面の中心軸上に配置されているため、赤外線カメラが被検体の外周の広い範囲を撮像する。よって、探傷時間及び探傷回数の削減を図れる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、被検体の外周の広範囲を撮像することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の探傷装置の断面図である。

【図2】第２実施形態の探傷装置の断面図である。

【図3】第３実施形態の探傷装置の断面図である。

【図4】第４実施形態の探傷装置の断面図である。

【図5】第５実施形態の探傷装置の断面図である。

【図6】第６実施形態の探傷装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

【0011】

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態の探傷装置１０の概略断面図である。
探傷装置１０はリフレクタ１１、赤外線カメラ１２、加熱用発光器１３及びコンピュータ１９を備える。

【0012】

リフレクタ１１は裁頭円錐面の形状に形成されている。リフレクタ１１が裁頭円錐体型の内部空間１１ａを有し、その内部空間１１ａが裁頭円錐体の底部及び頂部において開口する。以下、その底部の開口１１ｃを挿入口１１ｃといい、その頂部の開口１１ｄを光通過口１１ｄという。

【0013】

リフレクタ１１の内面には、鏡面１１ｂが形成されている。鏡面１１ｂは、中心軸１１ｅ回りの回転面（surface of revolution）としての裁頭円錐面に形作られている。その裁頭円錐面の頂角の角度は９０°であるが、それに限らない。

【0014】

リフレクタ１１が銀白色の金属材料、例えばアルミニウムからなり、鏡面１１ｂが金属光沢性を有する。鏡面１１ｂは光を反射する反射面となる。なお、リフレクタ１１の内面に銀白色の金属材料の膜が蒸着、スパッタリング又はメッキにより形成されることによって、金属光沢性の鏡面１１ｂが形成されるものとしてもよい。

【0015】

被検体２が挿入口１１ｃに挿入されて、保持具等によってリフレクタ１１の中心線上に保持されている。その被検体２の一部は、内部空間１１ａに配置されているとともに、周囲を鏡面１１ｂによって囲まれている。被検体２が光通過口１１ｄから内部空間１１ａの外へ突き出ていないことが好ましい。被検体２は例えばボルト、ねじ、ナット、シャフト、ピン、リンク、リベット、チューブ又はピストンである。

【0016】

被検体２が中心軸１１ｅ上に配置されている。好ましくは、被検体２と鏡面１１ｂは同軸状に配置されている。

【0017】

リフレクタ１１の光通過口１１ｄの先には、赤外線カメラ１２が配置されている。赤外線カメラ１２は赤外線カメラであり、赤外線カメラ１２の感知波長帯域は赤外線帯域である。例えば、赤外線カメラ１２は８～１４μｍの波長帯域の遠赤外線又は２～５μｍの中赤外帯域を感知する。

【0018】

赤外線カメラ１２がリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられている。赤外線カメラ１２は、鏡面１１ｂに映った被検体２の赤外線像を撮像する。赤外線カメラ１２の光軸１２ａと鏡面１１ｂの中心軸１１ｅは同軸状に配置されている。鏡面１１ｂが裁頭円錐面状に形成されているので、被検体２の外周面の全体に亘って鏡面１１ｂに映った被検体２の赤外線像が赤外線カメラ１２によって撮像される。被検体２の外周面の形状は特に限定するものではないが、例えば円柱面又は多角柱面である。
なお、赤外線カメラ１２の光軸１２ａが鏡面１１ｂの中心軸１１ｅからずれていてもよい。また、赤外線カメラ１２の光軸１２ａが鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して傾斜してもよい。

【0019】

赤外線カメラ１２は、エリア型の赤外線撮像素子と、鏡面１１ｂに映った被検体２の赤外線像を赤外線撮像素子に結像する光学レンズと、赤外線撮像素子によって光電変換された被検体２の赤外線像をデジタル画像に変換する画像処理部と、を有する。

【0020】

赤外線カメラ１２によって撮像された被検体２の赤外線像はデジタル画像であり、赤外線カメラ１２がそのデジタル画像をコンピュータ１９に出力する。赤外線カメラ１２が短い周期で周期的に撮像するので、デジタル画像が順次コンピュータ１９に出力される。赤外線カメラ１２からコンピュータ１９に出力されるデジタル画像は温度分布を表したサーモグラフィック画像である。なお、赤外線カメラ１２によって取得されたデジタル画像が映像信号としてディスプレイに転送され、そのデジタル映像がディスプレイに表示されてもよい。

【0021】

コンピュータ１９は赤外線カメラ１２から入力したデジタル画像の解析処理を実行する。例えば、コンピュータ１９は、赤外線カメラ１２から入力したデジタル画像の各画素の階調値の時間変化をフーリエ変換する関数解析処理を実行する。デジタル画像は温度分布を表したサーモグラフィック画像であるので、各画素の階調値は温度を表す。

【0022】

リフレクタ１１の光通過口１１ｄの先には、加熱用発光器１３が配置されている。加熱用発光器１３がリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられている。加熱用発光器１３が加熱光を鏡面１１ｂに向けて照射する。加熱光の波長帯域は、赤外線カメラ１２の感知波長帯域よりも短い。加熱光の波長帯域は特に限定するものではないが、例えば可視光帯域、紫外線帯域、近赤外線帯域又は赤外線帯域である。加熱光の波長帯域は、紫外線帯域、可視光帯域、近赤外線帯域、中赤外線帯域のうち２以上の帯域を含んでいてもよい。

【0023】

加熱用発光器１３から出射した加熱光は鏡面１１ｂにより反射し、被検体２の表面に入射する。また、加熱用発光器１３から出射した加熱光の一部が被検体２の表面に直接入射する。これら反射光や直接光によって被検体２が加熱され、被検体２の表面から赤外線が放射される。被検体２の表面の温度が高い程、被検体２の表面から放射される赤外線のエネルギーが高い。被検体２に剥離、ひび割れ、亀裂、ボイド等の欠陥が存在すると、その部分の熱伝導が低いので、結果として被検体２の表面温度にムラが発生したり、表面温度の時間変化率が不均一になったりする。

【0024】

被検体２の表面から発した赤外線は鏡面１１ｂにより反射し、赤外線カメラ１２に入射する。これにより、被検体２の赤外線像が赤外線カメラ１２によって撮像される。

【0025】

加熱用発光器１３は複数の光加熱器１４を有する。これら光加熱器１４は、赤外線カメラ１２の視野の外側において赤外線カメラ１２の光軸１２ａ及び鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する周方向に配列されている。これら光加熱器１４は等間隔で配列されていることが好ましい。なお、光加熱器１４の数が２である場合、一方の光加熱器１４の光源１４ａは、他方の光加熱器１４の光源１４ａに対して、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関して対称配置されていることが好ましい。
これら光加熱器１４がリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられている。
なお、光加熱器１４の数が２である場合、一方の光加熱器１４は、他方の光加熱器１４に対して、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関して対称配置されている。

【0026】

各光加熱器１４は光源１４ａ及び反射器１４ｂを備える。反射器１４ｂは例えば放物面型のリフレクタである。光源１４ａが反射器１４ｂの焦点に配置されている。反射器１４ｂがリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられており、反射器１４ｂの中心軸１４ｃがリフレクタ１１の内部空間１１ａを通る。光源１４ａが反射器１４ｂの焦点に配置されているので、反射器１４ｂの中心軸１４ｃは光加熱器１４の光軸でもある。光源１４ａは例えばフィラメント式のランプ、放電管式のランプ又は半導体発光素子である。より具体的には、光源１４ａは、フィラメント式のランプとしてのハロゲンランプ、放電管式ランプとしてのキセノンランプ、半導体発光素子としての発光ダイオード、又は、半導体発光素子としての半導体レーザーダイオードである。

【0027】

図１に示す例では、反射器１４ｂの中心軸１４ｃが赤外線カメラ１２の光軸１２ａ及び鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して斜交する。これに限らず、反射器１４ｂの中心軸１４ｃが赤外線カメラ１２の光軸１２ａ及び鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して平行であってもよい。この場合、反射器１４ｂの中心軸１４ｃがリフレクタ１１の鏡面１１ｂに交差する。

【0028】

続いて、探傷装置１０の動作及び使用方法について説明する。
まず、光源１４ａを点灯させる。光源１４ａによって放射された加熱光が反射器１４ｂによって鏡面１１ｂに向けて反射する。反射器１４ｂにより反射した加熱光が鏡面１１ｂにより反射して、被検体２の表面に入射する。これにより、被検体２が加熱される。

【0029】

加熱用発光器１３がリフレクタ１１の鏡面１１ｂに向けられているので、被検体２の表面の広い範囲に加熱光が照射される。

【0030】

次に、光源１４ａを消灯させる。
次に、赤外線カメラ１２の撮像処理をすると、鏡面１１ｂに映った被検体２の赤外線像が赤外線カメラ１２によって撮像される。被検体２の表面温度が変化することで、被検体２の表面の赤外線放射量も変化する。被検体２の表面温度の変化速度は、その表面の下の欠陥の有無の影響を受ける。そこで、赤外線カメラ１２によって撮像されるデジタル画像の変化に基づいて欠陥を検出することができる。なお、光源１４ａの点灯期間中に赤外線カメラ１２の撮像処理をしてもよい。
次に、赤外線カメラ１２からコンピュータ１９に転送されたデジタル画像の解析処理をコンピュータ１９に実行させる。

【0031】

本実施形態では、被検体２が裁頭円錐面型のリフレクタ１１の内部空間１１ａに配置されており、赤外線カメラ１２がリフレクタ１１の鏡面１１ｂに向けられている。それゆえ、被検体２の表面の広い範囲が赤外線カメラ１２によって撮像される。特に、赤外線カメラ１２の光軸１２ａと鏡面１１ｂの中心軸１１ｅは同軸状に配置されているので、被検体２の全周に亘って鏡面１１ｂに映った被検体２の赤外線像が赤外線カメラ１２によって撮像される。よって、探傷時間及び探傷回数の削減を図れる。

【0032】

鏡面１１ｂの頂角の角度が９０°であるので、被検体２のうち赤外線カメラ１２に近い部分から鏡面１１ｂを経由して赤外線カメラ１２までの光線の軌跡の長さは、被検体２のうち赤外線カメラ１２から遠い部分から鏡面１１ｂを経由して赤外線カメラ１２までの光線の軌跡の長さに殆ど等しい。それゆえ、赤外線カメラ１２が被検体２の全体に合焦する。

【0033】

なお、光源１４ａが直管ランプであってもよい。この場合、光源１４ａの長手方向は、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向に対して平行な方向であり、反射器１４ｂは例えば放物柱面型のリフレクタであり、光源１４ａがその放物柱面の焦線に配置されている。反射器１４ｂがリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられており、反射器１４ｂの中心面がリフレクタ１１の鏡面１１ｂに交差する。なお、反射器１４ｂの形状は他の形状、例えば半円柱面型であってもよい。

【0034】

また、光源１４ａが、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅを囲うようなリング型のランプであってもよい。この場合、反射器１４ｂがリング型であり、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅを通る切断面における反射器１４ｂの形状は放物線状である。

【0035】

〔第２の実施の形態〕
図２は、第２の実施の形態の探傷装置１０Ａの概略断面図である。
以下の説明では、第２実施形態の探傷装置１０Ａが第１実施形態の探傷装置１０と相違する点について説明する。また、探傷装置１０Ａと探傷装置１０との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。

【0036】

加熱用発光器１３が１灯の光加熱器１４を有し、この光加熱器１４がリフレクタ１１に正対する。即ち、光加熱器１４の光軸、つまり反射器１４ｂの中心軸１４ｃと、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅとが同軸状に配置されている。なお、反射器１４ｂの中心軸１４ｃが鏡面１１ｂの中心軸１１ｅからずれていてもよい。また、加熱用発光器１３は、第１実施形態における加熱用発光器１３と同様に、複数の光加熱器１４を有していてもよい。

【0037】

光加熱器１４と鏡面１１ｂとの間には、ダイクロイックミラー１５が反射器１４ｂの中心軸１４ｃ及び鏡面１１ｂの中心軸１１ｅと斜交するように配置されている。反射器１４ｂの中心軸１４ｃ及び鏡面１１ｂの中心軸１１ｅとダイクロイックミラー１５の法線との成す角は４５°である。ダイクロイックミラー１５は、赤外線カメラ１２の感知波長帯域の光、つまり赤外線帯域の光を反射させ、それ以外の帯域の光（特に、光加熱器１４によって照射される光）を透過させる。

【0038】

赤外線カメラ１２は、ダイクロイックミラー１５よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向外側に配置されている。赤外線カメラ１２がダイクロイックミラー１５に向けられており、赤外線カメラ１２の光軸１２ａがダイクロイックミラー１５により９０°に屈曲する。赤外線カメラ１２からダイクロイックミラー１５までの赤外線カメラ１２の光軸１２ａは、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅとダイクロイックミラー１５との交点に交差する。ダイクロイックミラー１５からリフレクタ１１までの赤外線カメラ１２の光軸１２ａと鏡面１１ｂの中心軸１１ｅとは、同軸状に配置されている。

【0039】

光加熱器１４から発せられた加熱光はダイクロイックミラー１５を透過する。ダイクロイックミラー１５を透過した加熱光は鏡面１１ｂにより反射して、被検体２の表面に入射する。また、ダイクロイックミラー１５を透過した加熱光の一部は被検体２の表面に直接入射する。これにより被検体２が加熱され、被検体２の表面から赤外線が放射される。被検体２の表面温度が変化することで、被検体２の表面の赤外線放射量も変化する。

【0040】

被検体２の表面から発した赤外線は鏡面１１ｂによって反射して、更にダイクロイックミラー１５によって反射する。反射した赤外線が赤外線カメラ１２に入射する。これにより、被検体２の赤外線像が赤外線カメラ１２によって撮像される。

【0041】

以上のように、ダイクロイックミラー１５が設けられているので、ダイクロイックミラー１５からリフレクタ１１までの間の領域では、赤外線カメラ１２の光軸１２ａと鏡面１１ｂの中心軸１１ｅと光加熱器１４の光軸とが同軸状に配置される。それゆえ、１灯の光加熱器１４であっても被検体２の表面を全周に亘って均一に加熱することができる上、被検体２の全周に亘って鏡面１１ｂに映った被検体２の赤外線像を赤外線カメラ１２により撮像することができる。

【0042】

なお、光加熱器１４の位置と赤外線カメラ１２の位置を入れ替え、ダイクロイックミラー１５は光加熱器１４によって照射される加熱光を反射させ、それ加熱光の帯域以外の帯域の光を透過させるものとしてもよい。この場合、赤外線カメラ１２が第１実施形態の場合と同様に、赤外線カメラ１２がリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられ、赤外線カメラ１２の光軸１２ａと鏡面１１ｂの中心軸１１ｅは同軸状に配置されている。また、光加熱器１４が、ダイクロイックミラー１５よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向の外側に配置されている。光加熱器１４がダイクロイックミラー１５に向けられており、光加熱器１４の光軸がダイクロイックミラー１５により９０°に屈曲する。

【0043】

また、光源１４ａが直管ランプであってもよい。この場合、光源１４ａの長手方向は鏡面１１ｂの中心軸１１ｅの直交方向である。更に反射器１４ｂは例えば放物柱面型のリフレクタであり、光源１４ａがその放物柱面の焦線に配置されている。更に反射器１４ｂがリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられており、反射器１４ｂの中心面がリフレクタ１１の鏡面１１ｂの中心軸１１ｅを通る。

【0044】

また、光源１４ａが、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅを囲うようなリング型のランプであってもよい。この場合、反射器１４ｂがリング型であり、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅを通る切断面における反射器１４ｂの形状は放物線状である。

【0045】

また、第１実施形態の場合と同様に、加熱用発光器１３が複数灯の光加熱器１４を有し、これら光加熱器１４が赤外線カメラ１２の光軸１２ａ及び鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する周方向に配列されていてもよい。

【0046】

〔第３の実施の形態〕
図３は、第３の実施の形態の探傷装置１０Ｂの概略断面図である。
以下の説明では、第３実施形態の探傷装置１０Ｂが第１実施形態の探傷装置１０と相違する点について説明する。また、探傷装置１０Ｂと探傷装置１０との間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。

【0047】

被検体２が長尺物であり、被検体２の中心軸方向の長さがリフレクタ１１の裁頭円錐面の頂部から底部までの長さよりも十分に長い。被検体２が挿入口１１ｃに挿入されており、被検体２と鏡面１１ｂは同軸状に配置されている。

【0048】

被検体２は送り装置１６によって鏡面１１ｂの中心軸１１ｅの方向に送られるとともに、送り装置１６によって中心軸１１ｅ回りに回転駆動される。送り装置１６はリフレクタ１１の挿入口１１ｃの先に設けられていて、被検体２が送り装置１６にセッティングされる。

【0049】

赤外線カメラ１２は、リフレクタ１１の光通過口１１ｄの先において、リフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられて配置されている。赤外線カメラ１２の光軸１２ａは、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して平行であるとともに、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して偏心している。赤外線カメラ１２の光軸１２ａは、鏡面１１ｂに交差する。なお、赤外線カメラ１２の光軸１２ａが鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して僅かに傾斜してもよい。

【0050】

加熱用発光器１３が１灯の光加熱器１４を有する。この光加熱器１４は、リフレクタ１１の光通過口１１ｄの先において、リフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられて配置されている。光加熱器１４の光軸は、つまり反射器１４ｂの中心軸１４ｃは、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して平行であるとともに、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して偏心している。なお、光加熱器１４の光軸が鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して僅かに傾斜してもよい。また、加熱用発光器１３は、第１実施形態における加熱用発光器１３と同様に、複数の光加熱器１４を有していてもよい。

【0051】

光加熱器１４と赤外線カメラ１２は鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する同一半径上に配置されている。また、光加熱器１４が、赤外線カメラ１２よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向の内側に配置されている。なお、赤外線カメラ１２が、光加熱器１４よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向の内側に配置されていてもよい。
光加熱器１４及び赤外線カメラ１２の両方とも、被検体２よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向の外側に配置されている。そのため、被検体２が送り装置１６によって中心軸１１ｅの方向に送られても、被検体２が光加熱器１４及び赤外線カメラ１２に接触しない。

【0052】

続いて、探傷装置１０の動作及び使用方法について説明する。
まず、送り装置１６を停止させた状態で、光源１４ａを点灯させる。これにより、被検体２が加熱される。
次に、光源１４ａを消灯させる。
次に、赤外線カメラ１２の撮像処理をすると、鏡面１１ｂに映った被検体２の赤外線像が赤外線カメラ１２によって撮像される。なお、光源１４ａの点灯期間中に赤外線カメラ１２の撮像処理をしてもよい。
次に、赤外線カメラ１２からコンピュータ１９に転送されたデジタル画像の解析処理をコンピュータ１９に実行させる。この際、送り装置１６を作動させて、送り装置１６によって被検体２を鏡面１１ｂの中心軸１１ｅの方向に所定距離だけ送るか、送り装置１６によって被検体２を中心軸１１ｅ回りに所定角度だけ回転させる。なお、送り装置１６によって被検体２の回転と軸方向送りの両方を行ってもよい。
以後、上述した工程を繰り返す。

【0053】

なお、光源１４ａの点灯中に、送り装置１６によって被検体２を移動させながら、赤外線カメラ１２の撮像処理をしてもよい。

【0054】

本実施形態では、被検体２が挿入口１１ｃに挿入されており、赤外線カメラ１２がリフレクタ１１の鏡面１１ｂに向けられている。それゆえ、被検体２の表面の広い範囲が赤外線カメラ１２によって撮像される。特に、被検体２が送り装置１６によって周方向及び軸方向に送られるので、被検体２の表面全体が赤外線カメラ１２による探傷範囲となる。

【0055】

また、光加熱器１４と赤外線カメラ１２が被検体２を基準として同じ側に配置されているため、光加熱器１４によって加熱光が照射される範囲を赤外線カメラ１２によって撮影することができる。つまり、被検体２によって陰となる部分は、少ししか赤外線カメラ１２の撮影範囲に含まれない。

【0056】

なお、光源１４ａが直管ランプであってもよい。この場合、光源１４ａの長手方向は、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向に対して平行な方向である。反射器１４ｂは例えば放物柱面型のリフレクタであり、光源１４ａがその放物柱面の焦線に配置されている。反射器１４ｂがリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられており、反射器１４ｂの中心面がリフレクタ１１の鏡面１１ｂに交差する。

【0057】

また、送り装置１６が被検体２を鏡面１１ｂの中心軸１１ｅの回りに回転させるのではなく、公転駆動機構が光加熱器１４及び赤外線カメラ１２を鏡面１１ｂの中心軸１１ｅの回りに公転させるものとしてもよい。

【0058】

〔第４の実施の形態〕
図４は、第４の実施の形態の探傷装置１０Ｃの概略断面図である。
以下の説明では、第４実施形態の探傷装置１０Ｃが第３実施形態の探傷装置１０Ｂと相違する点について説明する。また、探傷装置１０Ｃと探傷装置１０Ｂとの間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。

【0059】

この探傷装置１０Ｃでは、複数の赤外線カメラ１２が鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する周方向に配列されている。赤外線カメラ１２の数が２である場合、一方の赤外線カメラ１２は、他方の赤外線カメラ１２に対して、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関して対称配置されている。

【0060】

また、複数の光加熱器１４が鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する周方向に配列されている。光加熱器１４の数が２である場合、一方の光加熱器１４は、他方の光加熱器１４に対して、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関して対称配置されている。

【0061】

なお、光源１４ａが直管ランプであり、反射器１４ｂが放物柱面型のリフレクタであってもよい。この場合、光源１４ａの長手方向は、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向に対して平行な方向である。更に、光源１４ａは、反射器１４ｂの形状たる放物柱面の焦線に配置されている。更に、反射器１４ｂがリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられており、反射器１４ｂの中心面がリフレクタ１１の鏡面１１ｂに交差する。光源１４ａが直管ランプである場合でも、光加熱器１４の数は特に限定するものではない。光加熱器１４の数が２である場合、一方の光加熱器１４の光源１４ａは、他方の光加熱器１４の光源１４ａに対して、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関して対称配置されている。反射器１４ｂがリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられており、反射器１４ｂの中心面がリフレクタ１１の鏡面１１ｂに交差する。

【0062】

〔第５の実施の形態〕
図５は、第５の実施の形態の探傷装置１０Ｄの概略断面図である。
以下の説明では、第５実施形態の探傷装置１０Ｄが第３実施形態の探傷装置１０Ｂと相違する点について説明する。また、探傷装置１０Ｄと探傷装置１０Ｂとの間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。

【0063】

光加熱器１４と鏡面１１ｂとの間には、ダイクロイックミラー１５が配置されている。ダイクロイックミラー１５は、被検体２よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向の外側に配置されている。そのため、被検体２が中心軸１１ｅの方向に移動しても、被検体２がダイクロイックミラー１５に接触しない。反射器１４ｂの中心軸１４ｃとダイクロイックミラー１５の法線との成す角は４５°である。ダイクロイックミラー１５は、赤外線カメラ１２の感知波長帯域、つまり赤外線帯域の光を反射させ、それ以外の帯域の光（特に、光加熱器１４によって照射される加熱光）を透過させる。

【0064】

赤外線カメラ１２は、ダイクロイックミラー１５よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向の外側に配置されている。赤外線カメラ１２がダイクロイックミラー１５に向けられており、赤外線カメラ１２の光軸１２ａがダイクロイックミラー１５により９０°に屈曲する。ダイクロイックミラー１５からリフレクタ１１までの赤外線カメラ１２の光軸１２ａは鏡面１１ｂに交差する。

【0065】

光加熱器１４から発せられた加熱光はダイクロイックミラー１５を透過する。ダイクロイックミラー１５を透過した加熱光は鏡面１１ｂにより反射して、被検体２の表面に入射する。また、ダイクロイックミラー１５を透過した加熱光の一部は被検体２の表面に直接入射する。これにより被検体２が加熱されて、被検体２の表面から赤外線が放射される。被検体２の表面温度が変化することで、被検体２の表面の赤外線放射量も変化する。

【0066】

被検体２の表面から発した赤外線は鏡面１１ｂによって反射して、更にダイクロイックミラー１５によって反射する。反射した赤外線が赤外線カメラ１２に入射する。これにより、被検体２の赤外線像が赤外線カメラ１２によって撮像される。

【0067】

なお、光源１４ａが直管ランプであり、反射器１４ｂは放物柱面型のリフレクタであってもよい。この場合、光源１４ａの長手方向は、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向に対して平行な方向である。光源１４ａは、反射器１４ｂの形状たる放物柱面の焦線に配置されている。反射器１４ｂがダイクロイックミラー１５、光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられており、反射器１４ｂの中心面が鏡面１１ｂに交差する。

【0068】

また、光加熱器１４の位置と赤外線カメラ１２の位置を入れ替え、ダイクロイックミラー１５は光加熱器１４によって照射さられる加熱光を反射させ、それ以外の帯域の光（特に、赤外線カメラ１２の感知波長帯域の光）を透過させるものとしてもよい。この場合、赤外線カメラ１２が第３実施形態の場合と同様に、赤外線カメラ１２がリフレクタ１１の光通過口１１ｄ及び鏡面１１ｂに向けられている。赤外線カメラ１２の光軸１２ａは、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して平行であるとともに、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに対して偏心している。赤外線カメラ１２の光軸１２ａは、鏡面１１ｂに交差する。光加熱器１４は、ダイクロイックミラー１５よりも、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する径方向の外側に配置されている。光加熱器１４がダイクロイックミラー１５に向けられており、光加熱器１４の光軸がダイクロイックミラー１５により９０°に屈曲する。

【0069】

〔第６の実施の形態〕
図６は、第６の実施の形態の探傷装置１０Ｅの概略断面図である。
下の説明では、第６実施形態の探傷装置１０Ｅが第５実施形態の探傷装置１０Ｄと相違する点について説明する。また、探傷装置１０Ｅと探傷装置１０Ｄとの間で互いに対応する構成要素には、同一の符号を付す。

【0070】

第６実施形態では、光加熱器１４の数が複数である。赤外線カメラ１２及びダイクロイックミラー１５についても同様である。そのため、赤外線カメラ１２及びダイクロイックミラー１５赤外線カメラ１２、光加熱器１４及びダイクロイックミラー１５からなるグループが複数組ある。それらグループが、鏡面１１ｂの中心軸１１ｅに関する周方向に配列されている。

【0071】

〔変形例〕
以上の第１～第６の実施形態では、光加熱器１４によって照射される加熱光が被検体２に入射することによって、被検体２が加熱される。それに対して、光加熱以外の方式の加熱器が被検体２を加熱するものとしてもよい。光加熱以外の方式の加熱器について、以下に挙げる。

【0072】

（１） 加振器を加熱器として利用してもよい。加振器は、高い周波数の振動を被検体２に与えることで被検体２を加熱する。被検体２に存在する欠陥に、振動による摩擦熱が生じることによって、欠陥が加熱される。加振器としては、超音波により被検体２を加振する超音波加振器がある。

【0073】

（２） ファンヒーター方式又はバーナー方式の加熱器が、高温な温風又は火炎を被検体２に放射することによって被検体２を加熱する。

【0074】

（３） 被検体２に当接する抵抗器方式の加熱器が電気エネルギーにより発熱して、被検体２を加熱する。

【0075】

（４） 誘導加熱方式の加熱器が、磁界を発生させて、電磁誘導により被検体２を加熱する。この場合、被検体２が導電体である。被検体２が絶縁体である場合、被検体２に導電体を接触させる。

【0076】

（５） 誘電加熱方式の加熱器が、被検体２の周囲に高周波電界を発生させて、被検体２に誘電損失を発生させることによって被検体２を加熱する。この場合、被検体２が誘電体である。

【符号の説明】

【0077】

２…被検体
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…探傷装置
１１…リフレクタ
１１ｂ…鏡面
１１ｅ…中心軸
１２…赤外線カメラ
１２ａ…赤外線カメラの光軸
１４…光加熱器（加熱器）
１５…ダイクロイックミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】