(57)【要約】【課題】管内周面の微小傷の検出を、精度良く行える傷検査装置を提供する。【解決手段】レーザ発振器において生じるレーザ光を検査対象面に対してスポット的に先端面から照射する光ファイバと一体的に構成され、レーザ光が検査対象面に照射された際、当該検査対象面に傷が生じている場合に当該傷周辺において熱膨張により発生する音波を検出する音波受信機と、光ファイバと音波受信機とを検査対象面に当接しないように位置調整し、前記音波受信機で検出した情報を基に検査対象面の傷の有無を検出する傷検出手段と、傷検出手段で検出した検査対象面の傷の有無を告知する手段を具備する。【選択図】図３
2006250943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器において生じるレーザ光を検査対象面に対してスポット的に先端面から照射する光ファイバと、
前記光ファイバと一体的に構成され、前記レーザ光が検査対象面に照射された際、当該検査対象面に傷が生じている場合に当該傷周辺において熱膨張により発生する音波を検出する音波受信機と、
前記光ファイバと前記音波受信機とを検査対象面に当接しないように位置調整し、前記音波受信機で検出した情報を基に検査対象面の傷の有無を検出する傷検出手段と、
を具備したことを特徴とする傷検査装置。
【請求項２】
前記傷検出手段で検出した検査対象面の傷の有無を告知する告知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の傷検査装置。
【請求項３】
前記音波受信機はマイクロホンであることを特徴とする請求項１または２に記載の傷検査装置。
【請求項４】
前記音波受信機で検出した音波を可聴周波数帯域の音波に変換する可聴周波数変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の傷検査装置。
【請求項５】
前記傷検出手段は、ニューラルネット処理部を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の傷検査装置。
【請求項６】
前記音波受信機で検出した音波は超音波であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の傷検査装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の傷検査装置を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭空間内の微小傷を発見する傷検査装置および傷検査装置を備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学プラントや原子力発電所のパイプ設備などの配管にできた亀裂から気体や液体などの流体の漏れを未然に防ぐため、管内周面に生じた傷を初期段階で発見するための傷検査が行なわれている。これら管内の傷検査には過流探傷装置や超音波探傷装置などが用いられている。
【０００３】
図７Ａに示すようにこれら従来の装置で配管の傷検査を行なう場合、管１の内部に例えば、筒状に形成した密着型センサ２を挿入する。そして、前記密着型センサ２を管内周面１ａに密着させた状態で、軸方向又は周方向に移動させて、管内周面１ａの傷の有無を検査していた。このとき、密着型センサ２と管内周面１ａとの密着性が微小傷を発見するうえで重要な要因になっている。このため、密着型センサ２と管１の管内周面１ａとの間の密着性を向上させるためにゼリー状の密着材３を塗布して微小傷の発見に努めていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、配管状態によっては湾曲部が構成され、例えば図７Ｂに示すようなＵ字管部４においては、たとえゼリー状の密着材３を塗布しても密着型センサ２とＵ字管部内周面４ａとの間に隙間５が生じてしまう。このことにより、前記Ｕ字管部４において、前記密着型センサ２とＵ字管部内周面４ａとの密着性が低下して、精度良く、微小傷を検出することが難しかしかった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、管内周面の微小傷の検出を、精度良く行える傷検査装置および傷検査装置を備えた内視鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の傷検査装置は、レーザ発振器において生じるレーザ光を検査対象面に対してスポット的に先端面から照射する光ファイバと、前記光ファイバと一体的に構成され、前記レーザ光が検査対象面に照射された際、当該検査対象面に傷が生じている場合に当該傷周辺において熱膨張により発生する音波を検出する音波受信機と、前記光ファイバと前記音波受信機とを検査対象面に当接しないように位置調整し、前記音波受信機で検出した情報を基に検査対象面の傷の有無を検出する傷検出手段と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、管内周面の微小傷の検出を、精度良く行える傷検査装置および傷検査装置を備えた内視鏡装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 
図１及び図２は本発明の第１の実施形態に係り、図１は傷検査装置の概略構成を説明する図、図２は傷検査装置の作用を説明する図である。
【０００９】
図１に示すように本実施形態の傷検査装置１０は、管１１の内部に挿通されてエアーポンプ３１から送られてくるエアーを、管内周面１１ａに向けて噴出して管内に空気の流れをつくることによって、前記管内周面１１ａに生じている傷周辺に気流の乱れを発生させる乱気流発生手段となるエアーノズル２１と、管内に噴出された空気の流れによって、管内周面１１ａの傷周辺で発生した気流の乱れを周波数の変化として検出する乱気流検出手段であるマイクロホン２２と、このマイクロホン２２で集めた周波数の情報を基に管内周面１１ａの傷の有無を検出する傷検出手段である傷検出器３２と、この傷検出器３２によって検出した結果から検査員に管内周面１１ａに傷の有無を知らせる報知手段であるスピーカー３３及びモニタ３４などで主に構成されている。なお、前記エアーノズル２１とエアーポンプ３１とは例えば可撓性を有するチューブ３５で接続されている。
【００１０】
上述のように構成されている傷検査装置１０の作用を説明する。 
まず、図２Ａを参照して傷検査装置１０による管内周面１１ａに傷の無いときの検査状態を説明する。
【００１１】
図に示すように管１１の管内周面１１ａを検査するとき、まず、エアーノズル２１から管内周面１１ａに向かって噴出するエアーの圧力を所望の状態に調整しておく。
【００１２】
次に、所望の圧力でエアーを噴出するエアーノズル２１と、このエアーノズル２１から管内周面１１ａに向かって噴出するエアーによって発生する気流の乱れを検出するマイクロホン２２とを、例えば管内軸方向（矢印Ａ方向）に向けて挿入していく。このとき、前記エアーノズル２１及びマイクロホン２２が管内周面１１ａに当接しないように位置調節されている。
【００１３】
前記エアーノズル２１から管内周面１１ａに向かってエアーが吹き付けられていく。このとき、この管内周面１１ａに傷が一切無いので、エアーノズル２１から噴出したエアーは、管内周面１１ａに沿って流れていく。このとき、前記マイクロホン２２では、管内周面１１ａに沿って流れていく空気の流れを、広帯域に渡って均一な周波数の音波として受信する。このマイクロホン２２によって受信された音波は、このマイクロホン２２を通して傷検出器３２に出力される。
【００１４】
この傷検出器３２に出力された周波数の情報は、広帯域に渡って均一な周波数の信号であるので、前記傷検出器３２では管内周面１１ａに傷が無いと判断する。
【００１５】
次に、図２Ｂを参照して傷検査装置１０による管内周面１１ａに傷の有るときの検査状態を説明する。 
図に示すようにエアーノズル２１から管内周面１１ａに向かって所定の圧力に調整されたエアーを噴出して管内軸方向に向かって移動している。このとき、移動方向に傷２５が生じていたとすると、前記エアーノズル２１から噴出されて管内周面１１ａに沿って一定の方向に流れていたエアーが、管内周面１１ａに生じていた傷２５の周辺を通過していく。すると、この管内周面１１ａに生じていた傷２５によって、管内周面１１ａに沿って一定の方向に流れていたエアーの流れに乱れが生じてこの傷２５周辺で乱気流が発生する。
【００１６】
この管内周面１１ａにある傷２５によって傷２５周辺部に気流の乱れが発生することによって、前記図２Ａに示した傷のない管内周面１１ａに沿って流れていたエアーの流れに比較して、特定の周波数帯域において、特徴的な周波数情報を有する音波がマイクロホン２２で受信される。
【００１７】
このマイクロホン２２によって受信された音波は、このマイクロホン２２から傷検出器３２に出力されて、この傷検出器３２で特徴的な周波数情報を検出して、管内周面１１ａに傷２５が有ることを検出する一方、スピーカー３３あるいはモニタ３４の少なくとも一方を通じて検査員に検査対象面に傷の有ることを知らせる。
【００１８】
このように、エアーノズルから噴出されるエアーを管内周面に対して吹き付けることにより、管内に一定のエアーの流れをつくり、検査対象面に傷が生じているとき発生するエアーの流れの乱れをマイクロホンで検出し、このマイクロホンで検出した流れの乱れによる特徴的な情報を傷検出器が検出することによって、管内周面の傷の有無を適確に判断することができる。
【００１９】
また、傷検査の際、エアーノズル及びマイクロホンを管内周面に対して接触させていないので、配管状態に影響されることなく、検査対象面の微小傷検出を非接触状態で、精度良く行うことができる。このことにより、配管状態によって検査状態が変化することが少ないので、配管の直線部分や湾曲部分に影響されることなく、検査対象面の微小傷検出を確実に行なえる。
【００２０】
図３Ａ及び図３Ｂは本発明の第２実施形態に係る傷検査装置の構成及び作用を示す説明図で有る。 
本実施形態では前記第１実施形態で乱気流発生手段をエアーノズル２１及びエアポンプ３１で構成した代わりに、前記乱気流発生手段を光ファイバー４１とレーザ発振器４２とで構成している。このため、管内周面１１ａに対してエアーノズル２１からエアーを吹き付ける代わりに、光ファイバー先端面４１ａから管内周面１１ａに向かってレーザ光を照射している。その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。
【００２１】
上述のように構成した傷検査装置１０Ａの作用を説明する。 
図に示すように管内周面１１ａを検査するとき、レーザ発振器４２より生じるレーザ光を光ファイバー先端面４１ａから管内周面１１ａに向けてスポット的に照射していく。
【００２２】
すると、この光ファイバー先端面４１ａからスポット的に照射されたレーザ光が順次管内周面１１ａに当たっていく。このとき、前記レーザ光が管内周面１１ａに生じている傷２５に当たると、この傷２５内のわずかな隙間に存在している空気や液体などの流体が、レーザ光によって瞬間的に加熱され、熱膨張して傷周辺に、特異的な気流の乱れが発生する。
【００２３】
この気流の乱れが発生することによって前記第１実施形態同様、特徴的な周波数情報を有する音波がマイクロホン２２によって検出されて、このマイクロホン２２から傷検出器３２に出力される。そして、この傷検出器３２で、この特徴的な周波数情報を、管内周面１１ａに傷２５が有るときの特徴的な情報として検出する一方、スピーカー３３あるいはモニタ３４の少なくとも一方を通じて検査員に検査対象面に傷の有ることを知らせる。
【００２４】
このように、管内周面にレーザ光を、スポット的に照射することによって、微小傷の隙間に存在している流体を、レーザ光によって瞬間的に加熱して、特異的な気流の乱れを発生させることによって、検出部位の分解能が大幅に向上して、更に微小な傷を発見することができる。このことにより、検査対象面の表面に異物があったり、微小な凹凸があった場合でも、これら異物や微小な凹凸に惑わされることなく、確実な傷検査が行える。その他の作用及び効果は前記第１実施形態と同様である。
【００２５】
図４及び図５は本発明の第３実施形態に係り、図４は傷検査装置の概略構成を説明する図、図５は傷検査装置の作用を説明する図である。 
図４に示すように本実施形態の傷検査装置は、前記第２実施形態の傷検査装置１０Ａに内視鏡装置５０を組み合わせた傷検査装置１０Ｂである。すなわち、この傷検査装置１０Ｂでは前記傷検査装置１０Ａを構成するマイクロホン２２及びレーザ光を導く光ファイバー４１が内視鏡装置５０を構成する電子内視鏡５１の先端部５１ａに、この電子内視鏡５１のライトガイド５２及びＣＣＤ５３と共に一体的に内蔵されている。
【００２６】
なお、前記内視鏡装置５０には前記ＣＣＤ５３から伝送される電気信号を映像信号に変換するカメラコントロールユニット（以下ＣＣＵと記載）５４と、このＣＣＵ５４から出力される映像信号を表示する観察モニタ５５と、前記ライトガイド５２に照明光を供給する光源装置５６とが備えられている。その他の構成は前記第２実施形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。
【００２７】
上述のように構成した傷検査装置１０Ｂの作用を説明する。 
図５に示すように管内周面１１ａを検査するとき、前記マイクロホン２２及び光ファイバー４１を内蔵した電子内視鏡５１を管内に挿入する。そして、レーザ発振器４２により発生したレーザ光を、光ファイバー先端面４１ａから管内周面１１ａに向けてスポット的に照射していく。すると、前記光ファイバー先端面４１ａからスポット的に照射されているレーザ光が管内周面１１ａに生じていた傷２５に当たって、この傷２５内のわずかな隙間に存在している流体を瞬間的に加熱して、特異的な気流の乱れを発生させる。そして、この発生した気流の乱れによって特異的な周波数情報を有する音波を、マイクロホン２２によって検出して、傷検出器３２で管内周面１１ａに傷２５が有ることを検出する一方、スピーカー３３あるいはモニタ３４の少なくとも一方を通じて検査員に検査対象面に傷の有ることを知らせる。
【００２８】
ここで、検査員は、観察モニタ５５に検査対象面を表示して、検査対象面の傷の長さや深さなどの状況を目視にて確認する。
【００２９】
このように、傷検査装置を内視鏡装置と組合わせて構成したことにより、検査対象面の傷の状況を目視にて確認することができる。このことにより、傷の状態を予め知ることができるので、検査後に管の交換をするか、修理で対応するかなどの処置を検討することが可能になる。
【００３０】
また、マイクロホンや光ファイバーを、ＣＣＤ及びライトガイドを有する内視鏡装置に一体的に内蔵することにより、操作性が大幅に向上して、検査装置の小型化及び高機能化を図ることができる。このことにより、目視に頼ることが多かった検査に傷検出器による客観的な情報に加えてより精度の高い検査が行える。
【００３１】
なお、本第３実施形態において前記第２実施形態との組み合わせを示したが、第１実施形態と組み合わせて傷検査装置を構成しても良いことはいうまでもない。また、本第３実施形態において電子内視鏡との組み合わせを示したが、電子内視鏡の他にファイバースコープや硬性鏡と組み合わせた傷検査装置であっても良い。
【００３２】
ここで、図６を参照して傷検出器３２の構成を説明する。 
図に示すように傷検出器３２内には、マイクロホン２２から出力された信号が入力される増幅器３６と、フィルター処理部３７と、可聴周波数変換部３８と、ニューラルネット処理部３９とが備えられている。
【００３３】
すなわち、前記傷検出器３２には、マイクロホン２２から出力された信号が増幅器３６に入力され、まずここで、次段処理に適切なレベルまで信号が増幅される。
【００３４】
次に、フィルター処理部３７では、前記増幅器３６で増幅処理された信号を受け、気流の乱れが発生したことによる周波数成分の内、特徴的な周波数成分を抽出して、次段処理の行い易い信号に処理する。
【００３５】
このフィルター処理部３７での周波数は、一般に超音波といわれる２０kHz 〜１００kHz の範囲の音波であり、このままの状態では検査員が聞き取ることができない。このため、検査員が、気流の微妙な変化を音の変化として認識することができるようにするため、可聴周波数変換部３８を通して人間に聞き取れる音に変換してスピーカー３３から出力している。
【００３６】
このことにより、前記マイクロホン２２で集音した生の周波数情報である超音波を、可聴周波数変換部３８を通して検査員の耳で聞き取れる音に変換して、気流の微妙な乱れを音の変化として聞き取って、内周面の傷の有無を判断する。
【００３７】
一方、ニューラルネット処理部３９では、前記フィルター処理部３７で特徴的な周波数成分を抽出して、処理を行い易いようにされた信号が入力されて、学習効果を有する検査処理が行なわれる。
【００３８】
すなわち、このニューラルネット処理部３９においては、バックプロパゲーション形式または多層型処理を実施して、管内周面１１ａの傷２５と特徴的な信号との対応関係を学習して、検出能力を上げながら検査を行なっている。なお、検査結果は随時モニタ３４に表示される。
【００３９】
このように、傷検出器では、マイクロホンで集めた超音波を可聴周波数に変換して、スピーカより管内周面に生じている傷による気流の微妙な乱れを音の変化と出力して検査員に伝達すると共に、ニューラルネット処理部を用いて客観的な情報を正確に得ることができるようになっている。このため、人間の経験的な判断と、コンピュータによる客観的な判断とを融合した検査が可能になり、高精度の傷検査が行える。
【００４０】
［付記］
１．管内周面に傷が生じているとき、この傷の周辺に気流の乱れを発生させる乱気流発生手段と、
この傷周辺に発生した気流の乱れを検出する乱気流検出手段と、
この乱気流検出手段で検出した情報を基に管内周面の傷の有無を検出する傷検出手段と、
管内周面の傷の有無を告知する告知手段と、
を具備する傷検査装置。
【００４１】
２．前記乱気流発生手段をエアーポンプとエアーノズルとで構成した付記１記載の傷検査装置。
【００４２】
３．前記乱気流発生手段をレーザ発振器と光ファイバとで構成した付記１記載の傷検査装置。
【００４３】
４．管内周面に生じている傷によって発生した気流の乱れを検出する乱気流検出手段がマイクロホンである付記１記載の傷検査装置。
【００４４】
５．前記乱気流発生手段及び乱気流検出手段を内視鏡装置と組み合わせた付記１記載の傷検査装置。
【００４５】
６．前記傷検出手段に可聴周波数変換部を設けた付記１記載の傷検査装置。
【００４６】
７．前記傷検出手段にニューラルネット処理部を設けた付記１記載の傷検査装置。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１及び図２は本発明の第１の実施形態に係り、図１は          傷検査装置の概略構成を説明する図
【図２】傷検査装置の作用を説明する図
【図３】本発明の第２実施形態に係る傷検査装置の構成及び作用を示す説明図
【図４】図４及び図５は本発明の第３実施形態に係り、図４は          傷検査装置の概略構成を説明する図
【図５】傷検査装置の作用を説明する図
【図６】傷検出器の構成及び作用を示す説明図
【図７】従来の傷検査装置の作用を示す説明図
【符号の説明】
【００４８】
１０…傷検査装置  
２１…エアーノズル  
２２…マイクロホン  
３１…エアーポンプ  
３２…傷検出器  
３３…スピーカー  
３４…モニタ  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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