(57)【要約】【課題】  皮膜の断熱性や耐熱性などの性能を検査することができるとともに、検査に要する時間を短縮することができる皮膜検査方法、皮膜検査装置および皮膜検査システムを提供する。【解決手段】  基材３の表面に設けられた皮膜５に熱を加える加熱手段７と、皮膜５の表面温度情報を取得する温度計測手段９と、を備え、加熱手段７により皮膜５に熱を加え、熱を加えたことにより変化する皮膜５の表面温度情報を温度計測手段９により取得し、取得された表面温度情報の変化に基づき皮膜の断熱性能を算出することを特徴とする。【選択図】  図１
2006125933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に設けられた皮膜に熱を加える加熱手段と、
前記皮膜の表面温度情報を取得する温度計測手段と、を備え、
前記加熱手段により前記皮膜に熱を加え、
熱を加えたことにより変化する前記皮膜の表面温度情報を、前記温度計測手段により取得し、
前記取得された表面温度情報の変化に基づき前記皮膜の断熱性能を算出することを特徴とする皮膜検査方法。
【請求項２】
少なくとも前記算出された断熱性能に基づき、前記皮膜の欠陥を推定することを特徴とする請求項１記載の皮膜検査方法。
【請求項３】
少なくとも前記取得された表面温度情報または前記算出された断熱性能の一方を含む複数の評価パラメータと、当該複数の評価パラメータにおける良・不良を判断する各閾値とを比較し、
前記複数の評価パラメータと前記各閾値との差に基づいて前記皮膜の良・不良を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の皮膜検査方法。
【請求項４】
基材の表面に設けられた皮膜に熱を加える加熱手段と、
該加熱手段により変化する前記皮膜の表面温度情報を取得する温度計測手段と、
少なくとも、前記温度測定手段により取得された表面温度情報の変化に基づき前記皮膜の断熱性能を算出する演算部と、を備えることを特徴とする皮膜検査装置。
【請求項５】
前記皮膜が形成された基材を搬送する搬送手段と、
前記皮膜の断熱性能を検査する検査装置と、
該検査装置の検査結果と、該検査結果の良・不良を判断する閾値と、に基づいて前記被膜の良・不良を判断する演算部と、を備える皮膜検査システムであって、
前記検査装置が、請求項４記載の検査装置であることを特徴とする皮膜検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膜検査方法、皮膜検査装置および皮膜検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関やタービンなどの高温機器において、高温燃焼ガスと直接接触する部材の接触面に遮熱皮膜（例えば、セラミックスなどの溶射皮膜）を形成し、遮熱皮膜を断熱または耐熱用の保護皮膜として用いて上記高温機器の耐熱温度の向上を図ることが検討されていた。
【０００３】
上述の遮熱皮膜における断熱性や耐熱性などの断熱性能評価・検査方法としては、遮熱皮膜を形成された基材を遮熱皮膜側からバーナ等の加熱手段で加熱し、基材の遮熱皮膜の形成面と反対側の面の温度変化を測定することにより、遮熱皮膜の断熱性能を推定し、断熱性能を検査する方法も知られている。しかしながら、この方法では遮熱皮膜の断熱性能推定にかかる時間が長く、量産製品に施される遮熱皮膜の全数検査を行うことは困難であった。また、全数検査を行うとこの検査工程がボトルネックとなり、生産効率の向上を阻害するという問題があった。
【０００４】
そのため、遮熱皮膜の上記断熱性能評価・検査に変わる方法として、遮熱皮膜の外観を目視で観察して、その欠陥（例えば、剥離や割れ等）の有無の検査と、ダイヤルゲージなどの測定機器による膜厚測定が考えられる。つまり、欠陥及び膜厚の検査・測定の結果より上記断熱性能評価・検査の代用とすることにより、検査・測定に要する時間を短縮して全数検査を行うことができる。
しかしながら、目視による遮熱皮膜の欠陥検査においては、例えば、目視においては、大きさが約１ｍｍ以下の割れを発見することは困難であるため、十分な検査精度を保障することが困難である。そのため、溶射皮膜などの欠陥を検査するさまざまな方法が提案されている（例えば、特許文献１または２参照。）。
【特許文献１】特開平０５−２８８６９９号公報
【特許文献２】特開平０７−０３５６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１においては、非磁性材からなる被検査材を加熱装置で加熱し、加熱された被検査材から放射される赤外線を赤外線検出器により検出し、検出された信号に基づき傷の有無を判定する赤外線探傷装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されていえる赤外線探傷装置は、被検査材の傷を探知する装置であるため、溶射皮膜の断熱性能を直接評価することができないという問題があった。
【０００６】
特許文献２においては、被測定物と赤外線センサとの間に、０．２以上の放射率を有する材料からなる高放射層と、赤外線透過材料からなる透過層と、所定波長の赤外線をカットするバンドカットフィルタと、を被測定物側から順に配置し、これらの層を通して被測定物の表面温度分布を測定する方法が開示されている。この方法では、被測定物の材質や表面の放射率の違いや凹凸度に左右されずに、被測定物表面の正確な温度分布情報を得ることにより、被測定物内部の欠陥の検出が可能である。
しかしながら、特許文献２に開示されている検査方法では被測定物である溶射皮膜の断熱性や耐熱性などの断熱性能を直接評価することができないという問題があった。
【０００７】
超音波検査による遮熱皮膜の欠陥検査方法も知られているが、遮熱皮膜の膜厚が薄いと欠陥の検査が困難であった。また、セラミックスなどの多孔体からなる溶射皮膜が遮熱皮膜の場合には、ノイズが多くなり検査が困難となっていた。
【０００８】
また、上述の検査・測定方法においては、断熱性や耐熱性が異なる遮熱皮膜をその断熱性や耐熱性が徐々に変化するように積層させた傾斜機能膜の場合、各遮熱皮膜の層ごとに膜厚などを検査・測定する必要があり、検査・測定に要する時間を短縮することは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、皮膜の断熱性や耐熱性などの性能を検査することができるとともに、検査に要する時間を短縮することができる皮膜検査方法、皮膜検査装置および皮膜検査システム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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の皮膜検査方法は、基材の表面に設けられた皮膜に熱を加える加熱手段と、前記皮膜の表面温度情報を取得する温度計測手段と、を備え、前記加熱手段により前記皮膜に熱を加え、熱を加えたことにより変化する前記皮膜の表面温度情報を、前記温度計測手段により取得し、前記取得された表面温度情報の変化に基づき前記皮膜の断熱性能を算出することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、温度計測手段により取得された表面温度変化に基づいて、皮膜の断熱性能を直接算出することができる。そのため、上記の基材の反対側の面の温度変化を測定する方法と比較して、皮膜の断熱性能の測定時間を短縮することができる。
また、皮膜の断熱性能を直接測定できるため、代わりに測定していた皮膜の膜厚を測定する必要がなくなる。そのため、例えば複数の異なる皮膜からなる傾斜機能膜の場合でも、各層の測定を行う必要がなく、１回の検査で傾斜機能膜の断熱性能を得ることができる。また、膜厚測定が困難であるセラミックスの溶射皮膜のような多孔体の皮膜でも、容易に断熱性能を測定することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、少なくとも前記算出された断熱性能に基づき、前記皮膜の欠陥を推定することが望ましい。
本発明によれば、少なくとも表面温度情報の変化により算出された断熱性能に基づいて皮膜の剥離や割れ等の欠陥を推定しているため、表面温度情報のみに基づいて算出した場合と比較して、皮膜の欠陥を正確に推定することができる。つまり、周囲の温度環境に影響される表面温度情報に対して、断熱性能は皮膜固有の性質であり外部環境の影響を受けないため、正確に皮膜欠陥の位置、大きさ等を推定することができる。
【００１３】
さらに、上記発明においては、少なくとも前記取得された表面温度情報または前記算出された断熱性能の一方を含む複数の評価パラメータと、当該複数の評価パラメータにおける良・不良を判断する各閾値とを比較し、前記複数の評価パラメータと前記各閾値との差に基づいて前記皮膜の良・不良を判断することが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、少なくとも表面温度情報または断熱性能を含む複数の評価パラメータと各評価パラメータにおける閾値との差に基づいて皮膜の良・不良を判断することができる。そのため、皮膜の良・不良の判断基準を所定の基準に固定することができ、安定した判断を下すことができる。また、所定の判断方法を定めることにより、判断の自動化を図ることができ、判断に要する時間を短縮し、大量の皮膜の判断を行うことができる。
なお、上記判断の方法にはさまざまな手法を用いることができ、例えば、マハラノビスの距離を用いた方法などを例示することができる。
【００１５】
本発明の皮膜検査装置は、基材の表面に設けられた皮膜に熱を加える加熱手段と、該加熱手段により変化する前記皮膜の表面温度情報を取得する温度計測手段と、少なくとも、前記温度測定手段により取得された表面温度情報の変化に基づき前記皮膜の断熱性能を算出する演算部と、を備えることを特徴とする皮膜検査装置。
【００１６】
本発明によれば、温度計測手段により取得された表面温度変化に基づいて、演算部が皮膜の断熱性能を直接算出することができる。そのため、皮膜の断熱性能の測定時間を短縮することができる。
また、演算部により皮膜の断熱性能を直接測定できるため、代わりに測定していた皮膜の膜厚を測定する必要がなくなる。
【００１７】
本発明の皮膜検査システムは、前記皮膜が形成された基材を搬送する搬送手段と、前記皮膜の断熱性能を検査する検査装置と、該検査装置の検査結果と、該検査結果の良・不良を判断する閾値と、に基づいて前記被膜の良・不良を判断する演算部と、を備える皮膜検査システムであって、前記検査装置が、上記本発明の検査装置であることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、皮膜の断熱性能の検査に上記本発明の検査装置を用いているため、断熱性能を直接検査することができるとともに検査に要する時間を短縮することができる。さらに、目視では発見困難な剥離や割れ等の皮膜欠陥を発見することができる。
また、演算部が、検査装置の検査結果とその閾値との差に基づいて皮膜の良・不良を判定するため、判定基準を固定することができるとともに、安定して判定を行うことができる。さらに、判定に要する時間を短縮することができ、大量の皮膜の検査を行うことができる。
搬送手段により皮膜が形成された基材を搬送するため、皮膜を検査装置に搬入する時間を短縮することができるとともに、大量に搬送することができ、検査できる皮膜の数を増やすことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の皮膜検査方法および皮膜検査装置によれば、温度計測手段により取得された表面温度変化に基づいて、皮膜の断熱性能を直接算出することができるため、皮膜の断熱性能を検査することができるとともにその測定時間を短縮することができるという効果を奏する。
【００２０】
本発明の皮膜検査システムによれば、皮膜の断熱性能の検査に上記本発明の検査装置を用いているため、断熱性能を直接検査することができるとともに検査に要する時間を短縮することができるという効果をそうする。
また、判定部により、検査装置の検査結果とその閾値との差に基づいて皮膜の良・不良を判定するため、判定に要する時間を短縮することができ、大量の皮膜の検査を行うことができるという効果を奏する。さらに、搬送手段により皮膜が形成された基材を搬送するため、皮膜を検査装置に搬入する時間を短縮することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施形態にかかる皮膜検査装置について図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態における皮膜検査装置の概略を説明する概念図である。
皮膜検査装置１は、図１に示すように、基材３の表面に設けられた溶射皮膜（皮膜）５に熱を加える加熱部（加熱手段）７と、溶射皮膜５の表面温度を計測するサーモグラフィ（温度計測手段）９と、計測された表面温度に基づいて溶射皮膜５の断熱性能を算出する演算部１１と、から概略構成されている。
【００２２】
基材３としては、例えば内燃機関やタービンなどの高温機器の高温領域と接する部材を例示することができ、具体的にはディーゼルエンジンのシリンダヘッドやピストン等を挙げることができる。なお、図１において、基材３は簡略化のため略直方体と仮定しているが、実際にはそれぞれの目的に適した形状に形成されている。
【００２３】
溶射皮膜５としては、例えば断熱性能の高い（熱伝導率の低い）材料であるセラミックの溶射皮膜を挙げることができるが、他の材料からなる溶射皮膜であっても構わない。溶射皮膜５が設けられる場所としては、例えば、上述のシリンダヘッドの場合にはシリンダの内面を形成する領域であり、高温領域と接する領域に設けられる。
【００２４】
さらには、断熱性能（例えば熱伝導率）の異なる溶射皮膜５を複数層設けた傾斜機能膜（皮膜）１３を基材３に形成してもよい。溶射皮膜の層数としては、図２に示すように、溶射皮膜（皮膜）５ａから溶射皮膜（皮膜）５ｅまでの５層であってもよいし、それよりも多くても少なくてもよい。
複数の溶射皮膜５ａ〜５ｅの配置順序としては、熱伝導率が徐々に変化するように配置されるとともに、基材３側には基材３の熱伝導率に近い熱伝導率を有する溶射皮膜５ａが配置され、高温領域側には熱伝導率の低い溶射皮膜５ｅことが望ましい。このように構成することにより、各溶射皮膜の熱伝導率の違いによる熱応力の発生を低減させることができるとともに、良好な断熱性能を具備させることができる。
【００２５】
加熱部７は、基材３の溶射皮膜５が設けられた面を加熱できるように、基材３の溶射皮膜５側に配置されている。加熱部７としては、赤外線ヒータやレーザ照射機のような大熱量を有する装置であってもよいし、白熱灯やハロゲンランプのような小熱量を有するものであってもよい。特に溶射皮膜５の加熱に大熱量を必要としないため、装置の簡略化などの観点からハロゲンランプなどの小熱量のものが好ましい。
【００２６】
サーモグラフィ９は、溶射皮膜５の表面温度が測定できるように、基材３の溶射皮膜５側に配置されている。表面温度は、溶射皮膜５の表面から放射されている赤外線をサーモグラフィ９に備えられたセンサの画素ごとに計測することで測定されている。
演算部１１には、サーモグラフィ９により測定された溶射皮膜５の表面温度の情報が入力されている。演算部１１は、入力された溶射皮膜５の表面温度の時間変化に基づいて、溶射皮膜５の断熱性能を算出している。
【００２７】
次に、上記の構成からなる皮膜検査装置１における断熱性能の算出・検査方法について説明する。
まず、図１に示すように、基材３を、溶射皮膜５が設けられた面が加熱部７およびサーモグラフィ９と対向するように配置する。その後、加熱部７により溶射皮膜５を所定時間加熱する。加熱する時間は溶射皮膜５の断熱性能の算出に必要な表面温度の変化を起こすことができる時間であればよく、特に限定されるものではないがより短い時間である方が好ましい。溶射皮膜５の検査時間の短縮を図ることができるからである。
【００２８】
サーモグラフィ９は、加熱により温度上昇中の溶射皮膜５の表面温度、あるいは、加熱終了後の冷却中の溶射皮膜５の表面温度の少なくとも一方を所定期間測定する。測定はサーモグラフィ９に備えられたセンサの画素ごとに行われ、画素ごとに測定された表面温度は表面温度情報として演算部１１に出力される。
画素ごとの表面温度と時間との関係は、例えば図３に示すような関係となっている。図３では溶射皮膜５の表面温度が上昇中の場合を示しており、時間が経過するにつれ画素ごとの表面温度も上昇している。溶射皮膜５が冷却中の場合には、時間が経過するにつれ画素ごとの表面温度が低下する。
【００２９】
画素ごとの表面温度情報が入力された演算部１１においては、以下に説明する非定常温度分布を利用した皮膜の熱伝導率の推定方法を用いて溶射皮膜５の断熱性能を算出・推定する。
【００３０】
ここで、溶射皮膜５の表面温度から、溶射皮膜５の断熱性能を推定する方法について説明する。
図４は、溶射皮膜５の断熱性能の推定に用いるモデルを示す図である。
まず、溶射皮膜５と基材３とを併せた熱伝導率をλｍと定義すると、熱伝導率λｍは以下の式により表される。
【数１】
2006125933.tif 000003
ここで、Ｌは溶射皮膜５と基材３との合計寸法であり、ｌ１は溶射皮膜５の膜厚寸法、λ１は溶射皮膜５の熱伝導率であり、ｌ２は基材３の厚さ寸法、λ２は基材３の熱伝導率である。
【００３１】
基材３の寸法ｌ２および熱伝導率λ２は既知であり、また、溶射皮膜５の膜厚寸法ｌ１は基材３の寸法ｌ２より十分に小さい（ｌ１＜＜ｌ２）ことから、溶射皮膜５と基材３との合計寸法Ｌは基材３の寸法ｌ２と略等しい（Ｌ≒ｌ２）とすることができる。すると、熱伝導率λｍが判れば、溶射皮膜５の熱通過率Ｋ１＝λ１／ｌ１を求めることができる。
熱通過率とは、溶射皮膜５の両側の媒質の温度差が１℃のときに、１ｍ２の面積を通過する熱量のことであり、熱通過率の値が大きいと断熱性能が低く（熱伝導率が高く）、逆に熱通過率の値が小さいと断熱性能が高い（熱伝導率が低い）ことになる。
【００３２】
次に、熱伝導率λｍの算出方法について説明する。
溶射皮膜５の表面温度の計測時間を極短時間とし、基材３の深部にまで熱が伝わらないと仮定し、半無限体の一次元熱伝導問題として考える。この場合、基礎式は以下に表される式となる。
【数２】
2006125933.tif 000004
ここで、κは熱拡散率であり、κ＝λｍ／ｃｍρｍである。λｍは等価熱伝導率、ｃｍは等価比熱、ρｍは等価密度である。
初期温度としては、ｔ＝０，Ｔ０（ここでは便宜上、０℃とする）が用いられ、境界条件としては、ｘ＝０，Ｔ（０，ｔ）＝ｆ（ｔ）が用いられる（図５参照）。
【００３３】
表面温度が時間的に変化するときの解は、デュアメルの定理より以下の式で表される。
【数３】
2006125933.tif 000005
ここで、Ｆ（ｘ，ｔ）は、図５に示すように、時刻ｔ＝０において単位ステップだけ表面温度が変化したときの解であり、以下の式で与えられる。
【数４】
2006125933.tif 000006
（１），（２）式より、任意の時刻および位置の温度Ｔ（ｘ,ｔ）の解析解が得られる。熱拡散率κを推定するためには、次式を満足するように最適化計算（繰り返し計算）により決定する。
【数５】
2006125933.tif 000007
【００３４】
熱拡散率κが求まると、等価比熱ｃｍ、等価密度ρｍを与えることにより等価熱伝導率λｍを算出することができる。その結果、溶射皮膜５の熱透過率Ｋ１を求めることができ、断熱性能を推定することができる。
なお、等価比熱ｃｍ、等価密度ρｍは、事前に演算部１１に設定しておく必要があるが、これらの値を事前に設定することは困難である。そのため、厳密な等価熱伝導率λｍを算出することはできないが、熱拡散率κを溶射皮膜５の断熱性能の評価指標として用いることができる。
【００３５】
上記の構成によれば、サーモグラフィ９により取得された溶射皮膜５の表面温度変化に基づいて、溶射皮膜５の断熱性能を直接算出することができる。そのため、上記の基材の反対側の面の温度変化を測定する方法と比較して、皮膜の断熱性能の測定時間を短縮することができる。
また、例えば基材３の表面に複数層の溶射皮膜５ａ〜５ｅからなる傾斜機能膜１３が形成されている場合でも、１回の測定・検査により傾斜機能膜１３の断熱性能を算出することができる。そのため、従来の各溶射皮膜５の膜厚測定で代用していた場合と比較して、断熱性能の測定時間を大幅に短縮することができる。
【００３６】
溶射皮膜５の断熱性能を直接測定できるため、代わりに測定していた溶射皮膜５の膜厚を測定する必要がなくなる。そのため、膜厚測定が困難であるセラミックスのような多孔体からなる溶射皮膜５でも、容易に断熱性能を測定することができる。さらに、複数の異なる溶射皮膜５からなる傾斜機能膜の場合でも、各層の測定を行う必要がなく、１回の検査で傾斜機能膜の断熱性能を得ることができる。
【００３７】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図６および図７を参照して説明する。
本実施の形態の皮膜検査装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、演算部における溶射皮膜の欠陥検出方法が異なっている。よって、本実施の形態においては、図６および図７を用いて演算部における溶射皮膜の欠陥検出方法について説明し、加熱部等の説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る皮膜検査装置の概略を説明する概念図である。
皮膜検査装置５１は、図６に示すように、基材３の表面に設けられた溶射皮膜５に熱を加える加熱部７と、溶射皮膜５の表面温度を計測するサーモグラフィ９と、計測された表面温度に基づいて溶射皮膜５の断熱性能を算出するとともに、溶射皮膜５の欠陥５５を推定する演算部５３と、から概略構成されている。
【００３８】
溶射皮膜５には、図６に示すように、皮膜内に剥離などの欠陥５５が発生している。欠陥５５としては、図６に示すような剥離であっても構わないし、亀裂などの割れであっても構わない。
演算部５３には、サーモグラフィ９により測定された溶射皮膜５の表面温度の情報が入力されている。演算部５３は、入力された溶射皮膜５の表面温度の時間変化に基づいて、溶射皮膜５の断熱性能を算出している。
【００３９】
次に、上記の構成からなる皮膜検査装置５１における作用について説明する。
皮膜検査装置５１の演算部５３における溶射皮膜５の断熱性能の算出方法については、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００４０】
図７は、欠陥５５を有する溶射皮膜５の断熱性能の分布状態を例示する図である。
演算部５３において算出された各画素に対応した断熱性能を、溶射皮膜５の表面に対応させると、図７に示すように、欠陥５５に対応した領域の断熱性能が局所的に高くなる。これは、欠陥５５が溶射皮膜５内に存在すると、欠陥５５により熱の伝達が阻害され迂回して流れるためである。
なお、上述のように溶射皮膜５の断熱性能分布に基づいて欠陥５５の有無およびその位置を推定してもよいし、溶射皮膜５の表面温度分布に基づいて欠陥５５の有無およびその位置を推定しても構わない。
【００４１】
上記の構成によれば、少なくとも演算部５３により算出された断熱性能の分布に基づいて溶射皮膜５の剥離や割れ等の欠陥５５を推定しているため、表面温度のみに基づいて推定した場合と比較して、溶射皮膜５の欠陥５５を正確に推定することができる。つまり、周囲の温度環境に影響される表面温度に対して、断熱性能は溶射皮膜５固有の性質であり外部環境の影響を受けないため、正確に欠陥５５の位置、大きさ等を推定することができる。
【００４２】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図８および図９を参照して説明する。
本実施の形態の皮膜検査装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、演算部における溶射皮膜の欠陥検出方法が異なっている。よって、本実施の形態においては、図８および図９を用いて演算部における溶射皮膜の欠陥検出方法について説明し、加熱部等の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る皮膜検査装置の概略を説明する概念図である。
皮膜検査装置１０１は、図８に示すように、基材３の表面に設けられた溶射皮膜５に熱を加える加熱部７と、溶射皮膜５の表面温度を計測するサーモグラフィ９と、計測された表面温度に基づいて溶射皮膜５の断熱性能を算出するとともに、溶射皮膜５の欠陥５５を推定する演算部１０５と、から概略構成されている。
【００４３】
演算部１０５には、サーモグラフィ９により測定された溶射皮膜５の表面温度の情報が入力されている。演算部１０５は、入力された表面温度に基づいて溶射皮膜５の断熱性能を算出するとともに、後述するように溶射皮膜５の良品・不良品を判定する。
【００４４】
次に、上記の構成からなる皮膜検査装置１０１における作用について説明する。
皮膜検査装置１０１における溶射皮膜５の断熱性能の算出方法については、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００４５】
次に、演算部１０５における、溶射皮膜５の判定方法について説明する。
演算部１０５においては、「マハラノビスの距離」を用いて溶射皮膜５の判定が行われる。判定に用いる溶射皮膜５の特徴量（評価パラメータ）としては、測定された画素ごとの温度分布や、その温度履歴、算出された断熱性能などを用いることができる。
なお、上記判定の特徴量に、溶射皮膜５の断熱性能を用いることにより、溶射皮膜５の性能不良品を判別することができるようになる。
【００４６】
「マハラノビスの距離」を用いた評価とは、ある集団の特徴量（多変数）を一つのパラメータ（マハラノビスの距離）で表し、あるサンプルの良・不良を、健全な集団（良品）の基本データからの距離で評価する方法である。
あるサンプルが不良品であれば、健全な集団からの距離は大きくなり、良品であれば健全な集団からの距離は小さくなる。
【００４７】
つまり、演算部１０５では、予め良品と判定されている溶射皮膜５の特徴量をマハラノビスの距離で表した良品のデータが蓄積されており、その後に測定された溶射皮膜５の特徴量をマハラノビスの距離で表した際に、上記良品のデータからどれだけ離れているかにより判定が行われている。
【００４８】
これをイメージで表したのが図９であり、図９では理解の容易化のため特徴量が２つの場合で示している。図９中のＧが良品の溶射皮膜５の特徴量により形成された基準空間（閾値）を示し、Ｓが測定された溶射皮膜５の特徴量の位置である。基準空間は、例えば、相関関数と平均と標準偏差で決定することができる。
Ｓで示された溶射皮膜５の判定は、基準空間Ｇの中心からの距離Ｌにより行われる。基準空間Ｇの中心からその境界までの距離よりも距離Ｌが長い場合、つまり基準空間Ｇの外部に位置する場合には、不良品と判定される。逆に、基準空間Ｇの中心からその境界までの距離よりも距離Ｌが短い場合、つまり基準空間Ｇの内部に位置する場合には、良品と判定される。
【００４９】
上記の構成によれば、溶射皮膜５の表面温度や断熱性能などの複数の特徴量と各特徴量における基準空間Ｇとの差に基づいて溶射皮膜５の良品・不良品を判断することができる。そのため、溶射皮膜５の良品・不良品の判断基準を所定の基準に固定することができ、安定した判別を行うことができる。
また、演算部１０５により自動的に溶射皮膜５の判別を行うことができ、溶射皮膜５の判別に要する時間を短縮し、大量の溶射皮膜５の判断を行うことができる。
【００５０】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１０を参照して説明する。
本実施の形態の皮膜検査システムの基本構成は、第３の実施の形態と同様であるが、第３の実施の形態とは、皮膜検査装置の周辺構成の有無が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１０を用いて皮膜検査装置の周辺構成を説明し、皮膜検査装置等の説明を省略する。
図１０は、本実施形態に係る皮膜検査システムの概略を説明する図である。
なお、第３の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付しその説明を省略している。
【００５１】
皮膜検査システム１５１は、図１０に示すように、基材３に設けられた溶射皮膜５の検査を行う検査装置１０１と、基材３を検査装置１０１に搬送するベルトコンベヤ（搬送手段）１５３とから概略構成されている。
なお、ベルトコンベヤ１５３は、溶射皮膜５を検査する検査工程（検査装置１０１の近傍領域）だけに設置されていてもよいし、より上流工程側に延設されて基材３に溶射皮膜５を溶射する溶射工程から連続して一体に設置されていてもよいし、下流工程側に延設されて基材３を他の部品と組み合わせる組立工程にまで連続して一体に設置されていてもよい。
【００５２】
次に、上記の構成からなる皮膜検査システム１５１における作用について説明する。
ベルトコンベヤ１５３の上に乗せられた基材３は、ベルトコンベヤ１５３により皮膜検査装置１０１に搬入される。搬入された基材３は、移動しながら皮膜検査装置１０１により、その溶射皮膜５の断熱性能等が検査され、その演算部１０５において良品・不良品の判断がされる。なお、皮膜検査装置１０１における溶射皮膜５の断熱性能の算出方法については、第３の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
良品と判断された溶射皮膜５は、そのままベルトコンベヤ１５３により皮膜検査装置１０１から搬出され、さらに下流工程に運ばれる。不良品と判断された溶射皮膜５は、ベルトコンベヤ１５３から除去される。
【００５３】
上記の構成によれば、溶射皮膜５の断熱性能の検査に検査装置１０１を用いているため、断熱性能を直接検査することができるとともに検査に要する時間を短縮することができる。さらに、目視では発見困難な剥離や割れ等の皮膜欠陥を発見することができる。
また、演算部１０５が、検査装置１０１の検査結果とその基準空間との差に基づいて溶射皮膜５の良品・不良品を判別するため、判定基準を固定することができるとともに、安定して判別を行うことができる。さらに、判別に要する時間を短縮することができ、大量の照射皮膜５の検査を行うことができる。
ベルトコンベヤ１５３により溶射皮膜５が形成された基材３を搬送するため、溶射皮膜５を検査装置１０１に搬入する時間を短縮することができるとともに、大量に搬送することができ、検査できる溶射皮膜５の数を増やすことができる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、断熱を目的としたセラミックの溶射皮膜の検査を行うものに適用して説明したが、他の金属の溶射皮膜等、その他各種の皮膜コーティングの検査に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による第１の実施形態における皮膜検査装置の概略を示す図である。
【図２】複数の溶射皮膜から構成される傾斜機能膜の一例を示す図である。
【図３】画素ごとの表面温度と時間との関係の一例を示す図である。
【図４】図１の溶射皮膜の断熱性能の推定に用いるモデルを示す図である
【図５】（１）式のＦ（ｘ，ｔ）の時刻ｔ＝０における、単位ステップだけ表面温度が変化したときの解を示す図である。
【図６】本発明による第２の実施形態における皮膜検査装置の概略を示す図である。
【図７】欠陥を有する溶射皮膜の断熱性能の分布状態の一例を示す図である。
【図８】本発明による第３の実施形態における皮膜検査装置の概略を示す図である。
【図９】マハラノビスの距離を用いた判別方法を説明する図である。
【図１０】本発明による第４の実施形態における皮膜検査システムの概略を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，５１，１０１  皮膜検査装置
３  基材
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ  溶射皮膜（皮膜）
７  加熱部（加熱手段）
９  サーモグラフィ（温度計測手段）
１１，５３，１０５  演算部
１３  傾斜機能膜（皮膜）
１５１  皮膜検査システム
１５３  ベルトコンベヤ（搬送手段）
Ｇ  基準空間（閾値）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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