(57)【要約】本発明は、基材（１０２）上のコーティングを介して基材（１０２）の表面を映すシステムに関する。システムは、赤外光（１０１）を基材（１０２）上に向けるように配置され、それによって反射光（１０４）を生成する赤外光源（１００）を備える。焦点面アレイ（１０８）は、反射光（１０４）を受け取り、それから画像（１０９）を生成するように配置される。少なくとも一つの光学フィルタ（１０６）は、赤外光源（１００）と焦点面アレイ（１０８）との間の光路に沿って反射光（１０４）のコーティング透過波長のみを通過させるために、基材（１０２）と焦点面アレイ（１０８）との間に配設され、それによって、基材（１０２）の不規則な構造的特徴（１１０）が少なくとも一つの画像（１０９）として視覚的に示される。
2005534926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上のコーティングを介して基材の表面を映すシステムあって、
ａ．赤外光を前記基材上に向けるように配置され、それによって反射光を生成する赤外光源と、
ｂ．前記基材の表面からの反射光を受け取るように配置され、該反射光から画像を生成する焦点面アレイと、
ｃ．前記赤外光源と前記焦点面アレイとの間の光路に沿って、前記反射光のコーティング透過波長のみを通過させるために、前記基材と前記焦点面アレイとの間に配設され、それによって前記基材の構造的特徴を少なくとも一つの画像として視覚的に示す、少なくとも一つのスペクトル光学フィルタとを備えるシステム。
【請求項２】
前記基材と前記焦点面アレイとの間に配設され、複数の選択された波長の画像を生成し、前記基材の構造的特徴を映す複数の光学フィルタを更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記焦点面アレイに接続され、前記基材の複数の構造的特徴を同時に映す複数の撮像装置を更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
システムによって生成された画像を合成するとともに改善し、それによって前記基材の選択された構造的特徴の総合した画像を生成するコンピュータを更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記構造的特徴の視覚的分類を提供するために、基材パターンがプログラムされ、前記基材パターンに基づいて前記画像内の前記基材の選択された構造的特徴を色分けするコンピュータを更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記基材の構造的特徴の座標を記憶するために、前記基材の表面上に基準点を付ける位置センサを更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
予め選択された向上基準に基づいて、前記基材の選択された構造的特徴の画像品質を自動的に改善するために、フィードバックループ内で、選択された波長で生成された画像を比較するコンピュータを更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記赤外光源、前記焦点面アレイ、及び前記少なくとも一つの光学フィルタは、ただ一人の技師によって運搬可能な手持ち式の装置にひとまとめに形成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
ａ．前記赤外光源と前記基材との間に配設され、前記赤外光を第１の選択された極性に偏光させる第１の偏光子と、
ｂ．前記基材と前記焦点面アレイとの間に配設され、前記反射光を第２の選択された極性に偏光させる第２の偏光子とを更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記基材の選択された構造的特徴に対応する反射光が前記焦点面アレイ上で受け取られることを防止するために、前記第１の選択された極性及び第２の選択された極性が逆方向に設定されている請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記基材から複数の構造的特徴の画像を形成するために、複数の選択された波長で画像を提供する複数の光学フィルタを更に備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記基材から構造的特徴を映すべく、複数の極性を選択可能に提供するために、前記第１及び第２の偏光子の極性は回転可能である請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記焦点面アレイに接続され、前記基材の複数の構造的特徴を同時に映す複数の撮像装置を更に備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
システムによって生成された画像を合成するとともに改善し、それによって前記基材の選択された構造的特徴の総合した画像を生成するコンピュータを更に備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記不規則な構造的特徴の視覚的分類を提供するために、基材パターンがプログラムされ、前記基材パターンに基づいて前記画像内の前記基材の選択された構造的特徴を色分けするコンピュータを更に備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基材の構造的特徴の座標を記憶するために、前記基材の表面上に基準点を付ける位置センサを更に備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
選択された基準に基づいて、前記基材の選択された構造的特徴の画像品質を自動的に改善するために、フィードバックループ内で、複数の選択された波長及び選択された極性を比較するコンピュータを更に備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１８】
前記赤外光源、前記焦点面アレイ、及び前記少なくとも一つの光学フィルタは、ただ一人の技師によって運搬可能な手持ち式の装置にひとまとめに形成されている請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記示された構造的特徴を人が観察可能な遠隔の媒体に転送する通信装置を更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記示された構造的特徴をデータベースに転送する通信装置を更に備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
基材上のコーティングを介して基材の表面を映す方法であって、
ａ．赤外光を前記基材上に導く工程、
ｂ．前記基材から前記赤外光を反射させ、それによって反射光を生成する工程、
ｃ．前記反射光のコーティング透過波長のみをフィルタに通す工程、
ｄ．前記反射光を焦点面アレイ上で受け取る工程、及び、
ｅ．前記基材の構造的特徴を視覚的に示すために、前記焦点面アレイから少なくとも一つの画像を生成する工程を含む方法。
【請求項２２】
前記焦点面アレイ上で生成された複数の画像を時間の関数として比較し、それによって前記基材についての劣化の程度を確立する工程を更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
基材上に見出されるコーティングの反射率特性を記憶するデータベースから、前記選択された波長並びに第１及び第２の選択された極性を選択する工程を更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記生成された画像を予め選択されたコントロール画像と比較し、それによって前記基材の不規則な構造的特徴を識別する工程を更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
ａ．前記赤外光を第１の選択された極性に偏光させるために、前記赤外光が前記基材に達する前に、第１の偏光子を通して前記赤外光を導く工程と、
ｂ．前記反射光を第２の選択された極性に偏光させるために、前記赤外光が前記焦点面アレイに達する前に、第２の偏光子を通して前記反射光を導く工程とを更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記基材の選択された構造的特徴に対応する反射光が前記焦点面アレイ上で受け取られることを防止するために、前記第１の選択された極性及び第２の選択された極性が逆方向に設定される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記焦点面アレイ上で生成された複数の画像を時間の関数として比較し、それによって前記基材についての劣化の程度を確立する工程を更に含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
基材上に見出されるコーティングの反射率特性を記憶するデータベースから、前記選択された波長並びに第１及び第２の選択された極性を選択する工程を更に含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記生成された画像を予め選択されたコントロール画像と比較し、それによって前記基材の不規則な構造的特徴を識別する工程を更に含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記生成された画像を人が観察可能な遠隔の媒体に転送する工程を更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
前記生成された画像をデータベースに転送する工程を更に含む請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
（該当なし。）
連邦政府による委託研究／開発に関する記載
米国政府は、本発明における支払い済み実施権と、制限された状況において、ＳＥＲＤＰによって与えられた契約番号ＤＡＣＡ７２−９９−Ｃ−００１１号の条件によって規定される適当な条件で、特許権者が他者に使用許諾することを要求する権利とを有する。
【０００２】
本発明は一般に、被覆された基材の分析に関し、より詳細には、錆、孔食、腐食、亀裂、擦り傷、削った溝、及び他の構造上の欠陥を検出するために、コーティングを介して被覆された基材の表面を映すシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
航空機の部品は、環境条件に起因する絶え間ない劣化を受ける。湿気、ほこり、風、太陽輻射、及び大気汚染物質を含む種々の因子が、錆又は腐食の形態で部品を傷める。塗料などのコーティングの使用はこれらの問題を大幅に軽減するが、これらの問題を完全に除去することは概してできない。さらに、飛行中に経験する応力などの他の要因は、応力欠陥及び亀裂などの、塗料のコーティングが軽減することができない損傷をもたらし得る。これらの形態の損傷の発生は予想されるが、任意の特定の航空機の部品が劣化する特定の度合いは、航空機の特定の環境及び航空機の運行の状況に著しく依存する。このことは、整備員が同様の型及び使用年数の２機の航空機を検査する機会を有することがある航空機の整備倉庫において容易に明らかである。多くの場合、部品の修理又は交換の必要性は、そのような一方の航空機が、他方の航空機に比べて極めて大きくなる。そのため、航空機がいつ修理を必要とするかを判断する際に、計画された整備スケジュールを当てにすることは非現実的である。航空機がいつでも飛行できる状態を確実にする唯一の効果的な方法は、定期的な検査によることである。
【０００４】
従来の方法を用いると、航空機の部品の検査は目視検査の方法によって遂行される。航空機の部品を視覚的に検査する際に、部品を保護するために用いられるコーティングは、その下の構造上の欠陥を隠すことから邪魔になる。そのため、適切な検査を実行する前に、疑わしい部品、組み立て品、又は航空機から塗料を剥ぎ取る必要がある。その後、塗料の新しいコーティングを塗布しなければならない。明らかに、この工程は労務及び材料の形で多大な支出をもたらし、さらに長時間を必要とする。航空機は、整備又は検査の何らかの形でその使用年数の１２％を過ごし、毎年、数十億ドルが航空機の整備に費やされていると推定されている。目視検査方法の効率の悪さは別として、他の問題は、目視検査は単に望まれている程に効果的でないという事実である。熟練した目は、人間の目に見える欠陥のほとんどを満足できる程度の一貫性で気付くことができるが、一部の欠陥は非常に小さいか、又は部品の表面の下に存在する場合がある。多くの場合、これらの欠陥は、観察者の技能及び経験に関わらず、人間の肉眼では気付かれずに終わる。そのため、塗料が部品から剥ぎ取られる必要、又は人間の目だけを当てにする必要なしに、航空機の部品への損傷を分析する方法を発明することが望ましい。一部の発明は、この問題を解決する方法の見通しを提供する。
【０００５】
そういう発明の一つは、エリンソン（Ｅｌｌｉｎｇｓｏｎ）他によって発表された「密度の高いセラミックスにおける表面及び近接表面下の欠陥の検出のための光学的方法及び装置（ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＡＮＤ  ＮＥＡＲ−ＳＵＢＳＵＲＦＡＣＥ  ＤＥＦＥＣＴＳ  ＩＮ  ＤＥＮＳＥ  ＣＥＲＡＭＩＣＳ）」という表題の米国特許第５，４２６，５０６号に記載されている。そこに記載されている発明は、分析対象物の表面を貫通するように計算された波長のレーザーを使用する。レーザーは、対象物によって反射する前に偏光子を通過し、その後、第２の偏光子を通過する。対象物に当たると、不規則な箇所に当たる光の部分は、極性が変更されて反射され、一方、規則的な外観に当たる部分は、元の極性で反射される。第２の偏光子はこの差を検出するように構成され、システムは、それを反映する画像を生成する。ある領域の画像を生成するために、分析対象物はマウントに固定され、該マウントは並進及び／又は回転が可能であり、コンピュータ又は同様な装置によって制御される。対象物はレーザービーム中で動き回り、それによって走査される。このシステムの最も明らかな欠点は、領域分析を行うために、概して電動のマウントを使用しなければならないことである。このことは携帯型ユニットの可能性をなくすように思われ、システムは、既に航空機に取り付けられた部品又は組み立て品に適用される際に著しく非実用的である。他の明らかな欠点は、この方法は有機コーティングの下の表面を見るのに適しておらず、レーザー光の波長はコーティング又は重合体を貫通しないことである。
【０００６】
第２の関連発明は、スミス（Ｓｍｉｔｈ）他によって発表された「促進された走査赤外線システム（ＳＴＩＭＵＬＡＴＥＤ  ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＳＹＳＴＥＭ）」という表題の米国特許第４，６８２，２２２号に開示されている。この発明は、分析対象物を加熱するために、レーザーなどの平行エネルギービームを使用する。対象物は暖められると赤外光を放射することから、そのときには、赤外線検出器を用いて、対象物のそれぞれの領域の熱を検出し得る。例えば、亀裂が入っている領域は、他の領域と異なる比率で加熱されることから、それによって見分けられることができる。このシステムの明らかな欠点は、走査対象物が加熱されなければならないことである。種々の理由から、分析対象物を加熱することを含む方法は理想的でない。例えば、塗料のコーティングを有する航空機の熱遮蔽部品は、このシステムに関する特有の問題を引き起こす。部品は加熱し難いように特に設計され、部品を加熱するのに十分に強力な任意の供給源は、塗料のコーティングに損傷を与える。この特許は更に、有機コーティングの下の基材表面のＩＲ画像に関連しないサーモグラフィ技術を利用する。
【０００７】
更に別の関連発明は、デマルジオ（ＤｉＭａｒｚｉｏ）他によって発表された「スペクトル非破壊評価の方法（ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＮＯＮＤＥＳＴＲＵＣＴＩＶＥ  ＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ）」という表題の米国特許第６，１８４，５２８号に開示されている。そこに開示されている発明は、基材上に赤外光を向けるために、赤外レーザー等の赤外光源を使用する。反射率データを得るために、反射光が波長の関数として測定される。試料基材の反射率データは、コントロール基材の反射率データと比較される。次に、腐食の存在を判断するために、差の間で相関関係が出される。この発明は、本発明の目的の内のいくつかを達成するが、本発明によって検出可能な全ての範囲の構造的特徴を検出せず、基材の視覚映像を提供しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、前述の欠点がない状態で基材を分析し、さらに、有効性及び分解能に関して先のシステムを改良するシステム及び方法を発明することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、基材上のコーティングを介して基材の表面を映すシステムが提供される。基材上に見られるコーティングは通常、可視スペクトル範囲で不透明であるように設計され、赤外スペクトル領域でより透明であることが多い。赤外光源は、赤外光を基材上に向けるように配置され、それによって反射光が形成される。焦点面アレイは、反射光を受け取り、それから画像を生成するように配置される。赤外光源と、焦点面アレイとの間の光学経路に沿って反射光のコーティング透過波長のみを通過させるために、基材と焦点面アレイとの間に少なくとも一つのスペクトル光学フィルタが配置され、それによって基材の構造的特徴を少なくとも一つの画像として視覚的に示す。基材と焦点面アレイとの間に配置された複数の光学フィルタが使用されてもよく、複数の光学フィルタは、基材の構造的特徴を映すために、複数の選択された波長によって画像を生成するように作用する。基材の複数の構造的特徴を同時に映すために、複数の画像装置が焦点面アレイに接続されて配置されてもよい。
【００１０】
さらに、コンピュータが使用されてもよく、コンピュータは、システムによって生成された画像を合成するとともに改善し、それによって、基材の選択された構造的特徴の統合した画像を生成する。構造的特徴の視覚的分類を提供するために、基材パターンがプログラムされ、その基材パターンに基づいて画像内の基材の選択された構造的特徴を色分けするコンピュータが設けられてもよい。加えて、基材の構造的特徴の座標を記憶すべく、基材の表面上に基準点を付けるために位置センサが使用されてもよい。予め選択された向上基準に基づいて、基材の選択された構造的特徴の画像品質を自動的に改善するために、フィードバックグループ内において、選択された波長で生成された画像を比較するように形成されたコンピュータが設けられてもよい。好都合なことに、赤外光源、焦点面アレイ、及び少なくとも一つの光学フィルタは、ただ一人の技師によって運搬可能であるべく、手持ち式の装置にまとめて形成されてもよい。
【００１１】
システムはまた、赤外光源と基材との間に配置され、赤外光を第１の選択された極性に偏光させる第１の偏光子を備えてもよい。さらに、基材と焦点面アレイとの間に、反射光を第２の選択された極性に偏光させる第２の偏光子を配置してもよい。基材の規則的な特徴に対応する反射光が焦点面アレイ上で受け取られることを防止するために、第１の選択された極性及び第２の選択された極性は逆方向に設定されてもよい。第１及び第２の偏光子の極性は、基材からの不規則な構造的特徴を映すべく、複数の極性を選択可能にするために回転可能であってもよい。
【００１２】
使用時に、基材上のコーティングを介して基材の表面を映す方法も提供される。この方法は、赤外光を基材上に向ける工程を含む。赤外光は基材から反射され、それによって反射光を形成する。反射光のコーティング透過波長のみがフィルタを通る。反射光は焦点面アレイ上で受け取られ、基材の不規則な構造的特徴を視覚的に示すために、焦点面アレイから画像が生成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を示すためだけのものであり、それを制限するためのものでない図面を参照すると、図１は、本発明のシステム及び方法の実施形態を示す。赤外光源１００は、被覆されている基材１０２の方向に赤外光１０１を向けるために使用されている。本発明の実施形態において、赤外光１０１は、基材１０２に達する前に第１の偏光子１０３を通過する。第１の偏光子１０３は、赤外光を第１の選択された極性に偏光させるように作用する。
【００１４】
基材によって反射された光は反射光１０４を生成する。一実施形態において、反射光１０４は第２の偏光子１０５を通過する。第２の偏光子１０５は、反射光を第２の選択された極性に偏光させるように作用する。例えば、第２の偏光子１０５は、第１の選択された方向と反対の方向に反射光１０４を偏光させるように構成されてもよく、これは交差極性として知られている方法である。この場合、第１の偏光子１０３によって極性が変調された光は、第２の偏光子１０５を通過しない。光学の基本原理によれば、基材１０２の規則的な領域から反射した反射光１０４の部分は、第１の偏光子１０３によって変調された極性を保持し、その結果、第２の偏光子１０５を通過しない。しかしながら、腐食、又は錆などの不規則な領域から反射した反射光１０４の部分は変更された極性を有し、その結果、第２の偏光子１０５を通過する。さらに、この偏光技法はコーティング内の顔料による散乱を軽減することができ、基材のより鮮明な画像をもたらす。従って、基材１０２の不規則な領域から反射した反射光１０４の部分のみが、第２偏光子１０５を通過する。その結果、第１の偏光子１０３及び第２の偏光子１０５は、腐食している、又はその他の方法で損傷しているために不規則である基材１０２の領域を目立たせるように、協力して作用する。さらに、第１の偏光子１０３によって変調された極性は、基材１０２を種々のレベルで観察することを可能にするように構成されてもよい。これは、基材１０２に平行な極性の光はコーティングに容易に反射するが、基材１０２に垂直な極性の光はコーティングを介して下の基材にまで容易に突き抜けることができるからである。従って、基材自体の表面か、コーティングの表面のどちらかに的を絞ることが可能である。もちろん、基材の特定の特徴を特定のレベルにまで強調するために、この方法論を、先に述べた交差極性法と組み合わせてもよい。第１の偏光子１０３及び第２の偏光子１０５は、記載された方法で使用されてもよく、その結果、場合によっては好ましい実施形態中に含まれるとはいえ、本発明の機能にとって必要ではなく、且つ含まれる必要がないことに注意すべきである。
【００１５】
反射光１０４は、（もしあれば）第２の偏光子１０５の通過の後で、光学フィルタ１０６を通過する。光学フィルタ１０６は、反射光１０４の選択された波長以外の全ての波長を除去するように作用する。例えば、航空機の部品及び組み立て品上で使用されるコーティングは通常、可視光範囲で不透明であるように設計される。多くの場合、コーティングは赤外光範囲でより透明である。従って、光の特定の波長は、コーティングを介してその下の基材によって反射される可能性が高い。これらの波長を有する反射光１０４の部分によって生成された画像は、基材上のコーティングの代わりに基材１０２の画像を主に示す。従って、他の波長の除外のために、これらの波長に焦点を合わせることが好ましく、これらの波長は、光学フィルタ１０６を通過した特定の波長と一致する。光学フィルタ１０６は、単一フィルタである必要はなく、一連のフィルタもあり得る。
【００１６】
反射光１０４は、（もしあれば）第２の偏光子１０５及び光学フィルタ１０６を通過した後で、焦点面１０８に達する。焦点面アレイ（図示せず）は、反射光１０４によって生成された画像１０９を焦点面１０８で受け取るために、焦点面１０８に配置される。亀裂１１０等の基材１０２の構造的特徴は、この画像１０９内で見られることができる。焦点面アレイは、この画像１０９を取得し、画像１０９を写真、ＬＣＤディスプレイ上の画像として生成するか、又はその他の方法で人が観察可能な媒体上に画像１０９を示すように作用する。
【００１７】
図２Ａ、２Ｂ、及び３は、本発明のシステム及び方法の有効性を示す。図２Ａは、未塗装の基材、この場合には化成被覆処理（ＭＩＬ−Ｃ−５５４１参照）されたアルミニウム切り取り試験片の可視画像である。この基材の構造的特徴は、人の目で見られることができる。図２Ｂは、同じアロジン処理（Ａｌｏｄｉｎｅｄ）されたアルミニウム切り取り試験片の画像である。しかしながら、この場合、基材は１５２．４μｍ（０．００６”）厚（６ｍｉｌｓ）の下塗剤及び上塗りで被覆されている。この画像は本発明のシステム及び方法を使用して生成されたため、基材の構造的特徴のみを見ることができる。図３は、本発明のシステム及び方法によって見える状態になった亀裂を内部に有するファスナホールの画像を示す。実験では、長さが７６２μｍ（０．０３０”）程に小さい亀裂、及び直径が２５．４μｍ（０．００１”）程に小さい孔の検出能が示された。
【００１８】
図４は、アルミニウム部品についての反射率対波長の試料プロットを示すグラフの形で、本発明の背後にある反射率の原理を示す。第１のプロット４００は、９３．９８μｍ（０．００３７”，３．７ｍｉｌｓ）の全体の厚みを有する下塗剤及び塗料の層を有する未腐食のアルミニウム部品についてである。第２のプロット４０１は、同じ下塗剤及び塗料の層を有する腐食したアルミニウム部品についてである。プロット４００と４０１とを比較することにより、約４．４ミクロンの波長で窪みを有する約３．５ミクロンの波長（反射率が高い）及び約５．５ミクロンの波長の間の領域で、２つのプロット４００と４０１の間に差が見られる。未腐食のアルミニウムは、腐食したアルミニウムに比べて塗料を通過する赤外光の多くの部分を反射することから、第１のプロット４００は第２のプロット４０１よりも強い。
【００１９】
上記は、本発明の基本的な実施を述べる。本発明は、付加的な特徴を提供するように設計された種々の実施形態をとってもよい。例えば、基材上に、又は技師が関心を有する特定の構造的特徴の上に用いられるコーティングに応じて、基材を種々の波長で観察することが好都合である。従って、システムは、この目的を達成するために、手動で、又は自動的に変更可能である複数の光学フィルタを備えてもよい。同様に、極性の種々の組み合わせで基材の画像化を可能にするために、偏光子の極性は回転可能であってもよい。さらなる変更として、種々の波長で、及び／又は極性の組み合わせでの画像化の提供は、複数の撮像装置を用いて達成され得る。これによって、システムは、迅速な処理のために複数の画像を同時に生成することが可能になる。この点において、複数の撮像装置は、いくつかの異なる波長及び極性で画像を処理して生成することができる。
【００２０】
先の追加の方針に従うと、システムは、基材の選択された不規則な構造的特徴についての改善された画像を提供するために、システムによって供給される画像を処理するコンピュータを備えることができる。当業者が認識するように、基材の特定の構造的特徴は、所定の波長及び／又は極性の組み合わせにおいて、他のものより更に容易に観測可能になる。コンピュータは、例えば腐食を観察するのに有効な組み合わせに関する情報のデータベースを備えることができる。その結果、技師は、該技師が腐食を観察することを望んだことを単にコンピュータに指示し、コンピュータは、そうするのに適切な１つ又は複数の組み合わせを自動的に選択する。加えて、表面又はコーティングの内部からのＩＲ内で取得された画像又は信号は、基材表面の複合画像の改善のために、検査されるべき基材上で取得された画像を改善するように背景信号として減算除去されてもよい。
【００２１】
コンピュータはさらに、基材の選択された構造的特徴を認識するようにプログラムされることができる。当業者に明らかなように、これは、基材パターンを探すように作用するソフトウェアによって達成され得る。こうした基材パターンは、特定の腐食特性、表面の除外及び包含、並びに基材がある方法で損傷していることを表す他の特性を含む。ひとたび識別されたならば、ユーザのためにその特徴にラベルを付けることができる。例えば、コンピュータは、基材の色分けされた画像を提供することができる。その色分けは、構造全体の特徴のタイプ又はレベルの関数として作用することができる。前者の場合、コンピュータは、例えば腐食に赤を、亀裂に黒を割り当てることができる。後者の場合、コンピュータは、例えば基材の損傷のない部分に赤を、基材の中程度に損傷を受けた部分に黄色を、基材の激しく損傷を受けた部分に青を割り当てることができる。いずれにしても、コンピュータは、技師に役立つ予備分析を行うように作用する。
【００２２】
システムは自動フィードバックループを組み込むことができ、自動フィードバックループは、基材、又は基材の選択された構造的特徴を観察するための波長及び／又は極性の最良の組み合わせを迅速に見出すように作用するハードウェア又はソフトウェアによって駆動される。コンピュータは、どの組み合わせが最も有効に働いたかを判断するために、種々の組み合わせについて実験し、先に述べた識別技法を使用する。その結果、コンピュータは、１つ又は複数の組み合わせのどれが手元のタスクに最も適するかを迅速に判断し、自動的にそれらの組み合わせを使用する。
【００２３】
さらに、システムは、選択された構造的特徴が観測されたときに、警報又は自動通知をもたらす自動ポインタ装置を備えることができる。これは、例えば画像上に十字線を与えるように作用するソフトウェア、又は画像の選択された構造的特徴を自動的に拡大するように作用するソフトウェア若しくはハードウェアの形態をとることができる。後者は、損傷の微妙な兆候の可能性のために大きな対象物を分析することが必要である用途に非常に有用である。技師は対象物上でシステムの視野を移動させることができ、システムは、前もってセットされた可視性閾値未満の欠陥を検出した際に、欠陥の識別を確実にするために、問題の欠陥を自動的に拡大する。
【００２４】
先の改良の方針との調和を更に保つと、後で参照するために基材上の座標を記憶すべく、位置センサが備えられることができる。座標は、例えば基材上の基準点に対して識別されることができる。この例では、位置センサは、基準点からの距離及び方向の関数として、基材上のシステム座標を記録することができる。位置センサによるマーキングは、コンピュータによって自動的に達成され得るか、又は技師によって実行され得る。
【００２５】
本発明の更なる実施形態は、通信ポート又は送信機などの、システムと外部装置又はネットワークとを接続する通信装置を提供する。通信装置を備えることは、いろいろな意味でシステムの実用性を高めることができる。例えば、外部コンピュータは、市場で入手可能なコーティングのデータベースを備えることができる。基材を検査するために、技師は最初にそのコーティングを識別し、クエリ（ｑｕｅｒｙ）を外部コンピュータに送る。次に、外部コンピュータは、基材を効果的に観察するために、波長及び／又は極性のどの組み合わせが適切であったかについての情報をシステムに提供することができる。更なる改良は、システム自身の撮像システムを用いてコーティングの特徴を自動的に評価し、これらの特徴に関する値を外部コンピュータに送ることである。外部コンピュータは、これらの値を自身のデ−タベース内の値と比較し、関連するデータを送る前に自分でコーティングを識別することができる。このことは、技師が問題のコーティングを識別する必要性を除く。
【００２６】
通信機能の別の使用は、離れた場所に記憶されたコントロール画像を技師が呼び出すことを可能にする。コントロール画像は、同じ設計の損傷のない基材か、初期の頃の同じ基材のいずれかの画像である。コントロール画像は、技師による好都合な比較を可能にするために、その時に生成される画像と同じ画面上に表示されることができる。生成された画像は、基材のどの構造的特徴が不規則であったかをさらに明確にするために、相違を識別するように作用するハードウェア又はソフトウェアによって、コントロール画像とさらに比較されることができる。この後者の方法は、損傷がない基材の形態において、基材が他の方法では損傷があるように見える特有の特徴を有する状況において特に役立つ。コンピュータは、物理的には不規則ではあるが適切な特徴が損傷として認識されないことを確実にするために、基材に存在すると予想される構造的特徴の全てを除外すべく、コントロール画像をマスクとして用いることができる。
【００２７】
本発明のシステム及び方法の使用によって生成された画像が、さらなる情報を提供するために更に操作されてもよいことは、当業者にはさらに明らかであろう。例えば、長い時間をかけて特定の基材から取得した画像を記憶するために、データベースを確立することができる。こうして記憶された画像は、基材に発生した損傷の程度を評価するために、例えばコンピュータによって比較されることができる。従って、基材が使用に適さなくなるおおよその時期を推定し、高度に発達した修理及び保守の計画を企画することができる。
【００２８】
本発明の更なる実施形態は、基材に光を放出させる赤外光源を使用する。赤外光源がレーザーである場合、このことは、より容易に達成されることができる。基材の特定の構造的特徴は、基材の損傷を受けていない部分とは異なる化学組成を有する。従って、基材の特定の構造的特徴は、基材の損傷を受けていない部分とは異なる波長の光を放出する。そのため、システムは、例えば基材上の腐食によって放出された光の波長について選択された波長を選択することによって、腐食を観察するように構成されることができる。フィルタを通った（スペクトルの、又は偏光した）ＩＲ光源はまた、このような実施形態において用いられることができる。
【００２９】
明らかに、上述した特徴の任意のものを組み合わすことができる。例えば、上記長い時間にわたる損傷の分析方法は、更に上で述べた位置センサと組み合わせると特に有用である。さらに、本発明は損傷のための基材の検査とともに述べられたが、本発明は、種々の用途で使用されてもよいことが理解される。例えば、本発明は、基材上のシリアルコード又は他の識別マークを読み取るために用いられることができる。
【００３０】
本発明の更なる変更及び改良はまた、当業者には明らかである。従って、本明細書で述べられ、及び示された要素の特定の組み合わせは、本発明の単に所定の実施形態を示すことを意図し、本発明の精神及び範囲内にあるシステム及び方法を制限するように働くことを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のシステム及び方法の実施形態を示す。
【図２Ａ】化成被覆処理（ＭＩＬ−Ｃ−５５４１参照）されたアルミニウム切り取り試片上の未塗装の選択的に腐食されたアルミニウム基材の可視画像。
【図２Ｂ】図２Ａに示すアルミニウム切り取り試片と同じアルミニウム切り取り試片のＩＲ画像。しかしながら、この場合、基材すなわちアルミニウム切り取り試片は、１５２．４μｍ（０．００６”，６ｍｉｌｓ）厚の下塗剤及び上塗りで被覆されている。腐食は、本発明のシステム及び方法によって、コーティング下で見える状態にされた。
【図３】孔の半径上の疲労割れについて取得され、本発明のシステム及び方法によってコーティング下で見える状態にされたＩＲ画像。
【図４】アルミニウム部品について反射率対波長の試料プロットを示すグラフの形で、本発明の背後にある反射率の原理を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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