(57)【要約】【課題】被検体の内周面を周方向に広く探傷する。【解決手段】探傷装置１０は、円錐面型又は裁頭円錐面型のリフレクタ１１と、リフレクタ１１を撮像する赤外線カメラ１３と、内部空間２ａ及びその内部空間２ａを囲う内周面２ｂを有する被検体２を加熱する光加熱器１４と、を備える。リフレクタ１１が内部空間２ａに配置され、赤外線カメラ１３がリフレクタ１１に映った内周面２ｂを撮像する【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐面型又は裁頭円錐面型のリフレクタと、
前記リフレクタを撮像する赤外線カメラと、
内部空間及びその内部空間を囲う内周面を有する被検体を加熱する加熱器と、を備え、
前記リフレクタが前記内部空間に配置され、
前記赤外線カメラが前記リフレクタに映った前記内周面を撮像する
探傷装置。
【請求項２】
前記加熱器が、加熱光を前記リフレクタに向けて照射する光加熱器であり、
前記リフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を前記内周面に向けて反射させることによって、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】
前記光加熱器と前記リフレクタとの間に配置され、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、
前記光加熱器が前記リフレクタの頂角の先に配置され、
前記光加熱器が前記ダイクロイックミラーを介して前記リフレクタに向けて前記加熱光を照射し、
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リフレクタ及び前記ダイクロイックミラーにより前記ダイクロイックミラーに映った前記内周面を撮像する
請求項２に記載の探傷装置。
【請求項４】
前記赤外線カメラと前記リフレクタとの間に配置され、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、
前記光加熱器が前記ダイクロイックミラーに向けられ、
前記ダイクロイックミラーが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を前記リフレクタに向けて反射させ、
前記赤外線カメラが前記リフレクタの頂角の先に配置され、
前記赤外線カメラが、前記リフレクタに映った前記内周面を前記ダイクロイックミラー越しに撮像する
請求項２に記載の探傷装置。
【請求項５】
前記内部空間において前記リフレクタの内側に配置される円錐面型の第２のリフレクタを更に備え、
前記リフレクタの頂角と前記第２のリフレクタの頂角が逆向きであり、
前記赤外線カメラが前記リフレクタの頂角の先に配置され、
前記加熱器が第２のリフレクタの頂角の先に配置され、
前記加熱器が、加熱光を前記第２のリフレクタに向けて照射する光加熱器であり、
前記リフレクタが、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るとともに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であり、
前記第２のリフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を、前記リフレクタ越しに前記内周面に向けて反射させることによって、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６】
前記内部空間において前記リフレクタの外側に配置される裁頭円錐面型の第２のリフレクタを更に備え、
前記リフレクタの頂角と前記第２のリフレクタの頂角が逆向きであり、
前記赤外線カメラが前記リフレクタの頂角の先に配置され、
前記加熱器が第２のリフレクタの頂角の先に配置され、
前記加熱器が、加熱光を前記第２のリフレクタに向けて照射する光加熱器であり、
前記第２のリフレクタが、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とともに前記赤外線カメラの感知波長帯域の光を透過させるダイクロイックミラーであり、
前記第２のリフレクタが、前記光加熱器によって照射される前記加熱光を前記内周面に向けて反射させることによって、前記被検体が加熱され、
前記赤外線カメラが、前記第２のリフレクタ越しに前記リフレクタに映った前記内周面を撮像する
請求項１に記載の探傷装置。
【請求項７】
前記被検体又は前記リフレクタを前記リフレクタの中心軸の方向に送る送り装置を更に備える
請求項１から６の何れか一項に記載の探傷装置。
【請求項８】
前記被検体又は前記リフレクタを前記リフレクタの中心軸の回りに回転させるように送る送り装置を更に備える
請求項１から６の何れか一項に記載の探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の内周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。サーモグラフィー法では、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】
【特許文献１】特開２０１６−９９２９６号公報
【特許文献２】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、被検体がシリンダブロック、パイプ、ケース等のように内部空間を有する場合、その内部空間を囲う内周面下の欠陥をサーモグラフィー法によって探知することが望まれる。
ところが、内部空間が狭小の場合、赤外線カメラや光加熱器を内部空間に配置することができない。内部空間に赤外線カメラ及び光加熱器を配置することができるとしても、赤外線カメラ及び光加熱器の設置レイアウトの自由度がなく、内周面の一部しか探傷することができない。そのため、探傷時間及び探傷回数の削減を図るべく、内周面の広範囲を探傷できるように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、被検体の内周面を周方向に広く探傷できるようにすることである。
【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、円錐面型又は裁頭円錐面型のリフレクタと、前記リフレクタを撮像する赤外線カメラと、内部空間及びその内部空間を囲う内周面を有する被検体を加熱する加熱器と、を備え、前記リフレクタが前記内部空間に配置され、前記赤外線カメラが前記リフレクタに映った前記内周面を撮像する。
【０００７】
円錐面型又は裁頭円錐面型のリフレクタが被検体の内部空間に配置されているため、赤外線カメラが被検体の内周面を周方向に広く撮像する。よって、被検体の内周面を周方向に広く探傷することができ、探傷時間及び探傷回数の削減を図れる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施の形態によれば、被検体の内周面を周方向に広く探傷することができる。
【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】光加熱器を具体的に示した断面図である。
【図３】光加熱器を具体的に示した断面図である。
【図４】光加熱器を具体的に示した断面図である。
【図５】光加熱器を具体的に示した断面図である。
【図６】第２実施形態の探傷装置の断面図である。
【図７】第３実施形態の探傷装置の断面図である。
【図８】第４実施形態の探傷装置の断面図である。
【図９】第５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。しかしながら、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〕
（１）探傷装置
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。
この探傷装置１０は、被検体２を探傷するための装置である。
被検体２は例えばチューブ型、管型、凹型又は箱型の部材である。例えばシリンダブロック、パイプ（例えば、断面矩形状のパイプ）、ケースを被検体２として用いることができる。
【００１２】
被検体２の内部に空間２ａが形成されており、その内部空間２ａが被検体２の内周面２ｂによって囲われている。内周面２ｂの形状は特に限定するものではないが、例えば円柱面、裁頭円錐面、角柱面又は裁頭角錐面である。開口２ｃの形状は例えば円形又は多角形であり、内周面２ｂの中心軸と開口２ｃの中心が同心に配置されている。内部空間２ａの端部において開口２ｃが被検体２に形成されており、内部空間２ａが開口２ｃにより被検体２の外側に通じている。図１に示す例では、開口２ｃの反対側の端部においても内部空間２ａが開口２ｄにより被検体２の外部に通じているが、その開口２ｄが形成されずに閉塞していてもよい。
【００１３】
探傷装置１０はリフレクタ１１、赤外線カメラ１３、複数の光加熱器１４、送り装置１５及びコンピュータ１９を備える。以下、リフレクタ１１、赤外線カメラ１３、光加熱器１４、送り装置１５及びコンピュータ１９について詳細に説明する。
【００１４】
（２）送り装置について
被検体２が送り装置１５に設置される。この送り装置１５は、被検体２をリフレクタ１１の中心軸１１ｂの方向に送る。
【００１５】
送り装置１５は、リフレクタ１１の中心軸１１ｂの方向の送りに加えて、被検体２を中心軸１１ｂ回りに回転させるものとしてもよい。被検体２は、中心軸１１ｂの方向の送りと、中心軸１１ｂ回りの回転との組合せにより、螺旋運動をする。
【００１６】
なお、送り装置１５が被検体２を移動させるのではなく、リフレクタ１１、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４を移動させるものとしてもよい。送り装置１５によってリフレクタ１１、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４が移動する場合、リフレクタ１１、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４の相対的な位置関係が変化しないものとしてもよい。
【００１７】
（３）リフレクタについて
リフレクタ１１は、中心軸１１ｂを中心とした円錐面型形成されている。リフレクタ１１の外周面には、反射面１１ａが形成されている。リフレクタ１１の形状たる円錐面の頂角の内角は９０°であるが、それに限らない。なお、リフレクタ１１は、中心軸１１ｂを中心とした裁頭円錐面型に形成されていてもよい。
リフレクタ１１の材料は特に限定するものではないが、リフレクタ１１は例えばアルミニウム材料からなる。
【００１８】
リフレクタ１１が被検体２の内部空間２ａに収容されており、リフレクタ１１の頂角が開口２ｃに向けられている。リフレクタ１１及びその反射面１１ａの周りは、被検体２の内周面２ｂによって囲われている。リフレクタ１１の中心軸１１ｂと被検体２の内周面２ｂの中心軸は、同軸状に配置されていていてもよい。
【００１９】
（４）赤外線カメラ及びコンピュータについて
赤外線カメラ１３は、温度分布を表したデジタルなサーモグラフィー画像を撮像するサーモグラフィーカメラである。
【００２０】
赤外線カメラ１３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１３の赤外線撮像素子の光電変換素子（画素）には、主領域が８〜１４μｍの波長帯域のマイクロボロメータ又は２〜５μｍの中赤外帯域を感知するInSbなどが使用される。赤外線カメラ１３によって撮像されるサーモグラフィー画像の各画素の階調値は、温度に応じた値を表す。赤外線カメラ１３は、撮像したサーモグラフィー画像をコンピュータ１９に出力する。赤外線カメラ１３が短い周期で周期的に撮像するので、サーモグラフィー画像が順次コンピュータ１９に出力される。コンピュータ１９は、赤外線カメラ１３から入力したサーモグラフィー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１３から入力したサーモグラフィー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。なお、赤外線カメラ１３によって撮像されたサーモグラフィー画像が映像信号としてディスプレイに転送され、その映像がディスプレイに表示されてもよい。
【００２１】
赤外線カメラ１３は、リフレクタ１１の頂角の先に配置されている。赤外線カメラ１３は、被検体２の内部空間２ａの外側において被検体２の開口２ｃに向けられている。更に、赤外線カメラ１３は、リフレクタ１１の反射面１１ａに向けられている。従って、赤外線カメラ１３は、反射面１１ａに映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像を撮像して、内周面２ｂの温度分布を表したサーモグラフィー画像を取得する。なお、赤外線カメラ１３の前に光学フィルターが設けられ、不要な帯域が光学フィルターによって除去された赤外線が赤外線カメラ１３に入射してもよい。
【００２２】
赤外線カメラ１３の光軸１３ａとリフレクタ１１の中心軸１１ｂは同軸状に配置されている。なお、赤外線カメラ１３の光軸１３ａがリフレクタ１１の中心軸１１ｂからずれていてもよい。また、赤外線カメラ１３の光軸１３ａがリフレクタ１１の中心軸１１ｂに対して傾斜してもよい。
【００２３】
反射面１１ａ全体が赤外線カメラ１３の撮像範囲に含まれているものとしてもよい。なお、赤外線カメラ１３の数を複数とし、これら赤外線カメラ１３がリフレクタ１１の中心軸１１ｂに関する周方向に配列されていてもよい。
【００２４】
（５）光加熱器について
光加熱器１４は、リフレクタ１１の頂角の先に配置されている。光加熱器１４は、被検体２の内部空間２ａの外側において被検体２の開口２ｃに向けられている。光加熱器１４は、赤外線カメラ１３の視野の外側においてリフレクタ１１の中心軸１１ｂ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ものとしてもよい。
なお、赤外線カメラ１３の数が１である場合、光加熱器１４が赤外線カメラ１３を囲うように配列されているものとしてもよい。また、赤外線カメラ１３の数が２以上であり、光加熱器１４の数が２以上である場合、赤外線カメラ１３と光加熱器１４が交互にリフレクタ１１の中心軸１１ｂの回りに配列されるものとしてもよい。
【００２５】
光加熱器１４は、リフレクタ１１の反射面１１ａに向けられている。光加熱器１４は、加熱光を反射面１１ａに向けて照射する。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。加熱光の波長帯域が赤外線カメラ１３の感知波長帯域よりも短く、又は長くてもよいが、加熱光の波長帯域と赤外線カメラ１３の感知波長帯域が部分的に重複してもよい。なお、光加熱器１４から出射される加熱光が光学フィルターを通過することによって、不要な帯域が除去されてもよい。
【００２６】
光加熱器１４によって照射される加熱光は、反射面１１ａにより被検体２の内周面２ｂに向けて反射して、被検体２の内周面２ｂに入射する。また、光加熱器１４によって照射される加熱光の一部が被検体２の内周面２ｂ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が加熱される。
【００２７】
なお、光加熱器１４の数が１であってもよい。光加熱器１４の数が１であり、赤外線カメラ１３の数が複数である場合、赤外線カメラ１３が光加熱器１４を囲うように配列されているものとしてもよい。その場合、光加熱器１４がリフレクタ１１の中心軸１１ｂ上に配置されているものとしてもよい。
以下、光加熱器１４の幾つかの例について説明する。
【００２８】
（５ａ）投光式（集光式）
図２に示すように、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、中心軸１４ｃ回りの回転放物面型又はそれに近似した形状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の反射面１１ａに向けられており、反射器１４ｂの中心軸１４ｃが反射面１１ａに交差する。光源１４ａが反射器１４ｂの焦点に配置されているので、光源１４ａから発した加熱光が反射器１４ｂにより集光するように反射面１１ａに向けて反射する。そのため、反射器１４ｂによって反射された加熱光の広がりが小さい。反射器１４ｂの中心軸１４ｃは光加熱器１４の光軸でもある。反射器１４ｂの中心軸１４ｃは、赤外線カメラ１３の光軸１３ａ及びリフレクタ１１の中心軸１１ｂに対して傾斜している。但し、反射器１４ｂの中心軸１４ｃは、赤外線カメラ１３の光軸１３ａ及びリフレクタ１１の中心軸１１ｂに対して平行であってもよい。
【００２９】
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、半導体発光素子又はレーザーである。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レーザーである。光源１４ａから発する加熱光の波長帯域は前述した通りである。
光源１４ａは点光源である必要は無く、線光源又は面光源であってもよい。
光源１４ａから発した加熱光は、反射器１４ｂ及びリフレクタ１１により反射することによって、被検体２の内周面２ｂに入射する。
【００３０】
（５ｂ）ストレート状
図３に示すように、各光加熱器１４はストレート状の光源１４ｅ及び反射器１４ｆを備える。
反射器１４ｆは、放物柱面型、半円柱面型等の柱面型のリフレクタである。ここで、光源１４ｅの長手方向に直交する断面における反射器１４ｆの断面形状が放物線、半円、Ｕ字形、コ字形等の曲線であり、その曲線を光源１４ｅの長手方向に平行移動することによって得られる柱面形状が反射器１４ｆの形状である。光源１４ｅは、反射器１４ｆの内側に配置されている。
【００３１】
反射器１４ｆがリフレクタ１１の反射面１１ａに向けられている。光源１４ｅから発した加熱光は、反射器１４ｆにより集光するように反射面１１ａに向けて反射する。
【００３２】
（５ｃ）リング状
図４に示すように、光加熱器１４が光源１４ｊ及び反射器１４ｋを有する。
光源１４ｊは、リフレクタ１１の中心軸１１ｂ及び赤外線カメラ１３を囲うようにリング型に設けられている。光源１４ｊは例えば円環ランプ、レーザー、発光ダイオードアレイである。
【００３３】
反射器１４ｋは、リフレクタ１１の中心軸１１ｂ及び赤外線カメラ１３を囲うようにリング型に設けられている。リフレクタ１１の中心軸１１ｂを通る切断面における反射器１４ｋの断面形状は放物線、半円、Ｕ字形、コ字形等の曲線である。その曲線をリフレクタ１１の中心軸１１ｂを中心に回転することによって得られる形状が反射器１４ｋの形状である。
【００３４】
反射器１４ｋがリフレクタ１１の反射面１１ａに向けられており、光源１４ｊが反射器１４ｋの内側に配置されている。光源１４ｊから発した加熱光が反射器１４ｋにより反射面１１ａに向けて反射する。
【００３５】
（５ｄ）レーザー照射式
図５に示すように、各光加熱器１４が、レーザー１４ｍ及びシリンドリカルレンズ１４ｎを備えるレーザー照射器である。
レーザー１４ｍは、反射面１１ａに向けて加熱光ビームを発する。レーザー１４ｍは、例えば半導体レーザー、ガスレーザー、固体レーザー又は液体レーザーである。
シリンドリカルレンズ１４ｎは、レーザー１４ｍと反射面１１ａとの間に配置されている。このシリンドリカルレンズ１４ｎはレーザー１４ｍから発した加熱光ビームを異方的に広げる。つまり、シリンドリカルレンズ１４ｎは加熱光ビームを拡幅する。加熱光ビームの拡幅方向はリフレクタ１１の中心軸１１ｂに関する直径方向、つまり矢印ａの方向である。拡幅された加熱光ビームが反射面１１ａに入射することで形成される明部は、リフレクタ１１の頂角から底面の外周に向かって直線状に延びている。
【００３６】
なお、シリンドリカルレンズ１４ｎの代わりに、レーザー１４ｍから発した加熱光ビームの径をほぼ等方的に広げるビームエキスパンダーがレーザー１４ｍと反射面１１ａとの間に配置されていてもよい。
また、光加熱器１４が走査型のレーザー照射器であってもよい。この場合、シリンドリカルレンズ１４ｎの代わりに、ガルバノミラー型又はポリゴンミラー型の偏向機構が設けられている。この偏向機構がレーザー１４ｍから発した加熱光ビームを偏向することによって、被検体２の内周面２ｂが、リフレクタ１１の反射面１１ａにより反射した加熱光ビームによって一次元的又は二次元的に走査される。
【００３７】
（６）探傷装置の動作及び使用方法
まず、送り装置１５を停止させた状態で、光加熱器１４を発光させる。光加熱器１４によって照射される加熱光は、反射面１１ａにより被検体２の内周面２ｂに向けて反射して、被検体２の内周面２ｂに入射する。これにより、被検体２が加熱される。リフレクタ１１が円錐面型であるため、被検体２の内周面２ｂは周方向に広く加熱される。
【００３８】
次に、光加熱器１４を消灯させる。
次に、赤外線カメラ１３の撮像処理をすると、反射面１１ａに映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像が赤外線カメラ１３によって撮像される。ここで、被検体２に剥離、ひび割れ、亀裂、ボイド、バリ等の欠陥が存在すると、その部分の熱伝導が欠陥の無い部分とは異なる。そのため、加熱された被検体２の内周面２ｂ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。そこで、赤外線カメラ１３によって撮像されるサーモグラフィー画像に基づいて欠陥を検出することができる。なお、光加熱器１４の照射期間中に赤外線カメラ１３の撮像処理をしてもよい。
【００３９】
次に、赤外線カメラ１３からコンピュータ１９に転送されたサーモグラフィー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１５を作動させて、送り装置１５によって被検体２をリフレクタ１１の中心軸１１ｂの方向に所定距離だけ送るか、送り装置１５によって被検体２を中心軸１１ｂの回りに所定角度だけ回転させる。なお、送り装置１５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。
【００４０】
以後、上述した工程を繰り返す。
なお、光源１４ａの発光中又は点滅中に、送り装置１５によって被検体２を移動させながら、赤外線カメラ１３の撮像処理をしてもよい。
【００４１】
（７）有利な効果
円錐面型のリフレクタ１１が被検体２の内部空間２ａに配置されており、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４がリフレクタ１１の反射面１１ａに向けられている。それゆえ、被検体２の内周面２ｂは周方向に広く赤外線カメラ１３によって撮像されるとともに、周方向に広く加熱光によって加熱される。特に、赤外線カメラ１３の光軸１３ａとリフレクタ１１の中心軸１１ｂが同軸状に配置されているので、内周面２ｂは全周に亘ってリフレクタ１１の反射面１１ａに映って、赤外線カメラ１３によって撮像される。よって、被検体２の内周面を周方向に広く探傷でき、内周面２ｂ全体を探傷するのに要する探傷時間及び探傷回数の削減を図れる。
【００４２】
円錐面型のリフレクタ１１が被検体２の内部空間２ａに配置されているため、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４が被検体２の内部空間２ａの外側に配置されていても、内周面２ｂを探傷することができる。これは、内部空間２ａが狭小の場合に、特に有効的である。
【００４３】
光加熱器１４の数が複数であり、これら光加熱器１４が周方向に配列されている場合、内周面２ｂは全周に亘って加熱光を受ける。よって、内周面２ｂを周方向に広く探傷できる。
【００４４】
リフレクタ１１の頂角の内角が９０°であるので、内周面２ｂのうち赤外線カメラ１３に近い部分から反射面１１ａを経由して赤外線カメラ１３までの光線の軌跡の長さは、内周面２ｂのうち赤外線カメラ１３から遠い部分から反射面１１ａを経由して赤外線カメラ１３までの光線の軌跡の長さに殆ど等しい。それゆえ、内周面２ｂのうち赤外線カメラ１３に合焦する範囲は広い。
【００４５】
また、内周面２ｂが円柱面型である場合、内周面２ｂが円錐型又は裁頭円錐面型円柱面型のリフレクタ１１に投影され、サーモグラフィー画像では、その内周面２ｂがリフレクタ１１の頂角を中心にした円形状又は円環状に映る。そのため、サーモグラフィー画像中で特定した欠陥の位置から、被検体２に存在する実際の欠陥の位置を特定しやすい。
【００４６】
被検体２が送り装置１５によって送られるため、内周面２ｂの全体を探傷することができる。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
図６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。
【００４８】
リフレクタ１１の反射面１１ａと光加熱器１４との間には、ダイクロイックミラー１６が配置されている。ダイクロイックミラー１６がリフレクタ１１の中心軸１１ｂに対して斜交し、リフレクタ１１の中心軸１１ｂとダイクロイックミラー１６の法線との成す角が４５°である。ダイクロイックミラー１６は、赤外線カメラ１３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加熱光）を透過させる。
【００４９】
赤外線カメラ１３は、ダイクロイックミラー１６よりも、リフレクタ１１の中心軸１１ｂに関する径方向外側に配置されている。赤外線カメラ１３がダイクロイックミラー１６に向けられており、赤外線カメラ１３の光軸１３ａがダイクロイックミラー１６により９０°に屈曲する。赤外線カメラ１３からダイクロイックミラー１６までの赤外線カメラ１３の光軸１３ａは、リフレクタ１１の中心軸１１ｂとダイクロイックミラー１６との交点に交差する。ダイクロイックミラー１６からリフレクタ１１までの赤外線カメラ１３の光軸１３ａとリフレクタ１１の中心軸１１ｂとは、同軸状に配置されている。
【００５０】
光加熱器１４によって照射される加熱光はダイクロイックミラー１６を透過する。ダイクロイックミラー１６を透過した加熱光は、反射面１１ａにより被検体２の内周面２ｂに向けて反射する。また、ダイクロイックミラー１６を透過した加熱光の一部は被検体２の内周面２ｂ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の内周面２ｂから赤外線が放射される。被検体２の内周面２ｂの表面温度が変化することで、内周面２ｂから放射される赤外線の放射量も変化する。
【００５１】
被検体２の内周面２ｂから発した赤外線は、反射面１１ａによりダイクロイックミラー１６に向けて反射する。更に、その赤外線は、ダイクロイックミラー１６により赤外線カメラ１３に向けて反射する。従って、反射面１１ａ及びダイクロイックミラー１６によりダイクロイックミラー１６に映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像が、赤外線カメラ１３によって撮像される。
【００５２】
以上のようにダイクロイックミラー１６を用いることによって、赤外線カメラ１３と光加熱器１４を離して配置することができる。赤外線カメラ１３及び光加熱器１４の設置位置や大きさの自由度が広がる。例えば、１体の光加熱器１４とリフレクタ１１を同軸状に配置することができる。
【００５３】
〔第３の実施の形態〕
図７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。
【００５４】
赤外線カメラ１３と反射面１１ａとの間には、ダイクロイックミラー１７が配置されている。ダイクロイックミラー１７がリフレクタ１１の中心軸１１ｂと斜交し、リフレクタ１１の中心軸１１ｂとダイクロイックミラー１７の法線との成す角が４５°である。ダイクロイックミラー１７は、光加熱器１４によって照射される加熱光を反射させ、それ以外の帯域の光（特に、赤外線カメラ１３の感知波長帯域の光）を透過させる。
【００５５】
光加熱器１４が、ダイクロイックミラー１７よりも、リフレクタ１１の中心軸１１ｂ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１７に向けられている。光加熱器１４によって照射される加熱光は、ダイクロイックミラー１７によりリフレクタ１１の反射面１１ａに向けて反射する。その加熱光は、リフレクタ１１の反射面１１ａにより被検体２の内周面２ｂに向けて反射する。また、加熱光の一部は、ダイクロイックミラー１７から被検体２の内周面２ｂに直接入射する。これにより被検体２が加熱され、赤外線が被検体２の内周面２ｂから放射される。被検体２の内周面２ｂの表面温度が変化することで、内周面２ｂから放射される赤外線の放射量も変化する。
【００５６】
被検体２の内周面２ｂから発した赤外線は、反射面１１ａによりダイクロイックミラー１７に向けて反射して、ダイクロイックミラー１７を透過する。透過した赤外線が赤外線カメラ１３に入射する。従って、反射面１１ａに映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像が、赤外線カメラ１３によってダイクロイックミラー１６越しに撮像される。
【００５７】
以上のようにダイクロイックミラー１７を用いることによって、赤外線カメラ１３と光加熱器１４を離して配置することができる。赤外線カメラ１３及び光加熱器１４の設置位置や大きさの自由度が広がる。例えば、リフレクタ１１の中心軸１１ｂとリフレクタ１７のとの交点において１体の光加熱器１４の光軸をリフレクタ１１に交差させることができる。
【００５８】
〔第４の実施の形態〕
図８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１０Ｃ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。
【００５９】
第４実施形態では、開口２ｃの反対側の端部においても開口２ｄが被検体２に形成されており、内部空間２ａがその開口２ｄによって被検体２の外部に通じている。内周面２ｂの中心軸と開口２ｄの中心が同心に配置されている。
【００６０】
また、第４実施形態では、リフレクタ１１の代わりに第１のリフレクタ２１及び第２のリフレクタ３１が被検体２の内部空間２ａに収容されている。これらリフレクタ２１，３１について詳細に説明する。
【００６１】
第１のリフレクタ２１は、裁頭円錐面の形状のダイクロイックミラーである。第１のリフレクタ２１の形状たる裁頭円錐面の頂角の内角は９０°であるが、それに限らない。第１のリフレクタ２１が裁頭円錐体型の内部空間２１ｃを有し、その内部空間２１ｃが裁頭円錐体の底部及び頂部において開口する。第１のリフレクタ２１の外周面が反射面２１ａとされている。第１のリフレクタ２１、特に反射面２１ａは、赤外線カメラ１３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加熱光）を透過させる。
【００６２】
第１のリフレクタ２１が被検体２の内部空間２ａに収容されており、第１のリフレクタ２１の形状たる裁頭円錐面の頂角が開口２ｃに向けられている。第１のリフレクタ２１の中心軸２１ｂと被検体２の内周面２ｂの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
【００６３】
第２のリフレクタ３１は、円錐面の形状に形成されている。第２のリフレクタ３１の外周面には、反射面３１ａが形成されている。反射面３１ａは、第２のリフレクタ３１の中心軸３１ｂ回りの回転面としての円錐面に形作られている。その円錐面の頂角の内角は９０°であるが、それに限らない。
【００６４】
第２のリフレクタ３１は第１のリフレクタ２１の内部空間２１ｃに収容されており、第２のリフレクタ３１の頂角が開口２ｄに向けられている。第２のリフレクタ３１の中心軸３１ｂと第１のリフレクタ２１の中心軸２１ｂが同軸状に配置されている。第２のリフレクタ３１の中心軸３１ｂと被検体２の内周面２ｂの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
【００６５】
続いて、光加熱器１４及び赤外線カメラ１３の配置について説明する。
赤外線カメラ１３は、第１のリフレクタ２１の形状たる裁頭円錐面の頂角の先に配置されている。赤外線カメラ１３は、被検体２の内部空間２ａの外側において被検体２の開口２ｃに向けられている。更に、赤外線カメラ１３は、第１のリフレクタ２１の反射面２１ａに向けられている。従って、赤外線カメラ１３は、第１のリフレクタ２１の反射面２１ａに映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像を撮像して、内周面２ｂの温度分布を表したサーモグラフィー画像を取得する。
【００６６】
赤外線カメラ１３の光軸１３ａと第１のリフレクタ２１の中心軸２１ｂは同軸状に配置されている。なお、赤外線カメラ１３の光軸１３ａが第１のリフレクタ２１の中心軸２１ｂからずれていてもよい。また、赤外線カメラ１３の光軸１３ａが第１のリフレクタ２１の中心軸２１ｂに対して傾斜してもよい。また、赤外線カメラ１３の数が複数である場合、赤外線カメラ１３が第１のリフレクタ２１の中心軸２１ｂに関する周方向に配列されているものとしてもよい。
【００６７】
光加熱器１４は、リフレクタ２１，３１及び被検体２に関して赤外線カメラ１３の反対側に配置されている。光加熱器１４は第２のリフレクタ３１の頂角の先に配置されている。光加熱器１４は、被検体２の内部空間２ａの外側において被検体２の開口２ｄに向けられている。光加熱器１４は、第２のリフレクタ３１の中心軸３１ｂに関する周方向に配列されている。なお、光加熱器１４の数が１である場合、光加熱器１４が第２のリフレクタ３１の中心軸３１ｂ上に配置されているものとしてもよい。
【００６８】
光加熱器１４が加熱光を第２のリフレクタ３１の反射面３１ａに向けて照射する。光加熱器１４によって照射される加熱光は、第２のリフレクタ３１の反射面３１ａにより第１のリフレクタ２１に向けて反射して、第１のリフレクタ２１を透過する。そして、その加熱光は被検体２の内周面２ｂに入射する。これにより、被検体２が加熱され、被検体２の内周面２ｂから赤外線が放射される。
【００６９】
被検体２の内周面２ｂから発した赤外線は第１のリフレクタ２１の反射面２１ａにより赤外線カメラ１３に向けて反射し、赤外線カメラ１３に入射する。従って、第１のリフレクタ２１の反射面２１ａに映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像が、赤外線カメラ１３によって撮像される。
【００７０】
なお、第１実施形態の場合と同様に、送り装置１５が被検体２を移動させてもよいし、リフレクタ２１，３１、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４を移動させもよい。
【００７１】
〔第５の実施の形態〕
図９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１０Ｃ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１０Ｄ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。
【００７２】
第５実施形態では、開口２ｃの反対側においても開口２ｄが被検体２に形成されており、内部空間２ａがその開口２ｄによって開口している。内周面２ｂの中心軸と開口２ｄの中心が同心に配置されている。
【００７３】
また、第５実施形態では、リフレクタ１１の代わりに第１のリフレクタ４１及び第２のリフレクタ５１が被検体２の内部空間２ａに収容されている。これらリフレクタ４１，５１について詳細に説明する。
【００７４】
第２のリフレクタ５１は、裁頭円錐面の形状のダイクロイックミラーである。第２のリフレクタ５１の形状たる裁頭円錐面の頂角の内角は９０°であるが、それに限らない。第２のリフレクタ５１が裁頭円錐体型の内部空間５１ｃを有し、その内部空間５１ｃが裁頭円錐体の底部及び頂部において開口する。第２のリフレクタ５１の外周面が反射面５１ａとされている。第２のリフレクタ５１、特に反射面５１ａは、光加熱器１４によって照射される加熱光を反射させ、それ以外の帯域の光（特に、赤外線カメラ１３の感知波長帯域の光）を透過させる。
【００７５】
第２のリフレクタ５１が被検体２の内部空間２ａに収容されており、第２のリフレクタ５１の形状たる裁頭円錐面の頂角が開口２ｄに向けられている。第２のリフレクタ５１の中心軸５１ｂと被検体２の内周面２ｂの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
【００７６】
第１のリフレクタ４１は、円錐面の形状に形成されている。第１のリフレクタ４１の外周面には、反射面４１ａが形成されている。反射面４１ａは、第１のリフレクタ４１の中心軸４１ｂ回りの回転面としての円錐面に形作られている。その円錐面の頂角の内角は９０°であるが、それに限らない。
【００７７】
第１のリフレクタ４１が第２のリフレクタ５１の内部空間５１ｃに収容されており、第１のリフレクタ４１の頂角が開口２ｃに向けられている。第１のリフレクタ４１の中心軸４１ｂと第２のリフレクタ５１の中心軸５１ｂが同軸状に配置されている。第１のリフレクタ４１の中心軸４１ｂと被検体２の内周面２ｂの中心軸は、同軸状に配置されているものとしてもよい。
【００７８】
続いて、光加熱器１４及び赤外線カメラ１３の配置について説明する。
赤外線カメラ１３は、第１のリフレクタ４１の頂角の先に配置されている。赤外線カメラ１３は、被検体２の内部空間２ａの外側において被検体２の開口２ｃに向けられている。更に、赤外線カメラ１３は、第１のリフレクタ４１の反射面４１ａに向けられている。従って、赤外線カメラ１３は、第２のリフレクタ５１越しに第１のリフレクタ４１の反射面４１ａに映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像を撮像して、内周面２ｂの温度分布を表したサーモグラフィー画像を取得する。
【００７９】
赤外線カメラ１３の光軸１３ａと第１のリフレクタ４１の中心軸４１ｂは同軸状に配置されている。なお、赤外線カメラ１３の光軸１３ａが第１のリフレクタ４１の中心軸４１ｂからずれていてもよい。また、赤外線カメラ１３の光軸１３ａが第１のリフレクタ４１の中心軸４１ｂに対して傾斜してもよい。また、赤外線カメラ１３の数が複数である場合、赤外線カメラ１３が第１のリフレクタ４１の中心軸４１ｂに関する周方向に配列されているものとしてもよい。
【００８０】
光加熱器１４は、リフレクタ４１，５１及び被検体２に関して赤外線カメラ１３の反対側に配置されている。光加熱器１４は、第２のリフレクタ５１の形状たる裁頭円錐面の頂角の先に配置されている。光加熱器１４は、被検体２の内部空間２ａの外側において被検体２の開口２ｄに向けられている。光加熱器１４は、第２のリフレクタ５１の中心軸５１ｂに関する周方向に配列されている。
【００８１】
光加熱器１４が加熱光を反射面５１ａに向けて照射する。光加熱器１４によって照射される加熱光は反射面５１ａにより被検体２の内周面２ｂに向けて反射して、被検体２の内周面２ｂに入射する。これにより、被検体２が加熱され、被検体２の内周面２ｂから赤外線が放射される。
【００８２】
被検体２の内周面２ｂから発した赤外線はリフレクタ５１を透過する。透過した赤外線は、第１のリフレクタ４１の反射面４１ａにより赤外線カメラ１３に向けて反射して、赤外線カメラ１３に入射する。従って、第２のリフレクタ５１越しに第１のリフレクタ４１の反射面４１ａに映った被検体２の内周面２ｂの赤外線像が、赤外線カメラ１３によって撮像される。
【００８３】
〔変形例１〕
以上の第１〜第５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の内周面２ｂ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。以下に挙げる加熱器は、被検体２の内部空間２ａに配置されてもよいし、内部空間２ａの外側に配置されてもよい。また、以下に挙げる加熱器は、被検体２の内周面２ｂを直接加熱してもよいし、内周面２ｂ以外を加熱してもよい。内周面２ｂ以外が加熱される場合、被検体２の熱伝導により内周面２ｂが加熱される。
【００８４】
（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。
【００８５】
（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。
【００８６】
（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。
【００８７】
（４）  誘導加熱方式の加熱器が、被検体２に渦電流を発生させて、被検体２の内部の亀裂・剥離などの部分で抵抗熱を発生させて、温度変化を発生させる。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。
【００８８】
（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。
【００８９】
〔変形例２〕
以上の第１〜第５の実施形態では、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４が内部空間２ａの外側に配置されている。それに対して、赤外線カメラ１３と光加熱器１４の一方又は両方が内部空間２ａ内に配置されてもよい。特に、被検体２が長尺な部材であり、内周面２ｂの径が大径である場合、赤外線カメラ１３及び光加熱器１４を内部空間２ａに収容しやすい。
【００９０】
〔変形例３〕
以上の第１〜第３の実施形態では、リフレクタ１１が円錐面型又は裁頭円錐面型であった。それに対して、リフレクタ１１が角錐面型又は裁頭角錐面型であり、リフレクタ１１の各側面が平面状であってもよい。同様に、第４実施形態のリフレクタ２１が裁頭角錐面型であり、リフレクタ３１が角錐面であってもよい。同様に、第５実施形態のリフレクタ４１が角錐面型であり、リフレクタ５１が裁頭角錐面型であってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
２…被検体
２ａ…内部空間
２ｂ…内周面
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…探傷装置
１１，２１，４１…リフレクタ
３１，５１…第２のリフレクタ
１３…赤外線カメラ
１３ａ…光軸
１４…光加熱器（加熱器）
１５…送り装置
１６，１７…ダイクロイックミラー
【図１】
2019158383.tif 000003
【図２】
2019158383.tif 000004
【図３】
2019158383.tif 000005
【図４】
2019158383.tif 000006
【図５】
2019158383.tif 000007
【図６】
2019158383.tif 000008
【図７】
2019158383.tif 000009
【図８】
2019158383.tif 000010
【図９】
2019158383.tif 000011