(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査方法であって、
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動させることにより走査し、前記直線移動に伴う走査線上の各点における温度を表す温度特性を検出するとともに、前記各点の周辺部分を含む前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する一方、
前記温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定し、特定した前記表面位置から走査方向に関し下流側の所定の範囲内において前記加熱光による走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像が前記画像中に検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。
【請求項２】
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査方法であって、
前記基材の表面にコーティング層を形成した試料の表面に面状に加熱光を照射して高温部の有無に基づき剥離が疑われる部位の有無の可能性を判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で、剥離が疑われる部位が存在する場合には、上記請求項１に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法により剥離部位の有無の可能性を判定する第２の判定工程とを有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法において、
前記第２の判定工程で、前記剥離部位が存在する可能性があると判定された場合には、前記画像中の加熱光のビーム形状の変化状態、前記試料の視覚的な表面状態および前記コーティング層の厚さのばらつき状態とを組み合わせて前記剥離部位の剥離の可能性を補完的に判定する第３の判定工程をさらに有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法において、
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。
【請求項５】
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査装置であって、
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動して走査可能に形成された加熱用光源と、
前記加熱用光源の位置を検出する位置検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する撮像手段と、
前記位置検出手段が検出する位置情報と、前記温度検出手段が検出する温度情報とにより検出した前記直線移動に伴う走査線上の各点における前記温度を表す温度特性に基づき温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定するとともに、特定した前記表面位置から前記加熱光源の走査方向に関し下流側の所定の範囲内における前記画像中から、前記加熱光の走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像を検出するとともに、前記温度特性のピークと剥離残像の存在が対で検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定する演算処理手段とを有し、
しかも前記演算処理手段は、前記温度分布を表す画像の中心部である高温部から放射方向に低温部が同心円状に広がる標準形状に対し、前記所定の範囲内の前記画像の形状のずれに基づき剥離残像であることを判定するように構成したことを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査装置において、
前記画像の中心部である高温部から前記尻尾状の低温部の前記走査方向と反対方向の端部までの距離が所定の閾値を越えている場合に剥離残像であると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査装置において、
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコーティング層における剥離の非破壊検査方法および非破壊検査装置に関し、特にガスタービン等における遮熱コーティング中の内部剥離を非破壊検出する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器、動翼、静翼といった高温部品には、耐熱合金が用いられているが、特に高温の燃焼ガスに曝される部分には、金属の基材を守るために、遮熱コーティング（ＴＢＣ）が適用されている。ＴＢＣは、通常、合金製のボンドコートとセラミックス製のトップコートの２層から構成されている。トップコートは数百ミクロンの厚さであるが、金属よりも熱伝導率が低いセラミックスであることと、内部に細かな気孔を多数含んだ構成であることから、優れた遮熱性能を発揮する。しかし、ＴＢＣを高温で長時間使用すると、トップコートとボンドコートとの界面付近に横亀裂が発生する場合があり、その部分が剥離（浮き上がり状態）した状態となる。この状態のまま使用を続けると、将来的にトップコートの一部が部品表面から完全に離脱してしまい、初期に想定されていた遮熱性能が低下することになる。
【０００３】
遮熱性能の低下は、部品の金属基材の温度上昇をもたらし、部品自体の余寿命を短くすることや、部品の破損による事故を引き起こすことが考えられる。このため、部品の点検時に、剥離箇所を非破壊で精度よく検出できれば、その情報を基に補修（再コーティング）の必要性の有無を判断することが可能となる。
【０００４】
この種のトップコートの剥離の非破壊検査方法の従来技術として、赤外線サーモグラフィを利用したものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。これは、トップコートの表面をランプや温風等で加熱し、表面における温度の上昇過程を赤外線カメラで撮影して剥離部分を検出する方法である。
【０００５】
剥離部分は一種の断熱層となり、周辺の健全部に比較して、基材側との熱の受け渡しが
少なくなるため、赤外線カメラの画像上で、色が異なって表示されることになる。また、別の方法として、表面をある温度まで加熱した後に、冷風や圧縮空気を表面に当てて、その冷却過程を赤外線カメラで撮影する方法も提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】電力中央研究所報告「ＴＢＣ遮熱性能非破壊評価法の開発―ＴＢＣ遮熱性能評価手法の提案―研究報告：Ｗ９７０２１」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の如き従来技術では、ある程度の広さのトップコート表面をムラ無く加熱（冷却）する必要があり、また加熱にもある程度の時間を要する。さらに、部品が汚損している場合には、その部分の放射率が周辺部と異なることになり、赤外線カメラの画像上で、それが剥離に起因するものか、汚れに起因するものかの判別ができない場合があった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、コーティング層の剥離を高精度に、しかも短時間の非破壊検査で検出することができるコーティング層における剥離の非破壊検査方法および非破壊検査装置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】
【０００９】
上記目的を達成する本発明は、次の知見を基礎とするものである。例えば、遮熱コーティング（ＴＢＣ）のトップコートの表面に対して加熱用のレーザ光のビームを一定速度で移動させながら照射して照射位置と各照射位置におけるトップコートの表面温度の関係を表す温度特性を検出した場合、ＴＢＣに剥離が生起されている場合にはその剥離部位においては、前記表面温度が上昇する。これは剥離部分が断熱層となり内部に熱が伝わりにくくなるからであると考えられる。したがって、前記温度特性においては、表面の温度が健全部に対して相対的に高くなる温度のピークが出現する。この温度のピークの検出により剥離が疑われる部位の検出が可能となる。しかし、温度のピークが出現する場合としては、剥離が存在する場合以外にも、１）トップコートの表面の汚損により放射率が周辺部と異なる場合、２）トップコートの表面に付着物が存在する場合、３）温度のピークが現れた部分のみトップコートの厚さが相対的に厚い場合が考えられる。
【００１０】
これに対し、今回、本発明の発明者等は、レーザ光をある程度以上の速度で移動させつつ、レーザ光の照射位置を含む所定領域の温度分布を表す熱画像を赤外線カメラで撮像した場合、前記熱画像において、剥離部位に対応する位置に固有の形状が出現することを新規に発見した。かかる固有の形状を剥離残像と呼ぶ。剥離残像は、剥離部位、すなわち表面温度のピーク位置に対し、前記走査方向の下流側の近傍領域に出現する。
【００１１】
したがって、温度ピークと、剥離残像とがセットになって出現した場合に、この場合のピーク位置を剥離部位であると判定することができる。
【００１２】
かかる知見を基礎とする本願発明の第１の態様は、
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査方法であって、
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動させることにより走査し、前記直線移動に伴う走査線上の各点における温度を表す温度特性を検出するとともに、前記各点の周辺部分を含む前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する一方、
前記温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定し、特定した前記表面位置から走査方向に関し下流側の所定の範囲内において前記加熱光による走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像が前記画像中に検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
【００１３】
本態様によれば、加熱による温度のピークの出現と、そのピーク位置の近傍領域における剥離残像の出現とをアンド条件として前記ピーク位置を剥離部位と判定している。この結果、コーティング層の剥離部位を高精度に特定することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査方法であって、
前記基材の表面にコーティング層を形成した試料の表面に面状に加熱光を照射して高温部の有無に基づき剥離が疑われる部位の有無の可能性を判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で、剥離が疑われる部位が存在する場合には、上記請求項１に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法により剥離部位の有無の可能性を判定する第２の判定工程とを有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
【００１５】
本態様によれば、第１の判定工程では面状の加熱光で加熱しているので、短時間で剥離が疑われる部位を特定でき、第１の判定工程で剥離が疑われる場合のみ、温度のピーク位置と剥離残像を利用した剥離判定を行うようにしたので、所定の剥離検出の全体的な処理時間の短縮を良好に図ることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、
第２の態様に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法において、
前記第２の判定工程で、前記剥離部位が存在する可能性があると判定された場合には、前記画像中の加熱光のビーム形状の変化状態、前記試料の視覚的な表面状態および前記コーティング層の厚さのばらつき状態とを組み合わせて前記剥離部位の剥離の可能性を補完的に判定する第３の判定工程をさらに有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
【００１７】
本態様によれば、第２の判定工程の後に第３の判定工程の所定の処理を行っているので、第２の判定結果を補完して、さらに高精度の剥離検出を実施することができる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、
第１〜第３の態様のいずれか一つに記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法において、
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
【００１９】
本態様によれば、コーティング層の剥離部位の検出を確実かつ高精度に実現し得る。
【００２０】
本発明の第５の態様は、
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査装置であって、
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動して走査可能に形成された加熱用光源と、
前記加熱用光源の位置を検出する位置検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する撮像手段と、
前記位置検出手段が検出する位置情報と、前記温度検出手段が検出する温度情報とにより検出した前記直線移動に伴う走査線上の各点における前記温度を表す温度特性に基づき温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定するとともに、特定した前記表面位置から前記加熱光源の走査方向に関し下流側の所定の範囲内における前記画像中から、前記加熱光の走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像を検出するとともに、前記温度特性のピークと剥離残像の存在が対で検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定する演算処理手段とを有し、
しかも前記演算処理手段は、前記温度分布を表す画像の中心部である高温部から放射方向に低温部が同心円状に広がる標準形状に対し、前記所定の範囲内の前記画像の形状のずれに基づき剥離残像であることを判定するように構成したことを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置にある。
【００２１】
本態様によれば、剥離残像であるか否かの判定を演算処理部で自動的に行わせることができるので、第１の態様と同様の高精度の剥離検出の処理時間を飛躍的に短縮することができる。
【００２２】
本発明の第６の態様は、
第５の態様に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査装置において、
前記画像の中心部である高温部から前記尻尾状の低温部の前記走査方向と反対方向の端部までの距離が所定の閾値を越えている場合に剥離残像であると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置にある。
【００２３】
本態様によれば、確実かつ高精度に剥離残像を判定することができる。
【００２４】
本発明の第７の態様は、
第５または第６の態様に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査装置において、
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置にある。
【００２５】
本態様によれば、コーティング層の剥離部位の検出を確実かつ高精度に実現し得る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、加熱用の光線で試料の表面を加熱走査した結果得られた温度特性におけるピークを示す位置を、剥離を生起している剥離部位の候補として検出するとともに、各候補部位に対して前記走査方向の下流側の近傍領域において、剥離に固有の温度分布を表す画像である剥離残像を検出した場合に、すなわち両者のアンド条件が成立した場合に、前記候補部位を剥離部位として検出する。
【００２７】
この結果、試料表面の汚れ等、当該検査に対するノイズ要素が存在しても、ノイズ要素に影響されることなく剥離部位を高精度に検出することができる。
【００２８】
また、かかる一連の検出処理においては、加熱用光源を試料の表面に沿って走査するとともに、これに伴う表面の画像を撮像し、後は信号処理の結果を評価して剥離の有無を検出することができるので、検査時間も従来に較べ、極めて短時間のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る剥離の非破壊検査の対象となる金属基材に遮熱コーティングを施した試料を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る剥離の非破壊検査の態様を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態により得られるトップコートの表面の温度特性を示す特性図である。
【図４】本発明の実施の形態により得られる熱画像の例を示す説明図で、（ａ）が標準形状、（ｂ）が剥離残像をそれぞれ示す。
【図５】本発明の実施の形態を応用した非破壊検査方法の他の実施の形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る剥離の非破壊検査装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態に係る剥離の非破壊検査の対象となる金属基材に遮熱コーティングを施した試料を模式的に示す説明図である。同図に示すように、試料Ｉは、例えばタービン動翼等の高温部品である金属基材１の表面に遮熱コーティング（ＴｈｅｒｍａｌＢａｒｒｉｅｒＣｏａｔｉｎｇｓ（ＴＢＣ））２を施したものである。ＴＢＣ２では、金属基材１の表面にボンドコート２Ａを介してトップコート２Ｂが形成してある。ボンドコート２Ａは、例えば合金で形成されており、トップコート２Ｂは遮熱性能に優れる、例えばセラミックスで形成されている。セラミックスで形成されたトップコート２Ｂは多数の気孔３を含んでいる。ここで、気孔３も良好な遮熱効果を発揮している。
【００３２】
かかるＴＢＣ２の中の剥離はボンドコート２Ａとトップコート２Ｂとの界面付近に発生する。本形態に係るコーティング層における剥離の非破壊検査方法は、ＴＢＣ２を対象として、その剥離部位を検出するものであり、その態様を図２に模式的に示す。同図に示すように、本形態では、金属基材１の表面に形成したＴＢＣ２を施した試料Ｉの表面にビーム状のレーザ光Ｌを照射するとともに前記表面上を直線移動させることにより走査する。
同時に、前記直線移動に伴う走査線上の各点における表面温度と、前記各点の周辺部分を含む試料Ｉの表面の温度分布を表す画像を撮像する。本形態においては赤外線カメラ４により、走査線上の各点を含むその周辺流域の熱画像を撮像している。したがって、走査線上の各点の温度情報とその周辺部分の熱画像とを同時に検出することができる。すなわち、レーザ光Ｌは図示しない駆動機構により所定の走査線上を移動して走査線上の各点を加熱するが、この加熱によるトップコート２Ｂの表面の熱画像が赤外線カメラ４により所定間隔で連写される。
【００３３】
ここで、図２（ａ）に示すように、ＴＢＣ２に剥離部位が存在せず、健全である場合は、レーザ光Ｌの照射によりトップコート２Ｂの表面に発生する熱Ｈは、ボンドコート２Ａを介して金属基材１に移動する。これに対し、図２（ｂ）に示すように、ＴＢＣ２に剥離部位５が存在する場合には、剥離部位５が断熱層となるので、レーザ光Ｌの照射によりトップコート２Ｂの表面に発生する熱Ｈは剥離部位５で遮断される。この結果、剥離部位５に対応するトップコート２Ｂの表面位置では、その温度が局部的に上昇し、その計測点から放射される赤外線Ｒが増大する。赤外線カメラ４は赤外線Ｒの量に感応するので、前記計測点の温度上昇が検出される。
【００３４】
図３は本形態により得られるトップコート２Ｂの表面の走査線上の温度を示す特性図である。同図はレーザ光Ｌを、試料Ｉの図中の左側から右側に向けて走査した場合の特性である。同図を参照すれば、試料Ｉの左端部および右端部を除き、位置Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１の４点で温度にピークＰ１２、Ｐ２２、Ｐ３２、Ｐ４２が検出されている。したがって、位置Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１はＴＢＣ２の剥離が疑われる部位であるとすることができる。しかしながら、温度のピークＰ１２〜Ｐ４２は、前述の如く、剥離が存在する場合以外にも、１）トップコート２Ｂの表面の汚損により放射率が周辺部と異なる場合、２）トップコート２Ｂの表面に付着物が存在する場合、３）温度のピークＰ１２〜Ｐ４２が現れた部分のみトップコート２Ｂの厚さが相対的に厚い場合にも出現する。
【００３５】
そこで、本形態ではピークＰ１２〜Ｐ４２が出現した場合には、それぞれに対応する各位置Ｐ１１〜Ｐ４１からレーザ光Ｌの走査方向に関し下流側の所定の範囲Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の熱画像を分析し、各熱画像に走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像が存在しないかを調べている。これは各点の熱画像をコマ送りしながら検出する。この結果、剥離残像が熱画像中に検出された場合に、これに対応するピーク位置が剥離部位であると判定する。
【００３６】
図４は本形態において得られる熱画像の例を示す説明図で、（ａ）が標準形状、（ｂ）が剥離残像をそれぞれ示す。本形態においてトップコート２Ｂの表面に照射しているレーザ光Ｌの横断面内における強度は正規分布となっている。したがって、レーザ光Ｌをトップコート２Ｂの表面に照射した後、表面の温度分布を検出すれば、剥離や汚れ等のノイズ要因が存在しない通常時には、図４（ａ）に示すように、熱画像は画像の中心部から放射方向に低温部が同心円状に広がる形状となる。かかる同心円状の形状を標準形状IIと呼ぶ。標準形状IIは、画像処理の方法にもよるが、例えば中心部の最高温度の領域６（レーザ光Ｌのビーム径Φに対応する）が白色、その外側の所定の温度の領域７が赤色、その外側の所定の温度の領域８が黄色、その外側の最も低温の温度の領域９が緑色として表示される。すなわち、標準形状IIでは、白色を中心とした赤色、黄色および緑色のリングが同心円状に配列される。
【００３７】
一方、トップコート２Ｂに剥離部位５が存在する場合には、図４（ｂ）に示すように、熱画像は中心の高温領域である領域６，７の形状は変化しないが、低温領域である領域８，９、特に最低温部である領域９の形状が走査方向（図では左から右に向かう方向）の反対側に伸びる尻尾状の帯部９Ａを有する形状となる。かかる帯部９Ａを有する形状を剥離残像IIIと呼ぶ。かかる剥離残像IIIは次のような原因により形成されると考えられる。すなわち、レーザ光Ｌを、ある程度の速度で移動させた場合（走査した場合）、トップコート２Ｂの内部には過渡的に熱が伝達される。この場合に、剥離部位５では内部に熱が伝わりにくいため、ある程度の時間、熱がトップコート２Ｂに残ることになる。このため、剥離部位５をレーザ光Ｌのビームが通過した直後に、剥離部位５に熱残像が現れ、これによりそれよりも若干下流側の熱画像に剥離残像IIIが現れると考えられる。したがって、かかる剥離残像IIIを検出することにより剥離部位５を特定することができる。
【００３８】
例えば、ピークＰ２２に続く所定の範囲Ａ２の熱画像に剥離残像IIIが検知され、それ以外の範囲Ａ１，Ａ３，Ａ４の熱画像には剥離残像IIIが検知されない場合、それぞれに対応するピークＰ１２，Ｐ３２，Ｐ４２は、剥離以外の原因であると判断する。例えば、１）トップコート２Ｂの表面の汚損、２）トップコート２Ｂの表面の付着物、３）トップコート２Ｂの厚さのばらつきの何れかが原因であると判断する。ちなみに、トップコート２Ｂの表面の汚損、トップコート２Ｂの表面の付着物、トップコート２Ｂの厚さのばらつきに起因して対応する熱画像は標準形状IIに較べて各温度領域６〜９の形状が歪むことはあるが、帯部９Ａを伴う剥離残像IIIは検出されなかった。したがって、剥離残像IIIの検出をピークＰ２２の位置Ｐ２１と組み合わせることにより高精度の剥離部位５の特定が可能になる。
【００３９】
なお、本形態における走査速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。勿論、走査速度を、これに限定するものではないが、遅すぎると剥離残像IIIが形成されず、また早すぎるとピークＰ１２〜Ｐ４２が検出されないので、両者の要件を考慮して決定することが肝要である。
【００４０】
図５は上記実施の形態を応用した非破壊検査方法の他の実施の形態を示すフローチャートである。同図に示すように、本形態に係る非破壊検査方法は、第１の判定工程１１、第２の判定工程１２、第３の判定工程１３の三種類の判定工程を組み合わせたものである。
【００４１】
第１の判定工程１１では、ＴＢＣ２のトップコート２Ｂの表面をランプ加熱により面状に一度に加熱している。これにより温度が上昇した部位が無ければ剥離なしと判定し、温度上昇の部位が検出され、剥離が疑われる部位が存在する場合は、第２の判定工程１２を実行する。
【００４２】
第２の判定工程１２では、第１の判定工程１１で、剥離が疑われる部位が存在する場合に、上記実施の形態と同様に、トップコート２Ｂにおける剥離部位５の有無を判定する。
【００４３】
第３の判定工程１３では、第２の判定工程１２で、剥離部位５が存在すると判定された場合に、熱画像中のレーザ光Ｌのビーム形状の変化状態、試料Ｉの視覚的な表面状態およびトップコート２Ｂの厚さのばらつき状態とを組み合わせて剥離部位の剥離の可能性を補完的に判定する。ここで、渦電流の利用やテラヘルツ電磁波の照射による既存の判定方法を利用すれば良い。この結果、間違いなく剥離部位５が発生しているか否かを最終的に判定する。
【００４４】
かかる本形態によれば、判定時間が短くて済む第１の判定工程で剥離部位５の存在の可能性が否定された場合には、判定精度を向上させるべくレーザ光Ｌのビームの走査により第１の判定工程１１よりも時間を掛けて判定処理を行う第２の判定工程１２ないし第３の判定工程１３を実行する必要がないので、その分判定処理の時間を短縮することができる。なお、第３の判定工程１３は必ずしも必要ではない。第２の判定工程１２で相当程度の判定精度は確保されるので、あくまで補完的に行えば良い。
【００４５】
図６は本発明の実施の形態に係る剥離の非破壊検査装置を示すブロック図である。当該非破壊検査装置は前記実施の形態を実現する装置である。同図に示すように、本形態に係る非破壊検査装置は、演算処理装置２０、レーザ発振器２１、赤外線カメラ４および位置検出センサ２２を有している。演算処理装置２０は、後に詳述するような構成を有しており、所定の情報の処理を行なうことにより試料Ｉ中の剥離部位５の特定を行う。レーザ発振器２１は、試料Ｉのトップコート２Ｂの表面にビーム状のレーザ光Ｌを照射するとともに、自走の駆動手段を内蔵して試料Ｉのトップコート２Ｂの表面にレーザ光Ｌを直線的に走査させる。赤外線カメラ４は、トップコート２Ｂの所定の領域の温度分布を表す画像を撮像する。赤外線カメラ４では温度の検出機能も有するので、レーザ光Ｌの照射部位の温度も同時に検出し得る。位置検出センサ２２は、走査方向に沿い直線的に移動するレーザ発振器２１の基準位置に対する位置を検出する。レーザ発振器２１によるレーザ光Ｌの照射や、走査速度の制御等、その全般的な制御は、演算処理装置２０のレーザ制御部２３で行う。
【００４６】
演算処理装置２０は、レーザ制御部２３の他に、温度特性検出部２４、ピーク検出部２５、画像情報記憶部２６、画像情報抽出部２７、比較部２８、閾値設定部２９および表示部３０を有する。温度特性検出部２４は、赤外線カメラ４および位置検出センサ２２の出力信号を処理して図３に示す温度特性の情報を検出する。ピーク検出部２５は温度特性検出部２４が出力する温度特性を表す信号を処理してピークＰ１２〜Ｐ４２を対応する位置Ｐ１１〜Ｐ４１の情報とともに格納する。ピークＰ１２〜Ｐ４２の検出は、例えば温度特性を表す信号を微分することにより好適に得ることができる。
【００４７】
画像情報記憶部２６は、赤外線カメラ４および位置検出センサ２２の出力信号を処理してトップコート２Ｂの各点における表面の熱画像情報を記憶するとともに、ピーク検出部２５が検出したピーク位置を表す情報に基づき各位置Ｐ１１〜Ｐ４１を基準とする所定範囲Ａ１〜Ａ４の画像情報を画像情報抽出部２７に移送して記憶させる。比較部２８は画像情報抽出部２７に抽出・記憶された各熱画像の情報と閾値設定部２９に設定された所定の閾値とを比較して、各熱画像中に剥離残像IIIが存在するか否かを比較・判定する。すなわち、標準形状IIに対する特定の熱画像の形状のズレの程度を検出し、ズレの程度が閾値を超える場合に剥離残像IIIであると判定して、剥離部位５を特定する情報を表示部３０に表示させる。
【００４８】
ここで、剥離残像IIIであるか否かの判定は、さらに具体的には、例えば図４（ａ）に示す標準形状IIの画像の中心Ｏから温度領域９の端部までの距離を不変の標準距離ｌｓとする一方、図４（ｂ）に示す熱画像の中心Ｏから温度領域９の帯部９Ａの端部までの実測距離ｌとを比較部２８で比較し、両者の差の絶対値が閾値設定部２９に設定されている閾値ｌｔｈを超える場合に剥離残像であると判定する構成が考えられる。
【００４９】
本形態によれば、上記実施の形態に係る剥離残像IIIを利用した剥離方法と同様に集積した情報から、剥離残像IIIであるか否かの判定を演算処理装置２０、特に比較部２８で自動的に行わせることができるので、前記剥離方法と同様の高精度の剥離検出の処理時間を飛躍的に短縮することができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態に係る非破壊検査装置においては、熱画像の中心Ｏから温度領域９の帯部９Ａの端部までの実測距離ｌと、標準形状IIの画像の中心Ｏから温度領域９の端部までの距離である標準距離ｌｓとを比較することで、剥離残像IIIであるか否かを判定しているが、これに限るものではない。標準形状と特定の熱画像との比較の結果、剥離画像IIIの帯部９Ａに基づくパラメータが所定の閾値を超える場合に剥離残像IIIであると判定するものであれば良い。
【００５１】
さらに、判定対象はＴＢＣに限定するものではない。基材の表面に施されたコーティング層の剥離を検出するものであれば一般に適用し得る。同様に、加熱光源をレーザ光に限定する必要もなく、また走査形状を直線に限定するものでもない。加熱の必要に応じた形状に走査すれば良い。
【００５２】
上記実施の形態では、赤外線カメラ４を用いたので、熱画像と温度情報を同時に得ることができたが、これに限るものでもない。個別の検出手段で、個別に熱画像と温度情報を得るように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は遮熱コーティングを施した部品を多く使用しているタービン等の高温機械の保守、製造等を行う産業分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｉ              試料
II              標準形状
III             剥離残像
Ｌ              レーザ光
１              金属基材
２              ＴＢＣ
２Ａ            ボンドコート
２Ｂ            トップコート
４              赤外線カメラ
６〜９          温度領域
Ａ１〜Ａ４      範囲
Ｐ１１〜Ｐ４１  位置
Ｐ１２〜Ｐ４２  ピーク
【図３】
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【図４】
0005831940.tif 000003
【図５】
0005831940.tif 000004
【図６】
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【図１】
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【図２】
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