(57)【要約】【課題】たとえ微細な欠陥であっても、「現像処理」を必要とせずに比較的短時間で、その欠陥の位置や大きさを正確に検出できる表面欠陥検出方法。【解決手段】被検査対象物Ｐの表面に蛍光液１を塗布して被検査対象物Ｐの表面に付着した蛍光液１を除去した後、被検査対象物Ｐの表面に対してほぼ直交する方向から光伝達手段９を介して紫外線２を照射すると同時に、その同じ光伝達手段９を介して被検査対象物Ｐ表面の欠陥Ｈ内に浸透した蛍光液１からの蛍光４を受光して欠陥Ｈを検出する表面欠陥検出方法と、被検査対象物の表面に特定波長光を吸収する特定波長吸収液を塗布して被検査対象物の表面に付着した特定波長吸収液を除去した後、被検査対象物の表面に特定波長光を含む光を照射し、照射後の反射光を受光して被検査対象物表面の欠陥を検出する表面欠陥検出方法。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象物の表面に蛍光液を塗布して被検査対象物の表面に付着した蛍光液を除去した後、前記被検査対象物の表面に対してほぼ直交する方向から光伝達手段を介して紫外線を照射すると同時に、その同じ光伝達手段を介して前記被検査対象物表面の欠陥内に浸透した前記蛍光液からの蛍光を受光して前記欠陥を検出する表面欠陥検出方法。
【請求項２】
被検査対象物の表面に特定波長光を吸収する特定波長吸収液を塗布して被検査対象物の表面に付着した特定波長吸収液を除去した後、前記被検査対象物の表面に前記特定波長光を含む光を照射し、照射後の反射光を受光して前記被検査対象物表面の欠陥を検出する表面欠陥検出方法。
【請求項３】
前記被検査対象物表面からの反射光のうち、前記特定波長光以外の光をフィルタによりカットして特定波長光のみを受光する請求項２に記載の表面欠陥検出方法。
【請求項４】
前記被検査対象物の表面に前記特定波長光のみを照射する請求項２に記載の表面欠陥検出方法。
【請求項５】
前記特定波長吸収液が、ＣＨ基またはＯＨ基を分子構造に持つ有機溶剤であり、前記特定波長光が、赤外線である請求項２〜４のいずれか１項に記載の表面欠陥検出方法。
【請求項６】
前記特定波長吸収液が、有機色素であり、前記特定波長光が、赤外線である請求項２〜４のいずれか１項に記載の表面欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査対象物表面におけるピンホールやクラックなどの欠陥の存否は勿論のこと、その欠陥の位置や大きさを検出する表面欠陥検出方法に関し、例えば、被検査対象物の表面に蛍光液を塗布して被検査対象物の表面に付着した蛍光液を除去した後、被検査対象物の表面に紫外線を照射して、被検査対象物表面の欠陥内に浸透した蛍光液からの蛍光を受光して欠陥を検出する表面欠陥検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このように蛍光液を使用して表面の欠陥を検出する方法では、従来、被検査対象物の表面に対して斜めから紫外線を照射し、その紫外線の入射法線に対して反対側に対称的に配置した光センサなどの受光素子により蛍光を受光して欠陥を検出している。
しかし、被検査対象物の表面に対して斜めから紫外線を照射し、かつ、受光素子による蛍光の受光も被検査対象物の表面に対して斜めから行うため、きわめて微細な欠陥については、欠陥内に浸透した蛍光液に対する紫外線の照射や、受光素子による蛍光の受光が確実に行われず、欠陥の検出が不確実になる可能性がある。
そこで、従来では、微細な欠陥を検出する場合、被検査対象物の表面に「現像液」と称される粉粒体を含んだ液体を塗布して欠陥内に浸透した蛍光液を表面にまで吸い上げる、いわゆる「現像処理」を行った後、紫外線を照射して蛍光を受光している（例えば、特開２００２−３９９５４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来の方法では、微細な欠陥の検出に際し「現像処理」が不可欠で、欠陥の検出に時間を要するという欠点があった。
さらに、「現像処理」によって蛍光液を吸い上げるため、蛍光液が欠陥の表面近くで滲んだようになり、欠陥の位置や大きさを正確に検出することが困難となる欠点もあった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、たとえ微細な欠陥であっても、「現像処理」を必要とせずに比較的短時間で、その欠陥の位置や大きさを正確に検出することのできる表面欠陥検出方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、被検査対象物の表面に蛍光液を塗布して被検査対象物の表面に付着した蛍光液を除去した後、前記被検査対象物の表面に対してほぼ直交する方向から光伝達手段を介して紫外線を照射すると同時に、その同じ光伝達手段を介して前記被検査対象物表面の欠陥内に浸透した前記蛍光液からの蛍光を受光して前記欠陥を検出するところにある。
【０００６】
請求項１の発明の特徴構成によれば、被検査対象物の表面に蛍光液を塗布して表面に付着した蛍光液を除去した後、被検査対象物の表面に対してほぼ直交する方向から光伝達手段を介して紫外線を照射するので、たとえ欠陥が微細なものであっても、紫外線はその欠陥に浸透した蛍光液に対して確実に照射されて、蛍光液が蛍光を発することになる。
そして、その同じ光伝達手段を介して、つまり、被検査対象物の表面に対してほぼ直交する方向で蛍光液からの蛍光を受光するので、たとえ微細な欠陥であっても、欠陥内に浸透した蛍光液からの蛍光を確実に受光することができる。
したがって、比較的大きな欠陥は勿論のこと、たとえ微細な欠陥であっても、従来のような「現像処理」を必要とせず、短時間のうちに欠陥の位置や大きさを正確に検出することができる。
【０００７】
請求項２の発明の特徴構成は、被検査対象物の表面に特定波長光を吸収する特定波長吸収液を塗布して被検査対象物の表面に付着した特定波長吸収液を除去した後、前記被検査対象物の表面に前記特定波長光を含む光を照射し、照射後の反射光を受光して前記被検査対象物表面の欠陥を検出するところにある。
【０００８】
請求項２の発明の特徴構成によれば、被検査対象物の表面に特定波長光を吸収する特定波長吸収液を塗布して表面に付着した特定波長吸収液を除去するので、被検査対象物の表面に欠陥があれば、その欠陥内に特定波長吸収液が浸透して残留することになる。
そして、被検査対象物の表面に特定波長光を含む光を照射し、照射後の反射光を受光するので、被検査対象物の表面に欠陥があれば、欠陥内に残留する特定波長吸収液により特定波長光が吸収されるので、反射光の受光において、欠陥部分が周囲よりも黒くなる。
【０００９】
すなわち、欠陥内に蛍光液を浸透させて蛍光を検出する方法では、欠陥内に浸透させた蛍光液からの蛍光を検出する必要があるため、欠陥が微細であると、その蛍光の検出が困難となる。
しかし、逆に、欠陥内に浸透させた特定波長吸収液により特定波長光を吸収させて、被検査対象物表面からの特定波長光の反射光を受光する場合には、受光そのものは困難ではなく、欠陥部分が周囲よりも黒くなるので、たとえ欠陥が微細であっても、蛍光液を使用する方法に較べて欠陥の検出が容易で、その結果、たとえ微細な欠陥であっても、従来のような「現像処理」を必要とせず、短時間のうちに欠陥の位置や大きさを正確に検出することができる。
【００１０】
請求項３の発明の特徴構成は、前記被検査対象物表面からの反射光のうち、前記特定波長光以外の光をフィルタによりカットして特定波長光のみを受光するところにある。
【００１１】
請求項３の発明の特徴構成によれば、被検査対象物表面からの反射光のうち、特定波長光以外の光をフィルタによりカットして特定波長光のみを受光するので、殊更、その特定波長光にのみ感度を有する特殊な受光装置を使用する必要もなく、一般的な受光装置を使用して欠陥を検出することができるとともに、フィルタが外部からの光をカットすることにもなるので、外乱の影響を抑制して欠陥の位置や大きさを確実に検出することができる。
【００１２】
請求項４の発明の特徴構成は、前記被検査対象物の表面に前記特定波長光のみを照射するところにある。
【００１３】
請求項４の発明の特徴構成によれば、被検査対象物の表面に特定波長光のみを照射するので、この場合にも、殊更、特定波長光にのみ感度を有する特殊な受光装置を使用する必要がなく、一般的な受光装置を使用して欠陥を確実に検出することができる。
【００１４】
請求項５の発明の特徴構成は、前記特定波長吸収液が、ＣＨ基またはＯＨ基を分子構造に持つ有機溶剤であり、前記特定波長光が、赤外線であるところにある。
【００１５】
請求項５の発明の特徴構成によれば、特定波長吸収液が、ＣＨ基またはＯＨ基を分子構造に持つので、そのＣＨ基またはＯＨ基が特定波長光としての赤外線を吸収することになり、しかも、有機溶剤として使われる特定波長吸収液は、粘性の低い液にすることができ、微細な欠陥内へも確実に浸透して確実な欠陥の検出を可能にする。
【００１６】
請求項６の発明の特徴構成は、前記特定波長吸収液が、有機色素であり、前記特定波長光が、赤外線であるところにある。
【００１７】
請求項６の発明の特徴構成によれば、特定波長吸収液が、有機色素であり、その有機色素が特定波長光としての赤外線を吸収し、例えば、フタロシアニンであれば、８４０ｎｍの波長の赤外線を吸収して、確実な欠陥の検出を可能にする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による表面欠陥検出方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この本発明による方法は、例えば、ステンレス製のパイプを溶接により接続した場合、その接続個所の近傍に発生する、いわゆる「応力腐食割れ」と称されるきわめて微細なピンホールやクラックなどの欠陥の有無を検出し、かつ、その欠陥の位置や大きさを検出するのに適した方法である。
【００１９】
第１の実施形態は、従来から知られている蛍光液を使用する方法で、図１に示すように、その方法の実施に使用する検出装置を用いて、被検査対象物の一例であるステンレス製のパイプＰにおいて、その溶接個所Ｗの近傍表面に発生する微細な欠陥Ｈを検出するように構成されている。
なお、この図１の（イ）、（ロ）は、パイプＰの表面に蛍光液１を塗布し、その後、パイプＰの表面に付着した蛍光液１を除去した後の状態を示しており、したがって、蛍光液１は、欠陥Ｈ内に浸透して欠陥Ｈ内にのみ残存している。
【００２０】
欠陥Ｈを検出するための装置は、図１の（イ）に示すように、紫外線または紫外線を含む光２を発光する発光素子３と、紫外線の照射により蛍光液１から発した蛍光４を受光する受光素子５などを備えた下方開放の箱状の装置本体６を有している。装置本体６は、外部からの光を遮断する遮光構造に構成され、その下端部には、ゴムなどのような柔軟性を有する遮光部材７が設けられて、パイプＰの表面に接触して移動できるように構成されている。
装置本体６の内部には、ハーフミラー８が４５度の角度で配置され、かつ、そのハーフミラー８の下方に光伝達手段としての光ファイバ９が垂直方向に向けて配置されて、発光素子３からの紫外線２が、ハーフミラー８により水平方向から垂直方向に方向変換され光ファイバ９を介して、図１の（ロ）に示すように、パイプＰの表面に対してほぼ直交する方向から照射されるように構成されている。
【００２１】
ハーフミラー８の上部には、受光素子５が配置されて、欠陥Ｈ内の蛍光液１から発した蛍光４が、上述したのと同じ光ファイバ９を介して、図１の（ロ）に示すように、パイプＰの表面に対してほぼ直交する方向から、ハーフミラー８を透過して受光素子５により受光されるように構成され、さらに、受光素子５からの信号が、コンピュータからなる情報処理手段１０に入力されて、欠陥Ｈの位置や大きさが、ディスプレイ１１などに表示されるように構成されている。
そして、図示はしないが、このような構成からなる検出装置が、パイプＰの周囲および長手方向に沿って一定の速度で自動的に移動し、パイプＰの表面を連続的に走査しながら欠陥Ｈの位置や大きさを順次検出するように構成されている。
【００２２】
第２の実施形態は、従来のような蛍光液を使用せず、例えば、赤外線のような特定の波長を有する光を吸収する特定波長吸収液を使用するきわめて新規な方法で、図２に示すように、被検査対象物としてのステンレス製のパイプＰにおいて、その溶接個所Ｗの近傍表面に発生する微細な欠陥Ｈを検出するように構成されている。
この方法は、被検査対象物であるパイプＰの表面に特定波長吸収液１２を塗布し、その後、パイプＰの表面に付着した特定波長吸収液１２を除去して欠陥Ｈを検出するもので、図２の（イ）、（ロ）においては、特定波長吸収液１２を塗布した後、表面の特定波長吸収液１２を除去した状態を示しており、したがって、特定波長吸収液１２は、欠陥Ｈ内に浸透して欠陥Ｈ内にのみ残存している。
【００２３】
特定波長吸収液１２は、粘性が低くて微細な欠陥Ｈ内にも確実に浸透し、雰囲気温度において検出時間内に気化することもなく、かつ、毒性がなくて大気中に含まれず、しかも、被検査対象物に対して腐食性のないことが必要条件となる。
例えば、被検査対象物がステンレス製のパイプＰのようなものであれば、特定波長吸収液１２として、ＣＨ基またはＯＨ基を分子構造に持つ有機溶剤が好ましく、具体的には、防錆油などを使用することができ、その場合には、ＣＨ基またはＯＨ基が、特定波長光としての赤外線を吸収することになる。
さらに、フタロシアニンなどの有機色素も使用可能で、その場合には、８４０ｎｍの赤外線を吸収するとともに、さまざまな波長の光も吸収するので、きわめて好都合である。
【００２４】
この方法に使用する装置は、図２の（イ）に示すように、赤外線を含む光１３を発光する発光素子１４と、パイプＰ表面からの反射光１５を受光する受光素子１６、ならびに、受光素子１６の前面に配置されたフィルタ１７などを備えた下方開放の箱状の装置本体１８を有している。装置本体１８は、第１の実施形態と同様に、外部からの光を遮断する遮光構造に構成され、その下端部には、ゴムなどのような柔軟性を有する遮光部材１９が設けられて、パイプＰの表面に接触して移動できるように構成されている。
発光素子１４は、パイプＰの表面に対して赤外線を含む光１３を斜め上から照射するように配置され、フィルタ１７が、パイプＰ表面からの反射光１５のうち、赤外線以外の光をカットして赤外線のみを透過し、受光素子１６が、フィルタ１７を透過した赤外線を受光するように配置されている。
【００２５】
そして、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、検出装置が、パイプＰの周囲および長手方向に沿って一定の速度で自動的に移動して、パイプＰの表面を連続的にスキャンするとともに、受光素子１６からの信号が、コンピュータからなる情報処理手段１０に入力されて、欠陥Ｈの位置や大きさが順次検出され、ディスプレイ１１などに表示されるように構成されている。
すなわち、第２の実施形態によれば、図２の（ロ）に示すように、欠陥Ｈ内に残留する特定波長吸収液１２が、発光素子１４から照射された光１３のうち、特定波長光である赤外線を吸収するので、受光素子１６が、パイプＰ表面からの反射光１５をフィルタ１７を介して受光することにより、欠陥Ｈが周囲よりも黒くなり、欠陥Ｈの位置や大きさを検出することができる。
【００２６】
〔別実施形態〕
（１）これまでの実施形態では、被検査対象物の一例としてステンレス製のパイプＰを示して「応力腐食割れ」の検出に適用した例を示したが、対象とする被検査物は、ステンレス以外の金属製パイプは勿論のこと、金属製の板材や棒材における「応力腐食割れ」の検出にも適用することができる。
また、例えば、金属製のパイプを切断してその切断面における欠陥の検出、つまり、「応力腐食割れ」以外の欠陥の検出にも適用することができる。
【００２７】
（２）第２の実施形態では、受光素子１６の前面に赤外線のみを透過するフィルタ１７を配置した例を示したが、このフィルタ１７を受光素子１６の前面に代えて発光素子１４の前面に配置して実施することもでき、その場合には、被検査対象物の表面に特定波長光である赤外線のみが照射されることになる。
また、第２の実施形態では、特定波長光の一例として赤外線を示したが、赤外線以外の波長光を特定波長光として実施することもでき、さらに、この第２の実施形態において、第１の実施形態で示したハーフミラー８や光伝達手段としての光ファイバ９を使用し、発光素子１４からの光１３が、光ファイバ９を介して被検査対象物の表面に対してほぼ直交する方向から照射され、かつ、同じ光ファイバ９を介して被検査対象物表面からの反射光１５を受光素子１６により受光するように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による表面欠陥検出方法の原理図と欠陥部分の拡大図
【図２】第２の実施形態による表面欠陥検出方法の原理図と欠陥部分の拡大図
【符号の説明】
１　　　　蛍光液
２　　　　紫外線
４　　　　蛍光
９　　　　光伝達手段
１２　　　特定波長吸収液
１３　　　特定波長光を含む光
１５　　　反射光
１７　　　フィルタ
Ｈ　　　　欠陥
Ｐ　　　　被検査対象物
【図１】
2004020447.tif 000003
【図２】
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