(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行い、
少なくとも前記加熱を停止した後の加熱停止期間において、前記計測領域の各単位領域について、表面温度の時間変化を計測し、
前記加熱を行った期間は含まず、前記加熱を停止した後の加熱停止期間における、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違に基づいて、当該被検査体における欠陥を見いだすこと
を特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１の欠陥検査方法において、
前記被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたものであること
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１または２の欠陥検査方法において、
各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違に基づいて、当該被検査体における欠陥の位置を特定すること
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの欠陥検査方法において、
各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を、視覚的に認識可能な画像として提示すること
を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項４の欠陥検査方法において、
前記相対的相違は、各単位領域における表面温度の時間変化による波形および所定の波形における特徴量の比較に基づいて決定されること
を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項５の欠陥検査方法において、
前記特徴量の比較は、各単位領域における表面温度の時間変化による波形と所定の波形との両波形の相関を示す特定値、または、両波形の位相の差に基づいて行うこと
を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの欠陥検査方法において、
加熱と加熱停止を所定期間で行うとともに、前記所定期間を変更して計測し、
各単位領域間の相対的な温度変化の相違が顕著となった所定期間に基づいて欠陥の深さを推定すること
を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項７の欠陥検査方法において、
さらに、予め欠陥の深さと所定期間とを対応付けたテーブルに基づいて、欠陥の深さを推定すること
を特徴とするもの。
【請求項９】
被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段と、
前記加熱を行った期間は含まず、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、
記録された温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出して、被検査体における欠陥を判断する欠陥判断手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査制御装置。
【請求項１０】
被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段と、
前記加熱を行った期間は含まず、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査のためのデータ収集装置。
【請求項１１】
被検査体の表面に対する加熱を行った期間は含まず、加熱停止後において記録された計測領域の各単位領域の温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出し被検査体における欠陥を判断する欠陥判断手段、
を備えたことを特徴とする欠陥検査のための欠陥判断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、コンクリートのような低熱伝導性材料から構成された被検査体における内部欠陥を検出する方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】
従来、コンクリート構造物の浮きや剥離などの内部欠陥を調べる方法として、サーモグラフィ法が知られている。この従来のサーモグラフィ法では、コンクリート構造物などに熱負荷を与えたときに発生するコンクリート表面の局所的な温度変化領域を赤外線サーモグラフィで計測し、計測データを画像として出力して内部欠陥の検査を行う。すなわち、出力された画像は計測した赤外線強度の分布を表現しており、欠陥部位と健全部位の赤外線強度のコントラスト差によって内部欠陥の検出を行うことができる。
【０００３】
しかしながら、従来のサーモグラフィ法では、内部欠陥の有無しか検出できず、欠陥部位の深さ、厚さまたは大きさ等のような、定量的な情報を得ることができない。また、断熱温度場計測のみに基づいて欠陥の検出を行うため、ハニカム、人工き裂およびコールドジョイント等のように、断熱効果が小さい内部欠陥の検出には適しておらす、精度の高い検出を行うことができない。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンクリート構造物などの低熱伝導性材料から構成された被検査体の内部欠陥を検出するとともに、その欠陥部位の深さや形状などの情報を定量的かつ高精度に検出することのできる欠陥検査方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
(1)この発明にかかる欠陥検査方法においては、被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行い、少なくとも前記加熱を停止した後の加熱停止期間において、前記計測領域の各単位領域について、表面温度の時間変化を計測し、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違に基づいて、当該被検査体における欠陥を見いだすことを特徴としている。
【０００６】
したがって、加熱過程において発生する被検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができる。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計測を行うため、より正確な被検査体の表面温度を計測することができる。これにより、各単位領域間の表面温度の相対的相違を、被検査体における欠陥として正確に検出することができる。
【０００７】
(2)この発明にかかる欠陥検査方法においては、被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたものであることを特徴としている。
【０００８】
したがって、コンクリート構造物や熱伝導性の低い複合材料などの欠陥検査に適用することができる。また、低熱伝導性により温度変動が緩やかであるため、計測する回数を減らすことができる。例えば、連続した複数の計測領域を計測する場合であっても、各計測領域毎に順番に加熱と計測を行うことにより、計測効率を向上させることができる。
【０００９】
(3)この発明にかかる欠陥検査方法においては、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違に基づいて、当該被検査体における欠陥の位置を特定することを特徴としている。
【００１０】
したがって、各単位領域間の差異を明確に表現することにより、正確な欠陥位置を特定することができる。
【００１１】
(4)この発明にかかる欠陥検査方法においては、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を、視覚的に認識可能な画像として提示することを特徴としている。
【００１２】
したがって、各単位領域を画像データの構成単位に対応させることにより、測定領域全体を画像データとして出力することができ、視覚的に欠陥位置の特定を行うことができる。例えば、各単位領域間の相対的相違は、画像データ上においてコントラスト差として表現することができる。
【００１３】
(5)この発明にかかる欠陥検査方法においては、相対的相違は、各単位領域における表面温度の時間変化による波形および所定の波形における特徴量の比較に基づいて決定されることを特徴としている。
【００１４】
したがって、計測データ中に外乱データが含まれていても、所定の波形を参照することにより、高精度な欠陥検出を行うことができる。例えば、コンクリート構造物のような被検査体の場合、すす、遊離石灰などのコンクリート表面の汚れ、日射または反射などによって外乱データが生じるおそれがあり、所定の波形と比較することで外乱か否かの判断を行うことができる。
【００１５】
(6)この発明にかかる欠陥検査方法においては、特徴量の比較は、各単位領域における表面温度の時間変化による波形と所定の波形との両波形の相関を示す特定値、または、両波形の位相の差に基づいて行うことを特徴としている。
【００１６】
したがって、特徴量の比較を行う際に、欠陥に関する情報をその比較結果の度合いに応じた定量的な値として取得することができる。すなわち、波形の示す様々な指標を特徴量として利用することにより正確な欠陥検査を行うことができる。
【００１７】
(7)この発明にかかる欠陥検査方法においては、加熱と加熱停止を所定期間で行うとともに、前記所定期間を変更して計測し、各単位領域間の相対的な温度変化の相違が顕著となった所定期間に基づいて欠陥の深さを推定することを特徴としている。
【００１８】
したがって、内部欠陥の存在する深さを精度よく推定することができる。また、前記所定期間を変更して計測を繰り返すことにより、内部欠陥の深さをより正確に推定することができる。さらに、内部欠陥の大きさや厚さも同時に推定することができる。
【００１９】
(8)この発明にかかる欠陥検査方法においては、予め欠陥の深さと所定期間とを対応付けたテーブルに基づいて、欠陥の深さを推定することを特徴としている。
【００２０】
したがって、テーブルを参照して内部欠陥のより正確な深さを推定することができる。これにより、計測回数の削減を図ることができ検査効率を向上させることができる。
【００２１】
(9)この発明にかかる欠陥検査制御装置においては、被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段と、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、記録された温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出して、被検査体における欠陥を判断する欠陥判断手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２２】
したがって、加熱過程において発生する被検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができる。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計測を行うため、より正確な被検査体の表面温度を計測することができる。これにより、被検査体の欠陥を正確に検出することができる。
【００２３】
(10)この発明にかかるデータ収集装置においては、被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段と、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
したがって、加熱過程において発生する被検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができる。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計測を行うため、より正確に被検査体の表面温度を計測することができる。
【００２５】
(11)この発明にかかる欠陥判断装置においては、被検査体の表面の加熱停止後において記録された計測領域の各単位領域の温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出し被検査体における欠陥を判断する欠陥判断手段、を備えたことを特徴としている。
【００２６】
したがって、計測した被検査体の表面温度データに基づいて、欠陥を正確に検出することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
１．第１の実施形態
物体に一定周期で変動する熱負荷を与えたとき、物体の内部には波動状の熱移動が生じ、物体の表面温度も一定の周期・振幅で変動する。もし、物体中に欠陥が存在すれば、波動状に変動する表面温度分布にも欠陥の影響が表れる。本実施形態においては、このような一定周期の表面温度変動を時系列で計測し、計測データと所定の波形との相関処理に基づいて欠陥の同定を行う方法について説明する。
【００２９】
例えば、前記相関処理は、表面温度変動の計測データと与えた熱負荷と同周期の参照波形とを同期させることによって行い、各単位領域における参照波形との位相の遅れ値の差（位相差）を相関データとして出力する。すなわち、位相差が生じている単位領域が、内部欠陥の存在する部位を表している。したがって、前記相関データを視覚的に認識しやすい画像データに変換し、内部欠陥の存在する部位を画像データ上にコントラスト差として表示させることで欠陥検査を行うことができる。
【００３０】
１−１．欠陥検査システムの概要
図１に、本発明を実現する欠陥検査システムの概略構成を機能ブロック図で示す。この図において、欠陥検査制御装置１０は、加熱装置１７に対して加熱・加熱停止を制御する加熱制御手段１１と、温度計測器１９が計測した被検査体の表面温度の計測データを入力して記録するデータ記録手段１３と、データ記録手段１３に記録された計測データを読み出して所定の参照波形との特徴量の比較を行い内部欠陥を判断する欠陥判断手段１５を備えている。
【００３１】
１−２．欠陥検査システムの装置の構成
図２に、前記欠陥検査システムを実現する装置の構成図を示す。被検査体２０は、内部欠陥の検査を行うコンクリート壁を示している。被検査体２０に対向して、この被検査体２０に熱負荷を与えるヒーター２１を設置する。なお、ヒーター２１は、被検査体２０に対して均質な熱負荷を与えるため、熱負荷の出力を調整することのできるリレー装置２５に接続されている。リレー装置２５を設けることにより、ヒーター２１の中心部における照射量を調整し、被検査体２０の中心部が周辺部に比べて高温にならないようにしている。
【００３２】
信号発生装置２７は、リレー装置２５およびコンピュータ装置２９に接続されており、コンピュータ装置２９から受けた加熱開始指令に基づいて、リレー装置２５を制御するための信号を発生する。
【００３３】
赤外線カメラ２３は、被検査体１に対向して設置されるとともに、コンピュータ装置２９に接続されており、被検査体１の表面温度を時系列で計測し、この計測データをコンピュータ装置２９に出力する。
【００３４】
計測データの出力を受けて、コンピュータ装置２９は、データ記録手段１３によって計測データを記録し、欠陥判断手段１５によって被検査体２０の内部欠陥を判断して画像出力を行う。
【００３５】
なお、図１における、欠陥検査制御装置１０は、コンピュータ装置２９および信号発生装置２７によって実現される。加熱装置１７は、ヒーター１７およびリレー装置２５によって実現される。温度計測器１９は、赤外線カメラ２３によって実現される。
【００３６】
１−３．コンピュータ装置のハードウェア構成図
図３に、コンピュータ装置２９のハードウェア構成図を示す。この装置は、ＣＰＵ３０、メモリ３１、ディスプレイ３３、ハードディスク３５（記憶装置）、キーボード／マウス３７、通信回路３９、を備えている。
【００３７】
通信回路３９は、他の装置との接続を行うための回路である。ハードディスク３５には、欠陥判断のためのプログラム、参照波形および画像表示のためのプログラムなどが記録されている。
【００３８】
１−４．欠陥検査制御装置におけるフローチャート
図４に、欠陥検査を行う場合の欠陥検査制御装置１０におけるフローチャートを示す。まず、欠陥検査制御装置１０において、コンピュータ装置２９のＣＰＵ３０は、信号発生装置２７に対して、予め設定された加熱条件を出力する（ステップＳ４０１）。ここで加熱条件とは、被検査体２０に熱負荷を与える時間およびその繰り返し回数を与えるものである。なお、振幅は一定値とし、デューティサイクルは５０％としている。
【００３９】
なお、前記加熱条件は、信号発生装置２７に与えられた後、波形信号に変換されてリレー装置２５に出力される。リレー装置２５は、入力した波形信号に基づいてヒーター２１を作動させる。これにより、所定の加熱条件で被検査体２０に熱負荷を与える。
【００４０】
所定の加熱条件で加熱・加熱停止を行いつつ、赤外線カメラ２３を用いて、特に加熱停止期間における被検査体２０の表面温度を計測する。
【００４１】
図４ａに、リレー装置２５がヒーター２１に出力する加熱制御のための信号４０および、この信号４０に基づいて加熱された被検査体２０の表面における温度変動曲線４１の関係を示す。すなわち、図４ａに示す計測期間４５における温度変動データを計測する。
【００４２】
この計測データは、接続されたコンピュータ装置２９に出力され、ハードディスク３５等に記録される（ステップＳ４０２）。この計測処理を所定時間毎に繰り返すことにより、加熱停止期間における、計測時刻毎の表面温度変動の計測データを取得する。なお、計測データは、被検査体２０における測定領域の各単位領域毎の表面温度データである。
【００４３】
所定の繰り返し回数において上記の処理を行った後、計測を終了する（ステップＳ４０３）。なお、本実施形態においては、加熱・加熱停止を行う繰り返し回数を１回としている。
【００４４】
計測終了を受けて、コンピュータ装置２９のＣＰＵ３０は、計測データの解析処理を行う（ステップＳ４０４）。
【００４５】
１−４−１．計測データの解析処理
図４は、計測データの解析処理におけるフローチャートである。ここで、被検査体２０における測定領域の各単位領域毎の表面温度データをＫで表し、時刻ｔ、単位領域ｉにおける温度をＫtiとする。ＣＰＵ３０は、このＫtiを各領域毎にハードディスク３５から呼び出し、メモリ３１に記憶する（ステップＳ５０１）。
【００４６】
ＣＰＵ３０は、時刻ｔにおける参照波形Ｒtをハードディスク３５から呼び出す（ステップＳ５０２）。なお、前記参照波形Ｒtは、被検査体２０に与えられた熱負荷と同じ周期を持ったアナログ信号である。
【００４７】
ＣＰＵ３０は、時刻ｔ、領域ｉにおける参照波形Ｒtとの位相差Ｐtiを算出する（ステップＳ５０３）。以下に、位相差Ｐtiの算出過程を示す。
【００４８】
ＣＰＵ３０は、前記参照波形Ｒtを方形波に変換した後、同じ周波数をもつｓｉｎ波およびｃｏｓ波のデジタルデータＳｉｎ(ｔ)およびＣｏｓ(ｔ)を生成する。
【００４９】
次に、時刻ｔ、単位領域ｉにおける温度Ｋtiによって決定されるデジタル信号Ｖ(ｔ)と、参照波形Ｓｉｎ(ｔ)およびＣｏｓ(ｔ)の間で、次式の演算処理を行う。
【００５０】
【数１】
0004517044.tif 000002
ただし、ΔＶsinは参照波形に同期する赤外線強度の変動振幅を表し、ΔＶcosは、参照波形と９０度位相がずれたｃｏｓ波に同期する赤外線強度の変動振幅を表す。なお，Ｎは信号処理における取り込みフレーム数である。
【００５１】
表面温度変動が、変動熱負荷の位相と完全に一致している場合には、ΔＶcosは０となる。熱拡散などの影響により、表面温度変動が、変動熱負荷の位相からずれる場合には、ΔＶcosの成分が表れる。この場合には、次式により温度変動振幅の絶対値ΔＶおよび位相遅れθを求めることができる。
【００５２】
【数２】
0004517044.tif 000003
ここで、求めたθを、時刻ｔ、単位領域ｉにおける参照波形Ｒtとの位相差Ｐtiと定義する。
【００５３】
ＣＰＵ３０は、次の単位領域における位相差を求めるため、ｉに１を加算してｉ＋１とする（ステップＳ５０４）。さらに、ｉが全領域数Ｉを越えるまで（ステップＳ５０５，ＹＥＳ）、ステップＳ５０１〜５０４の処理を繰り返し位相差Ｐtiを求める（ステップＳ５０５，ＮＯ）。
【００５４】
次に、ＣＰＵ３０は、時刻ｔにΔｔを加算して時刻をｔ＋Δｔとし（ステップＳ５０６）、所定の解析時間Ｔを越えるまで（ステップＳ５０７，ＹＥＳ）、ステップＳ５０１〜５０６を繰り返す（ステップＳ５０７，ＮＯ）。
【００５５】
このように、位相差Ｐtiを求める信号処理が、赤外線カメラ２３内の赤外線センサの各ピクセル毎つまり全領域数Ｉ回、赤外線カメラ２３が計測した取り込みフレーム数Ｎ回行われる。
【００５６】
１−４−２．解析画像の表示
計測データの解析処理を終えたＣＰＵ３０は、時刻Ｔにおける位相差ＰTｉを各領域について呼び出した後、これに基づいて計測領域全体の画像データを生成し（ステップＳ４０５）、ディスプレイ３３に出力を行う（ステップＳ４０６）。すなわち、ＣＰＵ３０は、入力した位相差を所定の表示色に対応させて画像データを生成し、これを表示する。
【００５７】
図６（Ａ）に、上記に示した欠陥検査システムを適用して、人工欠陥を有するコンクリート試験体にかかる欠陥検査を行った場合の画像データの表示の例を示す。なお、この画像は、図６（Ｂ）に示す人工欠陥１〜６を有するコンクリート試験体を計測したものである。前記人工欠陥１〜６は、それぞれ深さと厚さが異なる欠陥をコンクリート中に埋め込まれて作製されている。
【００５８】
図６Ａにおいて、右側の列６１に３つ鮮明にコントラスト差として表示されている部分が、人工欠陥４〜６にそれぞれ対応している。なお、人工欠陥１〜３は、左側の列６０に表示されているが、そのコントラストはあまり鮮明ではない。
【００５９】
これにより、この検査時に設定された熱波動の加熱条件の一つである加熱期間が、深さ２０ｍｍの人工欠陥４〜６を検出するのに適していたと考えられる。
【００６０】
１−５．まとめ
図７は、計測領域の単位領域における計測データと参照波形との位相差をグラフで示した例である。赤外線カメラ２３が計測した計測領域のフレームにおける各単位領域ｉにおける位相差Ｐtiは、欠陥部の温度変動曲線７１に近似した参照波形Ｒ71と、健全部の温度変動曲線７３に近似した参照波形Ｒ73との位相差で表現することができる。
【００６１】
画像データとして表示する位相差は、加熱期間と欠陥の深さによって決定されていると考えられることから、被検査体２０の欠陥に応じた加熱期間を設定する必要がある。
【００６２】
２．第２の実施形態
上述したように、画像データとして表示する位相差は、加熱期間と欠陥の深さによって決定されており、検査を行う欠陥の深さに応じて最適な加熱期間を設定する必要がある。図８は、最適な加熱期間を求めることを目的として、加熱条件の一つである加熱期間を変更して前記人工欠陥（図６Ｂ）を繰り返し計測した場合の画像である。
【００６３】
図８Ａ〜Ｄに示すように、欠陥深さ２０ｍｍの欠陥４〜６を示すコントラスト差は、期間Ｔが１０〜３０分において鮮明に表示されており、特に、期間Ｔが２０分のときに最も鮮明にコントラスト差が表示されている。
【００６４】
また、図８Ｂ〜Ｅに示すように、欠陥深さ３０ｍｍの欠陥１〜３を示すコントラスト差は、期間Ｔが２０〜４０分において鮮明に表示されており、特に、期間Ｔが３０分のときに最も鮮明にコントラスト差が表示されている。
【００６５】
上記の結果から考察した、加熱期間と欠陥深さの関係テーブルの例を図９に示す。図９に示すように、各欠陥深さ毎において位相差が最も大きくなるときの加熱期間が、最適な加熱期間であると考えられる。例えば、欠陥深さ「１０ｍｍ」のときの最大位相差は「２．０°」であることより、この欠陥深さを検査する時の最適な加熱期間は、「１０分」である。すなわち、前記最適な加熱期間が、［特許請求の範囲］において示した「相違が顕著となった所定期間」に該当する。
【００６６】
したがって、当該関係テーブルを使用することにより、被検査体２０において検査を行う欠陥深さに応じて、加熱期間を設定することができる。これにより、計測回数の低減を図ることができ検査効率の向上が望める。
【００６７】
本実施形態においては、加熱期間と欠陥深さの関係テーブルを使用して、検査効率を高めた欠陥検査方法について説明する。
【００６８】
２−１．欠陥検査の概要
第１の実施形態においては、人工欠陥を有するコンクリート試験体にかかる欠陥検出を行ったが、本実施形態においては、実際に経年劣化による内部欠陥を有するコンクリート構造物について、本発明による欠陥検査システムを適用した場合について説明する。
【００６９】
なお、欠陥検査を行うコンクリート構造物は、前記コンクリート試験体と同条件の材料・環境で作製されたものとし、図９に示した、欠陥の深さと加熱期間の関係を表した参照テーブルを使用するものとする。
【００７０】
２−２．欠陥深さの推定方法
まず、検査対象となるコンクリート構造物について、その検査範囲におけるコンクリートの厚さや鉄筋かぶりの厚さを調べ、欠陥検査を行う最大深さを決定する。なお、鉄筋かぶりの厚さを調べる際には、超音波、マイクロ波レーダまたは電磁誘導などを利用した検査装置を使用すればよい。
【００７１】
次に、要求される検査効率から計測する回数を決定し、図９の参照テーブルから前記最大深さに対応する加熱期間を決定して計測を行う。例えば、本実施形態においては、調査の結果、最大深さは３０ｍｍと考えられるので参照テーブルにより、加熱期間を１０〜３０分とし、計測回数を１回とした。
【００７２】
図１０は、コンクリート構造物に本発明による欠陥検査システムを適用することによって得られた画像データを表示したものである。なお、図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ加熱期間を１０〜３０分と変更して計測しており、それぞれの画像において画像中央部に欠陥が存在していることが明瞭に表示されている。
【００７３】
以下▲１▼〜▲３▼に示すように、これらの画像および前記参照テーブルにより、この欠陥に関する定量的な情報を推定することができる。
【００７４】
▲１▼  図１０（Ａ）では、画像中心の欠陥の輪郭部１０１が全体に対するコントラスト差として鮮明に表示されている。したがって、参照テーブルによりこの範囲の欠陥深さは、１０ｍｍ前後であると推定できる。すなわち、表面から１０ｍｍ前後において欠陥が存在している。
【００７５】
▲２▼  図１０（Ｂ）では、画像中心の欠陥の輪郭部１０３を示すコントラスト差が、図１０（Ａ）と比較すると、中心に向かって拡大するように表示されている。したがって、参照テーブルによりこの範囲の欠陥深さは２０ｍｍ前後であり、この範囲における欠陥は１０ｍｍの範囲の欠陥よりも空洞部がより大きいものであると推定することができる。
【００７６】
▲３▼  図１０（Ｃ）では、画像中心の欠陥の輪郭部１０５を示すコントラスト差が、図１０（Ｂ）と比較すると、さらに中心に向かって拡大するように表示されている。したがって、参照テーブルによりこの範囲の欠陥深さは３０ｍｍ前後であり、この範囲における欠陥は２０ｍｍの範囲の欠陥よりも空洞部がより大きいものであると推定することができる。
【００７７】
これにより、この内部欠陥は、コンクリート構造物の表面から深さ１０ｍｍ〜３０ｍｍの位置に存在し、表面から内部への垂直方向に向かって先細りした形状の浮きであることが推定できる。
【００７８】
なお、図１１に、今回計測したコンクリート構造物の内部欠陥部分を、採取したときの例を示す。図１１（Ａ）に示すように、この内部欠陥部分は、図１０に示した画像における内部欠陥のコントラスト差の輪郭部とほぼ同形状の輪郭を有している。また、図１１（Ｂ）は、この内部欠陥部の側面を示しており、その厚みは２０〜３０ｍｍであった。
【００７９】
このように、本発明を適用した欠陥検査システムを用いてコンクリート構造物の欠陥検査を行うことで、その内部欠陥にかかる深さを同定するとともに、その大きさや厚さなどの内部欠陥の定量的な情報を推定することが可能となる。これにより、欠陥検査における検査効率を高めることができ、欠陥の事故確率に応じて効果的な対策を講じるリスクベースメンテナンスが可能となる。
【００８０】
２−３．欠陥検査制御装置におけるフローチャート
図１２に、２−２．に示した欠陥深さの推定方法を利用して内部欠陥を自動推定する欠陥検査制御装置１０におけるフローチャートを示す。
【００８１】
まず、欠陥検査制御装置１０であるコンピュータ装置２９において、検出する欠陥の最大深さを入力する（ステップＳ１２０１）。なお、この時入力する最大深さは、２−２．に示すように、コンクリート構造物の事前調査によって決定すればよい。
【００８２】
次に、要求される検査効率に基づいて、計測する回数および加熱条件の範囲を入力する（ステップＳ１２０２）。なお、この加熱条件の範囲は、前記最大深さに応じてＣＰＵ３０が自動的に判断するようにしてもよい。
【００８３】
欠陥検査制御装置１０において、コンピュータ装置２９のＣＰＵ３０は、信号発生装置２７に対して加熱条件を出力する（ステップＳ１２０３）。ここで加熱条件とは、被検査体２０に熱負荷を与える時間およびその繰り返し回数を与えるものである。なお、振幅は一定値とし、デューティサイクルは５０％としている。
【００８４】
前記加熱条件は、信号発生装置２７に与えられた後、波形信号に変換されてリレー装置２５に出力される。リレー装置２５は、入力した波形信号に基づいてヒーター２１を作動させる。これにより、所定の加熱条件で被検査体２０に熱負荷を与える。
【００８５】
所定の加熱条件で加熱・加熱停止を行いつつ、赤外線カメラ２３を用いて、特に加熱停止期間における被検査体２０の表面温度を計測する。この計測データは、接続されたコンピュータ装置２９に出力され、ハードディスク３５等に記録される（ステップＳ１２０４）。この計測処理を所定時間毎に繰り返すことにより、加熱停止期間における、計測時刻毎の表面温度の計測データを取得する。なお、計測データは、被検査体２０であるコンクリート構造物における測定領域の各単位領域毎の表面温度データである。
【００８６】
所定の繰り返し回数において上記の処理を行った後、計測を終了し、設定された範囲において加熱期間を変更して（ステップＳ１２１０）、ステップＳ１２０３から同様の処理を繰り返す（ステップＳ１２０５，ＮＯ）。なお、本実施形態においては、加熱・加熱停止を行う繰り返し回数を１回としている。
【００８７】
設定された範囲の加熱条件での計測を終了すると（ステップＳ１２０５，ＹＥＳ）、ＣＰＵ３０は、計測した各加熱期間において、計測データの解析処理を行う（ステップＳ１２０６）。なお、ステップＳ１２０６に示す計測データの解析処理は、第１の実施形態の図４に示した処理と同様である。
【００８８】
各加熱期間における計測データの解析処理を終えたＣＰＵ３０は、時刻Ｔにおける位相差ＰTｉを各領域について呼び出し、これに基づいて欠陥の有無を判断する。さらに、ＣＰＵ３０は、欠陥であると判断した領域の位相差を示す相関データに基づいて、当該欠陥の存在する深さを判定する（ステップＳ１２０７）。すなわち、各領域の位相差と、加熱期間と欠陥深さの関係を示した参照テーブル１２０とを参照して、欠陥を示していると判断した領域の深さを判定する。
【００８９】
次に、ＣＰＵ３０は、計測領域全体の画像データを生成し（ステップＳ１２０８）、図１０に示す画像データをディスプレイ３３に出力する（ステップＳ１２０９）。なお、本実施形態においては、各画面において欠陥部分の深さの値が同時に表示されているものとする（図示せず）。
【００９０】
また、ステップＳ１２０７において判定した欠陥深さを利用して、図１３に示すような、欠陥形状の推定画面を同時に表示してもよい。これにより、欠陥部位における定量的な情報を画像データとして表示させ、欠陥検査における検査結果の確認が容易となり、特別な判断知識を有していない者であっても内部欠陥を見いだすことができる。なお、図１３においては、欠陥部位を二次元的に表現しているが、三次元形状として表現してもよい。これにより、より詳細な欠陥に関する情報を取得することができる。
【００９１】
３．その他の実施形態
上記実施形態においては、被検査体１としてコンクリート材料を使用しているが、例えば、ＣＦＲＰなどの低熱伝導性材料から構成された複合材料における欠陥検査にも本発明は適用可能である。
【００９２】
上記実施形態においては、加熱・加熱停止を行う繰り返し回数を１回としているが、被検査体の性質によっては複数回繰り返してもよい。なお、この場合、被測定物表面における熱源の反射が影響しなければ、加熱・加熱停止期間の両期間における温度変動を連続して計測すればよい。
【００９３】
上記実施形態においては、欠陥部位を求める際の特徴量として、計測データから得られる波形と所定の参照波形との位相差を用いたが、他の指標を特徴量として用いてもよい。例えば、計測データの時間変化における温度勾配データ、当該温度勾配データの時間変化データ、計測データについてフーリエ解析を行った場合の周波数成分データ、計測データ波形のピーク値または当該ピーク値への到達時間などを特徴量としてもよい。
【００９４】
さらに、これらの特徴量の比較を行う際に、各計測データと所定の参照波形との相関処理によって計測データ同士を間接的に比較しているが、各計測データを直接的に比較してもよい。例えば、各計測データのピーク値を比較すること等がこれに該当する。
【００９５】
上記実施形態においては、加熱期間と欠陥深さの関係テーブルを使用して欠陥部位にかかる定量的な情報を取得しているが、さらに欠陥厚さを加えた関係テーブルを使用してもよい。この場合、より精度の高い欠陥検出が可能となる。
【００９６】
上記実施形態においては、欠陥検査制御装置１０をコンピュータ装置２９および信号発生装置２７から構成したが、当該欠陥検査制御装置１０を、加熱制御手段１１およびデータ記録手段１３を実現するデータ収集装置と欠陥判断手段１５を実現する欠陥判断装置とを、それぞれ別の装置から構成してもよい。例えば、通信回線を利用してこれらの装置を接続することで、欠陥検査における遠隔操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による欠陥検出システムの機能ブロック図を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態による欠陥検出システムを実現する装置の構成図を示す例である。
【図３】この発明の一実施形態によるコンピュータ装置のハードウェア構成図を示す例である。
【図４】欠陥検査制御装置におけるフローチャートを示す図である。
【図４ａ】加熱制御のための信号と、被検査体の表面における温度変動曲線との関係を示す図である。
【図５】計測データの解析処理におけるフローチャートを示す図である。
【図６】人工欠陥（Ｂ）と、この人工欠陥を計測したときの画像データの表示画面の例（Ａ）である。
【図７】計測領域の単位領域における計測データと参照波形との位相差をグラフで示した例である。
【図８】加熱期間を変更して、人工欠陥を計測したときの画像データの表示画面の例である。
【図９】欠陥の深さ毎に、加熱期間と位相差との関係を示した参照テーブルの例である。
【図１０】加熱期間を変更して、内部欠陥をもつコンクリート構造物を計測したときの画像データの表示画面のである。
【図１１】計測したコンクリート構造物の内部欠陥部分を、採取したときの例である。
【図１２】参照テーブル使用時の欠陥検査制御装置におけるフローチャートを示す図である。
【図１３】欠陥部位にかかる定量的な情報に基づいて、欠陥の形状を推定した画面の例である。
【符号の説明】
１０・・・欠陥検査制御装置
１１・・・加熱制御手段
１３・・・データ記録手段
１５・・・欠陥判断手段
１７・・・加熱装置
１９・・・温度計測器
【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４ａ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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