(57)【要約】【課題】航空機部材のシール部の状態を非破壊検査することができるシーラント検査方法、シーラント検査装置および航空機部材を提供する。【解決手段】シーラントによって航空機部材をシールした部位であるシール部を検査するシーラント検査方法において、レーザを照射するレーザ照射工程Ｓ２と、照射されるレーザによってテラヘルツ電磁波を発生させ、発生させたテラヘルツ電磁波を照射波としてシール部へ照射する電磁波照射工程Ｓ３と、レーザ照射工程Ｓ２において照射されたレーザを分離し遅延させるレーザ遅延工程Ｓ４と、遅延させたレーザを検出するレーザ検出工程Ｓ５と、シール部からの反射波を検出する反射波検出工程Ｓ６と、検出した反射波およびレーザに基づいて、反射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出する波形データ導出工程Ｓ７と、導出された時間特性波形データに基づいて、シール部の状態を推定するシール部状態推定工程Ｓ８と、を備えた。【選択図】図５
2013213687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーラントによって航空機部材をシールした部位であるシール部を検査するシーラント検査方法において、
パルス状のテラヘルツ電磁波を照射波として前記シール部へ照射する電磁波照射工程と、
前記シール部からの前記照射波を入射波として検出する入射波検出工程と、
検出した前記入射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出する波形データ導出工程と、
導出された前記時間特性波形データに基づいて、前記シール部の状態を推定するシール部状態推定工程と、を備えたことを特徴とするシーラント検査方法。
【請求項２】
前記電磁波照射工程前に、レーザを照射して、テラヘルツ電磁波を発生させるレーザ照射工程と、
前記レーザ照射工程において照射された前記レーザを分離し遅延させるレーザ遅延工程と、
遅延させた前記レーザを検出するレーザ検出工程と、をさらに備え、
前記波形データ導出工程では、検出した前記入射波と前記レーザに基づいて、前記時間特性波形データを導出することを特徴とする請求項１に記載のシーラント検査方法。
【請求項３】
前記入射波検出工程では、前記シール部から反射された前記照射波である反射波を、前記入射波として検出することを特徴とする請求項１または２に記載のシーラント検査方法。
【請求項４】
前記時間特性波形データは、前記シーラントによって前記照射波が反射されることで表れる第１ピークと、前記シール部に含まれる気泡によって前記照射波が反射されることで表れる第２ピークとを含み、
前記シール部状態推定工程では、前記第２ピークと前記第１ピークとの時間差分Δτｍおよび前記シーラント中における前記照射波の伝播速度Ｃ’を、所定の算出式に代入して解くことにより、前記シーラントの厚さＬｍを導出し、
前記所定の算出式は、「Ｌｍ＝Δτｍ・（Ｃ’／２）」で与えられることを特徴とする請求項３に記載のシーラント検査方法。
【請求項５】
前記時間特性波形データは、前記シール部に含まれる気泡によって前記照射波が反射されることで表れる第２ピークと、前記航空機部材によって前記照射波が反射されることで表れる第３ピークとを含み、
前記シール部状態推定工程では、前記第３ピークと前記第２ピークとの時間差分Δτｖおよび空気中における前記照射波の伝播速度Ｃを、所定の算出式に代入して解くことにより、前記気泡の大きさＬｖを導出し、
前記所定の算出式は、「Ｌｖ＝Δτｖ・（Ｃ／２）」で与えられることを特徴とする請求項３に記載のシーラント検査方法。
【請求項６】
前記シール部状態推定工程では、導出された前記時間特性波形データをフーリエ変換することで、前記時間特性波形データに関する周波数特性データを導出し、導出された前記周波数特性データに含まれる前記シーラントに依存する特徴量に基づいて、前記シール部の状態を推定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシーラント検査方法。
【請求項７】
前記特徴量は、前記シーラントの厚さに依存する特定の周波数における前記電磁波強度の吸収率であり、
前記吸収率と前記シーラントの厚さとを対応付けた換算グラフが予め用意され、
前記シール部状態推定工程では、導出された前記周波数特性データの前記特定の周波数における前記電磁波強度の前記吸収率に基づいて、前記換算グラフから前記シーラントの厚さを導出することを特徴とする請求項６に記載のシーラント検査方法。
【請求項８】
前記シーラントの厚さに依存する特定の周波数における前記電磁波強度の吸収率と前記シーラントの厚さと対応付けた換算グラフが予め用意され、
前記電磁波照射工程では、前記特定の周波数となる電磁波を前記照射波として前記シール部へ照射し、
前記シール部状態推定工程では、導出された前記時間特性波形データから得られる前記照射波の前記電磁波強度の前記吸収率に基づいて、前記換算グラフから前記シーラントの厚さを導出することを特徴とする請求項６に記載のシーラント検査方法。
【請求項９】
前記シール部状態推定工程では、前記シーラントの厚さＬｍ、前記シーラント中における前記照射波の伝播速度Ｃ’、空気中における前記照射波の伝播速度Ｃ、および前記シーラントと前記航空機部材との間を伝播する前記照射波の伝播時間Δτを、所定の算出式に代入して解くことにより、気泡の大きさＬｖを導出し、
前記所定の算出式は、「Δτ＝（Ｌｖ×２）／Ｃ＋（Ｌｍ×２）／Ｃ’」で与えられることを特徴とする請求項７または８に記載のシーラント検査方法。
【請求項１０】
正常状態となる前記シール部から得られる基準時間特性波形データが用意され、
前記シール部状態推定工程では、導出された前記時間特性波形データと前記基準時間特性波形データとを比較し、比較結果に基づいて、前記シール部が正常状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のシーラント検査方法。
【請求項１１】
正常状態となる前記シール部から得られる基準時間特性波形データをフーリエ変換した基準周波数特性データが用意され、
前記シール部状態推定工程では、導出された前記時間特性波形データをフーリエ変換することで、前記時間特性波形データに関する周波数特性データを導出し、導出された前記周波数特性データと前記基準周波数特性データとを比較し、比較結果に基づいて、前記シール部が正常状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のシーラント検査方法。
【請求項１２】
シーラントによって航空機部材をシールした部位であるシール部を検査するシーラント検査装置において、
レーザを照射可能な光源と、
前記光源から照射される前記レーザによってテラヘルツ電磁波を発生させ、発生させた前記テラヘルツ電磁波を照射波として前記シール部へ照射可能な照射部と、
前記シール部からの照射波を入射波として検出する検出部と、
前記光源から照射された前記レーザを分離し遅延させて前記検出部に入射させる遅延部と、
前記検出部に入射した前記入射波および前記レーザの検出結果を取得する処理部と、を備え、
前記処理部は、
取得した前記入射波および前記レーザの検出結果に基づいて、前記照射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出し、導出された前記時間特性波形データに基づいて、前記シール部の状態を推定することを特徴とするシーラント検査装置。
【請求項１３】
移動可能な検査ヘッドをさらに備え、
前記照射部および前記検出部は、前記検査ヘッドに設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のシーラント検査装置。
【請求項１４】
前記照射部は、前記シール部に密接した状態で前記照射波を照射することを特徴とする請求項１２または１３に記載のシーラント検査装置。
【請求項１５】
前記照射部と前記シール部との間に設けられ、前記照射波が伝播可能な媒質をさらに備えたことを特徴とする請求項１２または１３に記載のシーラント検査装置。
【請求項１６】
前記照射部と前記シール部との間の距離を所定の距離に保つための治具をさらに備えたことを特徴とする請求項１２または１３に記載のシーラント検査装置。
【請求項１７】
前記航空機部材は、重なり合う第１被締結部材および第２被締結部材を締結するファスナおよびカラーであり、
前記シール部は、前記ファスナおよび前記カラーを前記シーラントによって覆うことで構成されていることを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載のシーラント検査装置。
【請求項１８】
前記航空機部材は、重なり合う第１被締結部材および第２被締結部材であり、
前記シール部は、前記第１被締結部材と前記第２被締結部材との間に前記シーラントが埋められることで構成されていることを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載のシーラント検査装置。
【請求項１９】
前記シーラントによってシールされ、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のシーラント検査方法によって検査されたことを特徴とする航空機部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーラントによって航空機部材をシールした部位であるシール部を検査するシーラント検査方法、シーラント検査装置および航空機部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機の燃料タンクでは、２つ以上の航空機部材の接合面、および航空機部材と航空機部材を締結するためのファスナおよびカラーからなる締結部材との接合面の周囲をシールするため、シーラントが用いられている。このシーラントによるシールは、当該接合面からの燃料漏れ、航空機への被雷による大電流が当該接合部を通過した際に発生する可能性のあるスパークの封じ込め（これは燃料タンク内の燃料爆発防止のための耐雷対策が目的）、当該接合部への水分の浸透を防ぐ腐食防止の３つの目的を持っている。このとき、シーラントの厚さが不足したり、シーラント内に気泡（ボイド）やクラックがあると、上記の目的に対する性能が落ちるため、これらが無く健全であることが必要である。特に近年、航空法上の規制が厳しくなった耐雷の目的では、当該対策の製造ばらつきや経年劣化等を厳しく管理し、健全な状態を確保する必要がある。従来、このような航空機の燃料タンクのシール部の検査方法として、航空機の燃料タンクからの燃料漏れを検出する燃料漏れ位置の検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。燃料漏れは、主翼の外板の継合せ目のシール部に生ずることが多い。燃料漏れ位置の検出方法では、燃料タンクの外壁に発生した燃料漏れ部位を含むように封止空間を形成し、封止空間に流体を加圧流入させ、燃料タンク内部に流出する流体をたどることで、燃料漏れ位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の燃料漏れ位置の検出方法では、すでに燃料漏れが発生している場合でなければ、燃料漏れ位置を検出することができない。ここで、燃料タンクからの燃料漏れの発生は好ましくないことから、燃料タンクからの燃料漏れが発生する前に、シール部が正常状態であるか異常状態であるかを検査することが好ましい。また、前記耐雷対策、前記腐食防止対策では、製造段階あるいは保守点検時にシール部にシーラントが所定以上の厚さで気泡（ボイド）やクラックなしに形成されていることを確認する非破壊の検査方法が必要である。
【０００５】
そこで、本発明は、航空機部材のシール部の状態を非破壊検査することができるシーラント検査方法、シーラント検査装置および航空機部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシーラント検査方法は、シーラントによって航空機部材をシールした部位であるシール部を検査するシーラント検査方法において、パルス状のテラヘルツ電磁波を照射波としてシール部へ照射する電磁波照射工程と、シール部からの照射波を入射波として検出する入射波検出工程と、検出した入射波に基づいて、照射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出する波形データ導出工程と、導出された時間特性波形データに基づいて、シール部の状態を推定するシール部状態推定工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、シール部に照射波を照射して、時間特性波形データを導出し、導出した時間特性波形データに基づいて、シール部の状態を推定することができる。このため、シール部を破壊することなく、シール部の状態を把握することができる。これにより、シール部の正常状態または異常状態を判定することができるため、異常状態のシール部に対し適切な処理を施すことが可能となる。なお、シール部の状態としては、例えば、シーラントの厚さ、シーラントに含まれる気泡の有無、または気泡の大きさ等がある。また、シール部からの照射波としては、シール部を透過した照射波である透過波、またはシール部から反射された照射波である反射波等がある。
【０００８】
この場合、電磁波照射工程前に、レーザを照射して、テラヘルツ電磁波を発生させるレーザ照射工程と、レーザ照射工程において照射されたレーザを分離し遅延させるレーザ遅延工程と、遅延させたレーザを検出するレーザ検出工程と、をさらに備え、波形データ導出工程では、検出した入射波とレーザに基づいて、時間特性波形データを導出することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、検出した入射波とレーザに基づいて、時間特性波形データを精度良く導出することができる。
【００１０】
この場合、入射波検出工程では、シール部から反射された照射波である反射波を、入射波として検出することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、シール部から反射された反射波によって、シール部の状態を推定することができる。このため、航空機部材上にシール部が設けられ、航空機部材が照射波を反射する金属等で構成されている場合であっても、シール部の状態を精度良く推定することができる。
【００１２】
この場合、時間特性波形データは、シーラントによって照射波が反射されることで表れる第１ピークと、シール部に含まれる気泡によって照射波が反射されることで表れる第２ピークとを含み、シール部状態推定工程では、第２ピークと第１ピークとの時間差分Δτｍおよびシーラント中における照射波の伝播速度Ｃ’を、所定の算出式に代入して解くことにより、シーラントの厚さＬｍを導出し、所定の算出式は、「Ｌｍ＝Δτｍ・（Ｃ’／２）」で与えられることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、シーラントの厚さを導出することができるため、導出したシーラントの厚さが、予め規定された規定厚さ以上であれば、シール部が正常状態であると判定することができ、一方で、規定厚さよりも小さければ、シール部が異常状態であると判定することができる。
【００１４】
この場合、時間特性波形データは、シール部に含まれる気泡によって照射波が反射されることで表れる第２ピークと、航空機部材によって照射波が反射されることで表れる第３ピークとを含み、シール部状態推定工程では、第３ピークと第２ピークとの時間差分Δτｖおよび空気中における照射波の伝播速度Ｃを、所定の算出式に代入して解くことにより、気泡の大きさＬｖを導出し、所定の算出式は、「Ｌｖ＝Δτｖ・（Ｃ／２）」で与えられることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、気泡（ボイド）の大きさを導出することができるため、シール部のより詳細な状態を把握することができる。
【００１６】
この場合、シール部状態推定工程では、導出された時間特性波形データをフーリエ変換することで、時間特性波形データに関する周波数特性データを導出し、導出された周波数特性データに含まれるシーラントに依存する特徴量に基づいて、シール部の状態を推定することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、時間特性波形データに各種ピークが発生しない場合であっても、周波数特性データに含まれるシーラントに依存する特徴量から、シール部の状態を推定することができるため、シール部を破壊することなく、シール部の状態を把握することができる。
【００１８】
この場合、特徴量は、シーラントの厚さに依存する特定の周波数における電磁波強度の吸収率であり、吸収率とシーラントの厚さとを対応付けた換算グラフが予め用意され、シール部状態推定工程では、導出された周波数特性データの特定の周波数における電磁波強度の吸収率に基づいて、換算グラフからシーラントの厚さを導出することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、周波数特性データの特定の周波数における電磁波強度の吸収率に基づいて、換算グラフからシーラントの厚さを導出することができる。これにより、導出したシーラントの厚さが、予め規定された規定厚さ以上であれば、シール部が正常状態であると判定することができ、一方で、規定厚さよりも小さければ、シール部が異常状態であると判定することができる。
【００２０】
この場合、シーラントの厚さに依存する特定の周波数における電磁波強度の吸収率とシーラントの厚さと対応付けた換算グラフが予め用意され、電磁波照射工程では、特定の周波数となる電磁波を照射波としてシール部へ照射し、シール部状態推定工程では、導出された時間特性波形データから得られる照射波の電磁波強度の吸収率に基づいて、換算グラフからシーラントの厚さを導出することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、特定の周波数となる電磁波を照射波としてシール部へ照射し、時間特性波形データから得られる照射波の電磁波強度の吸収率に基づいて、換算グラフからシーラントの厚さを導出することができる。これにより、導出したシーラントの厚さが、予め規定された規定厚さ以上であれば、シール部が正常状態であると判定することができ、一方で、規定厚さよりも小さければ、シール部が異常状態であると判定することができる。また、時間特性波形データをフーリエ変換することなく、シーラントの厚さを導出できることから、シール部の状態を迅速に推定することができる。
【００２２】
この場合、シール部状態推定工程では、シーラントの厚さＬｍ、シーラント中における照射波の伝播速度Ｃ’、空気中における照射波の伝播速度Ｃ、およびシーラントと航空機部材との間を伝播する照射波の伝播時間Δτを、所定の算出式に代入して解くことにより、気泡の大きさＬｖを導出し、所定の算出式は、「Δτ＝（Ｌｖ×２）／Ｃ＋（Ｌｍ×２）／Ｃ’」で与えられることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、気泡の大きさを導出することができるため、シール部のより詳細な状態を把握することができる。
【００２４】
この場合、正常状態となるシール部から得られる基準時間特性波形データが用意され、シール部状態推定工程では、導出された時間特性波形データと基準時間特性波形データとを比較し、比較結果に基づいて、シール部が正常状態であるか否かを判定することが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、導出された時間特性波形データと基準時間特性波形データとを比較することで、シール部を破壊することなく、シール部が正常状態であるか否かを判定することができる。
【００２６】
この場合、正常状態となるシール部から得られる基準時間特性波形データをフーリエ変換した基準周波数特性データが用意され、シール部状態推定工程では、導出された時間特性波形データをフーリエ変換することで、時間特性波形データに関する周波数特性データを導出し、導出された周波数特性データと基準周波数特性データとを比較し、比較結果に基づいて、シール部が正常状態であるか否かを判定することが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、時間特性波形データに各種ピークが発生しない場合であっても、導出された周波数特性データに含まれるシーラントに依存する特徴量と、基準周波数特性データに含まれるシーラントに依存する特徴量とを比較することにより、シール部を破壊することなく、シール部が正常状態であるか否かを判定することができる。
【００２８】
本発明のシーラント検査装置は、シーラントによって航空機部材をシールした部位であるシール部を検査するシーラント検査装置において、レーザを照射可能な光源と、光源から照射されるレーザによってテラヘルツ電磁波を発生させ、発生させたテラヘルツ電磁波を照射波としてシール部へ照射可能な照射部と、シール部からの照射波を入射波として検出する検出部と、光源から照射されたレーザを分離し遅延させて検出部に入射させる遅延部と、検出部に入射した入射波およびレーザの検出結果を取得する処理部と、を備え、処理部は、取得した入射波およびレーザの検出結果に基づいて、照射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出し、導出された時間特性波形データに基づいて、シール部の状態を推定することを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、照射部からシール部に照射波を照射して、処理部により時間特性波形データを導出し、導出した時間特性波形データに基づいてシール部の状態を推定することができる。このため、シール部を破壊することなく、シール部の状態を把握することができる。これにより、シール部の正常状態または異常状態を判定することができるため、異常状態のシール部に対し適切な処理を施すことが可能となる。
【００３０】
この場合、移動可能な検査ヘッドをさらに備え、照射部および検出部は、検査ヘッドに設けられていることが好ましい。
【００３１】
この構成によれば、検査ヘッドを移動させることで、照射部および検出部を所定の場所に位置させることができるため、作業者にとって使い易いものとすることができ、作業性を向上させることができる。
【００３２】
この場合、照射部は、シール部に密接した状態で照射波を照射することが好ましい。
【００３３】
この構成によれば、照射部とシール部との間に空気を介在させることなく、照射波をシール部に照射することができるため、空気によって照射波に与えられる影響を抑制することができ、検出精度の低下を抑制することができる。
【００３４】
この場合、照射部とシール部との間に設けられ、照射波が伝播可能な媒質をさらに備えたことが好ましい。
【００３５】
この構成によれば、媒質により照射部とシール部との間に空気を介在させることなく、照射波をシール部に照射することができるため、空気によって照射波に与えられる影響を抑制することができ、検出精度の低下を抑制することができる。
【００３６】
この場合、照射部とシール部との間の距離を所定の距離に保つための治具をさらに備えたことが好ましい。
【００３７】
この構成によれば、治具により照射部とシール部との間の距離を所定の距離に保つことができるため、照射部からシール部に至る光路を一定の距離とすることができる。このため、光路の変化によって与えられる影響を抑制することができ、検出精度の低下を抑制することができる。
【００３８】
この場合、航空機部材は、重なり合う第１被締結部材および第２被締結部材を締結するファスナおよびカラーであり、シール部は、ファスナおよびカラーをシーラントによって覆うことで構成されていることが好ましい。
【００３９】
この構成によれば、シーラントにより覆われたファスナおよびカラーをシール部として検査をすることができる。
【００４０】
この場合、航空機部材は、重なり合う第１被締結部材および第２被締結部材であり、シール部は、第１被締結部材と第２被締結部材との間にシーラントが埋められることで構成されていることが好ましい。
【００４１】
この構成によれば、第１被締結部材と第２被締結部材との間に埋められたシーラントをシール部として検査することができる。
【００４２】
本発明の航空機部材は、シーラントによってシールされ、上記のシーラント検査方法によって検査されたことを特徴とする。
【００４３】
この構成によれば、シーラントによってシールされた健全な航空機部材を提供することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明のシーラント検査方法、シーラント検査装置および航空機部材によれば、航空機部材のシール部の状態を非破壊検査により把握することができるため、シール部の正常状態または異常状態を判定することができ、異常状態のシール部に対し適切な処理を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、実施例１に係るシーラント検査装置の検査対象となるシール部の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例１に係るシーラント検査装置の検査対象となるシール部の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例１に係るシーラント検査装置を模式的に表した概略構成図である。
【図４】図４は、時間特性波形データの導出に関する説明図である。
【図５】図５は、シーラント検査方法に関するフローチャートである。
【図６】図６は、準備工程に用いられる試料部材の模式図である。
【図７】図７は、試料部材から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。
【図８】図８は、試料部材から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。
【図９】図９は、伝播時間に応じて変化するシーラントの厚みに関するグラフである。
【図１０】図１０は、実施例１に係るシーラント検査方法においてシール部から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。
【図１１】図１１は、試料部材から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。
【図１２】図１２は、時間特性波形データをフーリエ変換した周波数特性データの一例のグラフである。
【図１３】図１３は、準備工程において導出される換算グラフである。
【図１４】図１４は、実施例３に係るシーラント検査方法において正常状態のシール部から得られる時間特性波形データの一例のグラフである。
【図１５】図１５は、実施例３に係るシーラント検査方法において異常状態のシール部から得られる時間特性波形データの一例のグラフである。
【図１６】図１６は、実施例４に係るシーラント検査方法において正常状態のシール部から得られる周波数特性データの一例のグラフである。
【図１７】図１７は、実施例４に係るシーラント検査方法において異常状態のシール部から得られる周波数特性データの一例のグラフである。
【図１８】図１８は、シーラント検査方法においてシール部を透過させた透過波を検出する場合の模式図である。
【図１９】図１９は、変形例１に係るシーラント検査装置を模式的に表した概略構成図である。
【図２０】図２０は、照射部を密接させた状態で照射波を照射するシーラント検査装置を示す説明図である。
【図２１】図２１は、媒質を介在させた状態で照射波を照射するシーラント検査装置を示す説明図である。
【図２２】図２２は、照射部を治具に取り付けた状態で照射波を照射するシーラント検査装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、添付した図面を参照して、本発明のシーラント検査方法、シーラント検査装置および航空機部材について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００４７】
本実施例に係るシーラント検査方法およびシーラント検査装置は、シーラントによって航空機部材をシールした部位であるシール部を検査するものである。先ず、図１および図２を参照して、シーラント検査方法およびシーラント検査装置の検査対象となるシール部について説明する。
【００４８】
図１は、実施例１に係るシーラント検査装置の検査対象となるシール部の一例を示す模式図である。図２は、実施例１に係るシーラント検査装置の検査対象となるシール部の一例を示す模式図である。図１および図２に示すように、シール部１は、例えば、航空機の主翼に設けられた燃料タンクの内側に形成される、いわゆるタンクシーラントである。タンクシーラント１は、図１に示すファスナシール１Ａおよび図２に示すフィレットシール１Ｂがある。
【００４９】
図１を参照し、ファスナシール１Ａ周りの構成について説明する。燃料タンクの内側に位置する第１被締結部材５と、第１被締結部材５に重ね合わされた燃料タンクの外側に位置する第２被締結部材６とは、ファスナ７およびカラー８からなる締結部材によって締結されている。第１被締結部材５および第２被締結部材６には、ファスナ７が挿入される締結孔がそれぞれ貫通形成されている。ファスナ７は、燃料タンクの外側から内側へ向けて締結孔に挿通され、ワッシャ９を介してカラー８と締結されることにより、第１被締結部材５および第２被締結部材６が締結される。そして、ファスナシール１Ａは、ファスナ７、カラー８およびワッシャ９をシーラント１０により被覆することで構成されている。つまり、ファスナシール１Ａにおいて、シーラント１０によりシールされる航空機部材は、ファスナ７、カラー８およびワッシャ９となっている。
【００５０】
シーラント１０は、キャップ部１０ａと、充填部１０ｂと、縁部１０ｃとから構成されている。キャップ部１０ａは、シーラント１０を固化させることにより形成され、その内部にカラー８を内包可能な中空空間が形成されている。充填部１０ｂは、キャップ部１０ａの中空空間に、固化前のシーラント１０を充填させることで構成されている。縁部１０ｃは、キャップ部１０ａと第１被締結部材５との継目にシーラント１０が埋められることで構成されている。
【００５１】
ファスナ７、カラー８およびワッシャ９をシーラント１０により覆う場合、先ず、中空空間にシーラント１０が充填されたキャップ部１０ａをカラー８に被せる。その後、キャップ部１０ａの内部から漏れ出たシーラント１０の一部が、キャップ部１０ａと第１被締結部材５との継目に埋められる。これにより、ファスナ７、カラー８およびワッシャ９をシーラント１０で覆うことにより、ファスナシール１Ａが形成される。なお、ファスナシール１Ａは、ワッシャ９を省いた構成であってもよい。
【００５２】
次に、図２を参照し、フィレットシール１Ｂ周りの構成について説明する。フィレットシール１Ｂは、燃料タンクの内側に位置する第１被締結部材５と、第１被締結部材５に重ね合わされた燃料タンクの外側に位置する第２被締結部材６との間の継目にシーラント１０が埋められることで構成されている。つまり、フィレットシール１Ｂにおいて、シーラント１０によりシールされる航空機部材は、第１被締結部材５および第２被締結部材６となっている。これにより、第１被締結部材５と第２被締結部材６との継目をシーラント１０で埋めることにより、フィレットシール１Ｂが形成される。
【００５３】
上記のように形成されたファスナシール１Ａおよびフィレットシール１Ｂの内部には、気泡（ボイド）が生じる場合がある。ファスナシール１Ａにおいて、気泡は、例えば、カラー８の外周面に発生する気泡Ｖ１と、カラー８とワッシャ９との継目に発生する気泡Ｖ２と、ワッシャ９と第１被締結部材５との継目に発生する気泡Ｖ３とがある。また、フィレットシール１Ｂにおいて、気泡は、例えば、第１被締結部材５と第２被締結部材６との継目に発生する気泡Ｖ４がある。気泡Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が発生すると、シーラント１０が欠損することから、シーラント１０の厚さが、耐雷性能等を満足するシール性を確保するために必要な規定厚さを満たさない場合が生じる。このため、シーラント検査装置を用いてシール部１を検査し、シーラント１０の厚さを検査したり、気泡の大きさを検査したり、気泡の有無を検査したりすることで、シール部１が正常状態であるか否かを判定している。
【００５４】
次に、シール部１を検査するシーラント検査装置について説明する。図３は、実施例１に係るシーラント検査装置を模式的に表した概略構成図である。実施例１のシーラント検査装置２０は、シール部１へ照射波を照射すると共に、シール部１から反射された反射波を入射波として検出し、反射波の検出結果に基づいて、シール部１の状態を推定する構成となっている。図３に示すように、シーラント検査装置２０は、光源２１と、照射部２２と、検出部２３と、遅延部２４と、制御部２５と、処理部２６とを備えている。
【００５５】
光源２１は、パルス幅がフェムト秒となるパルスレーザであるフェムト秒レーザ（以下、単にレーザという）を出射可能なフェムト秒レーザ発振器であり、例えば、５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの周期で、パルス幅が１０ｆｓ〜１００ｆｓのレーザ光を発振している。
【００５６】
照射部２２は、光源２１から出射されたレーザにより、テラヘルツ電磁波を発生させ、発生させたテラヘルツ電磁波を照射波として、検査対象となるシール部１へ向けて照射している。照射部２２は、レーザが入射する光伝導アンテナ３１と、光伝導アンテナ３１から照射された照射波を集光する集光レンズ３２とを有している。光伝導アンテナ３１は、制御部２５に接続され、制御部２５からバイアス電圧が印加されている。光伝導アンテナ３１は、バイアス電圧が印加された状態で、レーザが入射すると、パルス状のテラヘルツ電磁波となる照射波を出射する。集光レンズ３２は、光伝導アンテナ３１から出射された照射波を集光し、集光した照射波をシール部１の所定の照射位置に照射している。なお、照射光の集光には、集光レンズ３２の代わりにあるいはこれと組み合わせて放物面鏡等の反射鏡を用いてもよい。
【００５７】
遅延部２４は、光源２１から照射されたレーザを分離し適宜遅延させて、検出部２３に入射させている。遅延部２４は、ビームスプリッタ４１と、移動ミラー４２と、反射ミラー４３と、ミラー駆動部４４とを有している。ビームスプリッタ４１は、光源２１と照射部２２との間の光路に介設されており、光源２１からのレーザを、照射部２２へ向かうレーザと、移動ミラー４２へ向かうレーザに分離する。移動ミラー４２は、入射したレーザの光路長をミラー駆動部４４により変位させることにより、分離後のレーザの検出部２３への入射時間を変化させている。つまり、ミラー駆動部４４は、光路長が長くなるように移動ミラー４２を移動させることで、検出部２３への入射時間を遅延させている。反射ミラー４３は、移動ミラー４２を通過したレーザを検出部２３に入射させている。
【００５８】
検出部２３は、シール部１によって反射された照射波である反射波（入射波）を検出している。検出部２３は、反射波を集光する集光レンズ３５と、集光した反射波を受光する受光部３６とを有している。受光部３６は、シール部１からの反射波が入射され、上記レーザが遅延部２４から入射されると、その入射時間における反射波の強度（電磁波強度）に対応する電気信号を制御部２５に出力する。なお、反射波の集光にも、集光レンズ３５の代わりに、放物面鏡等の反射鏡を用いてもよい。
【００５９】
制御部２５は、照射部２２の光伝導アンテナ３１、検出部２３の受光部３６および遅延部２４のミラー駆動部４４等に接続され、各部の駆動を制御する。また、制御部２５は、検出部２３から出力された、レーザ光の入射時間における反射波の電磁波強度に対応する電気信号を処理部２６へ向けて出力する。
【００６０】
処理部２６は、制御部２５から出力された、反射波の電磁波強度に対応する電気信号を取得し、取得した電気信号に基づいて、反射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出する波形データ導出処理を実行する。以下、図４を参照して、処理部２６による波形データ導出処理について説明する。
【００６１】
図４は、時間特性波形データの導出に関する説明図である。制御部２５は、検出部２３へのレーザの入射時間が所定の基準入射時間ｔ０となるように、ミラー駆動部４４を制御して、移動ミラー４２を所定の位置に移動させる。処理部２６は、基準時間ｔ０における反射波の電磁波強度を取得する。この後、制御部２５は、入射時間が遅延時間Δｔ分だけ遅れるように、光路長が長くなる方向へ移動ミラー４２を移動させる。処理部２６は、基準時間ｔ０から遅延時間Δｔ分だけ遅れた時間における反射波の電磁波強度を取得する。そして、制御部２５は、遅延時間Δｔを順次増加させていき、処理部２５は、遅延時間Δｔ分だけ遅れた時間における反射波の電磁波強度を順次取得する。この後、処理部２６は、取得した複数の電磁波強度から、反射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出する。そして、処理部２６は、導出された時間特性波形データに基づいて、シール部１の状態を推定している。
【００６２】
次に、図５を参照して、上記のように構成されたシーラント検査装置２０を用いてシール部１を検査するシーラント検査方法について説明する。図５は、シーラント検査方法に関するフローチャートである。なお、図５に示すシーラント検査方法に関するフローチャートは、後述する実施例２から４においても適用される。
【００６３】
実施例１のシーラント検査方法は、シール部１の状態として、シール部１におけるシーラント１０の厚さおよび気泡の大きさを導出している。シーラント検査方法は、準備工程Ｓ１と、レーザ照射工程Ｓ２と、電磁波照射工程Ｓ３と、レーザ遅延工程Ｓ４と、レーザ検出工程Ｓ５と、反射波検出工程（入射波検出工程）Ｓ６と、波形データ導出工程Ｓ７と、シール部状態推定工程Ｓ８と、繰り返し工程Ｓ９とを備えている。
【００６４】
先ず、図６から図９を参照し、準備工程Ｓ１について説明する。図６は、準備工程に用いられる試料部材の模式図である。図７は、試料部材から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。図８は、試料部材から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。図９は、伝播時間に応じて変化するシーラントの厚みに関するグラフである。
【００６５】
準備工程Ｓ１は、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ’を予め導出する工程である。図６に示すように、準備工程Ｓ１では、アルミ板５０にシーラント１０が塗布された試料部材Ｍ０〜Ｍ３が、シーラント１０の厚みを異ならせて複数用意されている。試料部材Ｍ０は、厚みがゼロであるシーラント１０をアルミ板５０に塗布したもの、つまり、アルミ板５０のみの試料部材である。試料部材Ｍ１は、厚みが薄いシーラント１０をアルミ板５０に塗布したものである。試料部材Ｍ３は、厚みが厚いシーラント１０をアルミ板５０に塗布したものである。試料部材Ｍ２は、試料部材Ｍ１と試料部材Ｍ３との間の厚みとなるシーラント１０をアルミ板５０に塗布したものである。
【００６６】
準備工程Ｓ１では、試料部材Ｍ０を検査対象として、照射部２２から照射波を照射すると共に、検出部２３によって試料部材Ｍ０からの反射波による信号および遅延部２４からのレーザによる信号を検出する。処理部２６は、検出部２３により検出された信号に基づいて、波形データ導出処理を実行することにより、図７に示す時間特性波形データＬ１を取得する。図７の時間特性波形データＬ１は、照射波がアルミ板５０の表面によって全反射されたときのデータとなり、アルミ板５０の表面において照射波が全反射することで出現するピークの時間を時間τ０とする。
【００６７】
また、準備工程Ｓ１では、試料部材Ｍ１〜Ｍ３を検査対象として、照射部２２から照射波を照射すると共に、検出部２３によって試料部材Ｍ１〜Ｍ３からの反射波による信号および遅延部２４からのレーザによる信号をそれぞれ検出する。処理部２６は、検出部２３により検出された信号に基づいて、波形データ導出処理を実行することにより、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のそれぞれにおいて、図８の時間特性波形データＬ２を取得する。
【００６８】
図８に示す時間特性波形データＬ２は、照射波がシーラント１０の表面およびアルミ板５０の表面によって反射されたときのデータとなっている。ここで、アルミ板５０の表面において照射波が反射することで出現するピークの時間を時間τａとする。また、シーラント１０中において照射波が伝播する伝播時間と、空気中において同じ距離を照射波が伝播する伝播時間との時間差分Δτは、下記する（１）式で表されることから、試料部材Ｍ１〜Ｍ３におけるシーラント１０のそれぞれの厚さに応じた時間差分Δτを導出できる。（１）式は、「Δτ＝τａ−τ０」である。
【００６９】
そして、図９に示すグラフでは、横軸をシーラント１０の厚さＬｍとし、縦軸を時間差分Δτとして、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のそれぞれのシーラント１０の厚さに応じた時間差分Δτをプロットする。この後、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のプロットを通るラインＬ３を導出する。導出されたラインＬ３は、シーラント１０の厚さと時間差分Δτとの相関関係を表す一次関数のグラフ（関係式）となる。このラインＬ３からは、傾きが導出できる。ここで、シーラント１０の厚さＬｍと時間差分Δτは、「２Ｌｍ／Ｃ’−２Ｌｍ／Ｃ＝Δτ」の関係式で表され、ラインＬ３の傾きは、「傾き＝２（１／Ｃ’−１／Ｃ）」で表されることから、傾きを導出できれば、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ’を導出できる。
【００７０】
ここで、シーラント１０の厚さＬｍと時間差分Δτとの相関関係を表す関係式について、図６を参照しながら説明する。照射部２２からアルミ板５０に至る照射距離は、空気中における照射距離Ｌａｉｒとシーラント１０の厚さＬｍとを足し合わせた距離（Ｌａｉｒ＋Ｌｍ）である。このとき、試料部材Ｍ０に示すようにアルミ板５０のみの構成である場合、照射波は、空気中における伝播速度Ｃで、距離（Ｌａｉｒ＋Ｌｍ）を往復することから、時間、速度および距離の関係式は、下記する（２）式で与えられる。（２）式は、「τ０＝２（Ｌａｉｒ＋Ｌｍ）／Ｃ」である。
【００７１】
一方で、試料部材Ｍ１〜Ｍ３に示すようにシーラント１０の厚さを有する構成である場合、照射波は、空気中における伝播速度Ｃで距離Ｌａｉｒを往復し、シーラント１０中における伝播速度Ｃ’で距離Ｌｍを往復することから、時間、速度および距離の関係式は、下記する（３）式で与えられる。（３）式は、「τａ＝２Ｌａｉｒ／Ｃ＋２Ｌｍ／Ｃ’」である。
【００７２】
そして、（１）式に、（２）式および（３）式を代入して解くことにより、下記する（４）式が得られる。（４）式は、「Δτ＝２（１／Ｃ’−１／Ｃ）・Ｌｍ」である。これにより、ラインＬ３の傾きは、「傾き＝２（１／Ｃ’−１／Ｃ）」で導出される。
【００７３】
なお、実施例１では、準備工程Ｓ１において、試料部材Ｍ０を検査対象として、アルミ板５０の表面において照射波が全反射することで出現するピークの時間τ０を用いて伝播速度Ｃ'を導出したが、シーラント１０を塗布したアルミ板５０のアルミ板表面からの反射波と、シーラント表面からの反射波の伝播時間の差分より求められるシーラント１０中の伝播時間Δτ'を用いて、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ'を導出してもよい。ここで、伝播時間Δτ'は、「Δτ'＝２Ｌｍ／Ｃ'」で表されることから、図９に示すグラフのラインＬ３の傾きは、「傾き＝２／Ｃ'」で表すことができ、傾きを導出できれば、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ'を導出できる。
【００７４】
準備工程Ｓ１において、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ’が導出されると、続いて、レーザ照射工程Ｓ２を実行する。なお、検査対象は、試料部材Ｍ０〜Ｍ３からシール部１へ変更される。レーザ照射工程Ｓ２では、光源２１からフェムト秒レーザを照射する。この後、電磁波照射工程Ｓ３では、照射されたレーザが照射部２２に入射することで、照射部２２においてテラヘルツ電磁波を発生させ、発生させたテラヘルツ電磁波を照射波として、シール部１の所定の照射位置へ向けて照射する。
【００７５】
レーザ遅延工程Ｓ４では、光源２１から照射されたレーザを分離し、分離したレーザの検出部２３への入射時間を、遅延時間Δｔ分だけ遅延させ、遅延させたレーザを検出部２３に入射させる。レーザ検出工程Ｓ５では、遅延するレーザの入射時間を検出する。
【００７６】
反射波検出工程Ｓ６では、シール部１から反射された反射波を検出部２３により検出することで、レーザの入射時間におけるシール部１から反射された反射波の電磁波強度に対応する電気信号を検出する。この後、繰り返し工程Ｓ９において、遅延時間Δｔ分ずつ順次遅延させながら、レーザ遅延工程Ｓ４から反射波検出工程Ｓ６まで繰り返し実行し、所定のサンプリング数となるまで電気信号を検出する。
【００７７】
波形データ導出工程Ｓ７では、検出部２３において検出された、レーザの入射時間における反射波の電磁波強度に対応する電気信号を処理部２６において取得し、取得した電気信号に基づいて、反射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データを導出する。
【００７８】
図１０は、シール部から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。ここで、シール部１に気泡が含まれている場合、図１０に示す時間特性波形データＬ４には、第１ピークＰ１と、第２ピークＰ２と、第３ピークＰ３とが出現する。第１ピークＰ１は、シーラント１０の表面によって照射波が反射される（散乱する）ことで表れるピークであり、第１ピークＰ１が出現する時間を時間τ１とする。第２ピークＰ２は、気泡の表面によって照射波が反射される（散乱する）ことで表れるピークであり、第２ピークＰ２が出現する時間を時間τ２とする。第３ピークＰ３は、シール部１の航空機部材の表面によって照射波が反射される（散乱する）ことで表れるピークであり、第３ピークＰ３が出現する時間を時間τ３とする。
【００７９】
シール部状態推定工程Ｓ８では、処理部２６において、導出した時間特性波形データＬ４に基づき、シール部１の状態として、シーラント１０の厚さおよび気泡の大きさを導出する。具体的に、シール部状態推定工程Ｓ８では、シーラント１０の厚さを導出する場合、時間特性波形データＬ４から得られる、第２ピークＰ２における時間τ２と第１ピークＰ１における時間τ１との時間差分Δτｍと、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ’とを、所定の算出式に代入して解くことにより、シーラント１０の厚さＬｍを導出する。ここで、所定の算出式は、「Ｌｍ＝Δτｍ・（Ｃ’／２）」で表される。
【００８０】
また、シール部状態推定工程Ｓ８では、気泡の大きさを導出する場合、時間特性波形データＬ４から得られる、第３ピークＰ３における時間τ３と第２ピークＰ２における時間τ２との時間差分Δτｖと、空気中における照射波の伝播速度Ｃとを、所定の算出式に代入して解くことにより、気泡の大きさ（長さ）Ｌｖを導出する。ここで、所定の算出式は、「Ｌｖ＝Δτｖ・（Ｃ／２）」で表される。
【００８１】
このように、実施例１のシーラント検査方法では、レーザ照射工程Ｓ２から波形導出工程Ｓ７を実行することで、シール部１の所定の照射位置におけるシーラント１０の厚さおよび気泡の大きさを導出することができる。そして、シーラント検査方法では、シール部１における所定の照射位置における照射波の照射角度を適宜変化させたり、または、シール部１における照射波の照射位置を適宜変えたりしながら、シーラント１０の厚さＬｍが最小となる部位を探索する。つまり、処理部２６は、計測されたシーラント１０の厚さＬｍをメモリ等の記憶部に随時記録する。また、処理部２６は、導出されたシーラント１０の厚さＬｍが、予め規定された規定厚さ（基準値）以上であれば、シール部１が正常状態であると判定する一方で、規定厚さ（基準値）よりも小さければ、シール部１が異常状態であると判定する。そして、処理部２６は、記録したシーラント１０の厚さＬｍを比較し、最小となるシーラント１０の厚さＬｍを導出して、最小となるシーラント１０の厚さＬｍを記録する。処理部２６は、導出された最小となるシーラント１０の厚さＬｍが、予め設定された規定厚さ（基準値）を下回る場合は、その情報を記録する。このとき、処理部２６は、シール部１が異常状態である場合、その旨を表示してもよく、また、最小となるシーラント１０の厚さＬｍを表示してもよい。
【００８２】
以上のように、実施例１の構成によれば、シール部１に照射波を照射して、図１０に示す時間特性波形データＬ４を導出し、導出した時間特性波形データＬ４に基づいてシール部１の状態を判定することができるため、シール部１を破壊することなく、シール部１の状態を把握することができる。これにより、判定されたシール部１の状態から、シール部１の正常状態または異常状態を判定することができるため、異常状態のシール部１に対し適切な処理を施すことが可能となる。
【００８３】
また、実施例１の構成によれば、シール部１から反射された反射波によって、シール部１の状態を判定することができる。このため、航空機部材上にシール部１が設けられ、航空機部材が照射波を反射する金属等で構成されている場合であっても、シール部１の状態を好適に判定することができる。
【００８４】
また、実施例１の構成によれば、シーラント１０の厚さを導出することができるため、導出したシーラント１０の厚さが、予め規定された規定厚さ以上であれば、シール部１が正常状態であると判定することができ、一方で、規定厚さよりも小さければ、シール部１が異常状態であると判定することができる。
【００８５】
また、実施例１の構成によれば、気泡の大きさを導出することができるため、シール部１のより詳細な状態を把握することができる。
【実施例２】
【００８６】
次に、図５および図１１から図１３を参照して、実施例２に係るシーラント検査方法およびシーラント検査装置について説明する。なお、実施例２におけるシーラント検査装置は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。また、実施例２におけるシーラント検査方法についても、説明を簡略化すべく、重複する部分について省略する。
【００８７】
実施例１に係るシーラント検査方法は、反射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データＬ４に基づいて、シーラント１０の厚さＬｍおよび気泡の大きさＬｖを導出した。これは、図１０に示す時間特性波形データＬ４に第２ピークＰ２が出現する場合において有用であるが、シーラント１０に気泡が含まれる場合であっても第２ピークＰ２が出現しない場合がある。実施例２に係るシーラント検査方法は、導出された時間特性波形データに各種ピークが発生しない場合であっても、シール部１の状態を判定することが可能な検査方法である。実施例２に係るシーラント検査方法は、反射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データをフーリエ変換し、フーリエ変換後の周波数特性データに基づいて、シーラント１０の厚さＬｍおよび気泡の大きさＬｖを導出している。以下、実施例２に係るシーラント検査方法について説明する。
【００８８】
図５に示すように、実施例２のシーラント検査方法は、準備工程Ｓ２１と、レーザ照射工程Ｓ２と、電磁波照射工程Ｓ３と、レーザ遅延工程Ｓ４と、レーザ検出工程Ｓ５と、反射波検出工程（入射波検出工程）Ｓ６と、波形データ導出工程Ｓ７と、シール部状態推定工程Ｓ２８と、繰り返し工程Ｓ９とを備えている。なお、レーザ照射工程Ｓ２から波形データ導出工程Ｓ７および繰り返し工程Ｓ９は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００８９】
図１１から図１３を参照し、準備工程Ｓ２１について説明する。図１１は、試料部材から反射される反射波の時間特性波形データの一例のグラフである。図１２は、時間特性波形データをフーリエ変換した周波数特性データの一例のグラフである。図１３は、準備工程において導出される換算グラフである。
【００９０】
準備工程Ｓ２１は、シーラント１０の厚さに依存する特定の周波数における電磁波強度の吸収量の割合である吸収率と、シーラント１０の厚さＬｍとを対応付けた図１３に示す換算グラフを予め導出する工程である。ここに、特定の周波数とは、１つの周波数でもよいし、広い範囲の周波数帯でもよい。準備工程Ｓ２１では、実施例１と同様に、試料部材Ｍ０〜Ｍ３が、シーラント１０の厚みを異ならせて複数用意されている。準備工程Ｓ２１では、試料部材Ｍ０を検査対象として、照射部２２から照射波を照射すると共に、検出部２３によって試料部材Ｍ０からの反射波による信号および遅延部２４からのレーザによる信号を検出する。処理部２６は、検出部２３により検出された信号に基づいて、波形データ導出処理を実行することにより、図７と同様の時間特性波形データＬ１を取得する。
【００９１】
また、準備工程Ｓ２１では、試料部材Ｍ１〜Ｍ３を検査対象として、照射部２２から照射波を照射すると共に、検出部２３によって試料部材Ｍ１〜Ｍ３からの反射波による信号および遅延部２４からのレーザによる信号をそれぞれ検出する。処理部２６は、検出部２３により検出された信号に基づいて、波形データ導出処理を実行することにより、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のそれぞれにおいて、図１１の時間特性波形データＬ５を取得する。
【００９２】
ここで、図１１の時間特性波形データＬ５において、アルミ板５０の表面において照射波が反射することで出現するピークの時間を時間τａとする。また、シーラント１０中において照射波が伝播する伝播時間と、空気中において同じ距離を照射波が伝播する伝播時間との時間差分Δτは、「Δτ＝τａ−τ０」で表されることから、試料部材Ｍ１〜Ｍ３におけるシーラント１０のそれぞれの厚さに応じた時間差分Δτを導出できる。
【００９３】
処理部２６は、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のそれぞれにおいて導出した時間特性波形データＬ５のフーリエ変換処理を実行する。処理部２６は、フーリエ変換処理を実行すると、時間特性波形データＬ５の周波数特性を示す図１２の周波数特性データＬ６を、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のそれぞれにおいて導出する。この周波数特性データＬ６には、シーラント１０の厚さに依存する特徴量が含まれている。特徴量は、特定の周波数における電磁波強度の吸収量である。そして、処理部２６は、周波数特性データＬ６に含まれる特定の周波数における吸収量から、吸収量の割合となる吸収率を導出する。具体的に、処理部２６は、図７に示す試料部材Ｍ０の時間特性波形データＬ１をフーリエ変換処理し、時間特性波形データＬ１の周波数特性を示す周波数特性データを導出する。このとき、試料部材Ｍ０は、アルミ板５０のみで構成されていることから、シーラント１０による電磁波強度の吸収量はゼロである。そして、処理部２６は、時間特性波形データＬ１の周波数特性データにおける特定の周波数の電磁波強度を基準としたときの、時間特性波形データＬ５の周波数特性データＬ６における特定の周波数の電磁波強度の吸収量の割合から、吸収率を導出する。換言すれば、処理部２６は、時間特性波形データＬ５の周波数特性データＬ６の電磁波強度を、時間特性波形データＬ１の周波数特性データの電磁波強度で割ることで、周波数特性データＬ６の電磁波強度を正規化する。
【００９４】
そして、図１３示すグラフでは、横軸をシーラント１０の厚さＬｍとし、縦軸を吸収率として、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のそれぞれのシーラント１０の厚さに応じた吸収率をプロットする。この後、試料部材Ｍ１〜Ｍ３のプロットを通るラインＬ７を導出する。導出されたラインＬ７は、シーラント１０の厚さと吸収率との相関関係を表す一次関数の換算グラフとなる。このラインＬ７からは、傾きが導出できる。ここで、ラインＬ７の傾きは、「吸収率＝傾き×２」で表される。
【００９５】
準備工程Ｓ２１において、図１３に示す換算グラフが導出されると、続いて、実施例１と同様に、レーザ照射工程Ｓ２から波形導出工程Ｓ７まで実行する。なお、検査対象は、試料部材Ｍ０〜Ｍ３からシール部１へ変更される。
【００９６】
そして、シール部状態推定工程Ｓ２８では、波形データ導出工程Ｓ７において導出したシール部１の時間特性波形データを、処理部２６によってフーリエ変換処理する。シール部状態推定工程Ｓ２８では、フーリエ変換処理を実行して、シール部１の時間特性波形データの周波数特性データを導出すると、導出された周波数特性データに出現する吸収量から、吸収量の割合となる吸収率を導出する。このときも、処理部２６は、導出された周波数特性データの電磁波強度を、時間特性波形データＬ１の周波数特性データの電磁波強度で割ることで、正規化することが好ましい。この後、シール部状態判定工程Ｓ２８では、導出された吸収率に基づいて、準備工程Ｓ２１で導出した図１３の換算グラフからシーラント１０の厚さＬｍを導出する。
【００９７】
また、シール部状態推定工程Ｓ２８では、気泡の大きさを導出する場合、実施例１の準備工程Ｓ１と同様の工程を実行することにより、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ’を導出する。そして、シール部状態推定工程Ｓ２８では、シーラント１０表面からの反射波と航空機部材表面からの反射波の伝播時間の差分Δτ''と、シーラント１０中における照射波の伝播速度Ｃ’と、空気中における照射波の伝播速度Ｃと、シーラント１０の厚さＬｍとを、所定の算出式に代入して解くことにより、気泡の大きさ（長さ）Ｌｖを導出する。ここで、所定の算出式は、「Δτ''＝（Ｌｖ×２）／Ｃ＋（Ｌｍ×２）／Ｃ’」で表される。
【００９８】
このように、実施例２のシーラント検査方法では、レーザ照射工程Ｓ２から波形データ導出工程Ｓ７を実行することで、シール部１の所定の照射位置におけるシーラント１０の厚さおよび気泡の大きさを導出することができる。この場合も、実施例１と同様に、シール部１における所定の照射位置における照射波の照射角度を適宜変化させたり、または、シール部１における照射波の照射位置を適宜変えたりしながら、シーラント１０の厚さＬｍが最小となる部位を探索する。そして、探索（検査）したシーラント１０の厚さが、予め規定された規定厚さ以上であれば、シール部１が正常状態であると判定する一方で、規定厚さよりも小さければ、シール部１が異常状態であると判定する。
【００９９】
以上のように、実施例２の構成によれば、時間特性波形データに各種ピークが発生しない場合であっても、周波数特性データに含まれるシーラント１０の厚さに依存する吸収量から、シール部１の状態を判定することができるため、シール部１を破壊することなく、シール部１の状態を把握することができる。
【０１００】
また、実施例２の構成によれば、周波数特性データの特定の周波数における電磁波強度の吸収率に基づいて、図１３に示す換算グラフからシーラント１０の厚さを導出することができる。これにより、導出したシーラント１０の厚さが、予め規定された規定厚さ以上であれば、シール部１が正常状態であると判定することができ、一方で、規定厚さよりも小さければ、シール部１が異常状態であると判定することができる。また、実施例１と同様に、気泡の大きさを導出することができるため、シール部１のより詳細な状態を把握することができる。
【０１０１】
なお、実施例２では、電磁波照射工程Ｓ３において、照射部２２からテラヘルツ電磁波を照射波としてシール部１に照射したが、照射部２２から特定の周波数となる電磁波を照射波としてシール部１に照射してもよい。ここで、特定の周波数は、準備工程Ｓ２１において照射波の電磁波強度が吸収される特定の周波数である。この構成によれば、シール部状態推定工程Ｓ２８において、時間特性波形データをフーリエ変換する必要がない。すなわち、シール部状態推定工程Ｓ２８では、図７に示す試料部材Ｍ０の時間特性波形データと、波形データ導出工程Ｓ７において導出した時間特性波形データとを比較することで、電磁波強度の吸収率を導出する。そして、シール部状態推定工程Ｓ２８では、導出された吸収率に基づいて、準備工程Ｓ２１で導出した図１３の換算グラフからシーラントの厚さＬｍを導出する。
【０１０２】
以上の構成によれば、時間特性波形データをフーリエ変換することなく、吸収率を導出して、図１３の換算グラフからシーラント１０の厚さＬｍを導出することができるため、シール部１におけるシーラント１０の厚さＬｍを迅速に導出することができる。
【０１０３】
また、実施例２では、検出部２３によりシール部１から反射する反射波を検出して、時間特性波形データを導出したが、この構成に限らない。検出部２３によりシール部１を透過した透過波を検出して、時間特性波形データを導出してもよい。
【実施例３】
【０１０４】
次に、図１４および図１５を参照して、実施例３に係るシーラント検査方法およびシーラント検査装置について説明する。図１４は、実施例３に係るシーラント検査方法において正常状態のシール部から得られる時間特性波形データの一例のグラフである。図１５は、実施例３に係るシーラント検査方法において異常状態のシール部から得られる時間特性波形データの一例のグラフである。なお、実施例３におけるシーラント検査装置も、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。また、実施例３におけるシーラント検査方法についても、説明を簡略化すべく、重複する部分について省略する。実施例１に係るシーラント検査方法は、反射波の電磁波強度の時間変化を表す時間特性波形データＬ４に基づいて、シーラント１０の厚さＬｍおよび気泡の大きさＬｖを導出した。実施例３に係るシーラント検査方法は、正常状態となるシール部１の基準時間特性波形データと、検査により導出された時間特性波形データとを比較することで、シール部１が正常状態であるか異常状態であるかを判定している。なお、実施例３のシーラント検査方法では、シール部１から反射される反射波に基づいて、シール部１の状態を判定しているが、シール部１を透過する透過波に基づいて、シール部１の状態を判定してもよい。以下、実施例３に係るシーラント検査方法について説明する。
【０１０５】
実施例３のシーラント検査方法は、準備工程Ｓ３１と、レーザ照射工程Ｓ２と、電磁波照射工程Ｓ３と、レーザ遅延工程Ｓ４と、レーザ検出工程Ｓ５と、反射波検出工程（入射波検出工程）Ｓ６と、波形データ導出工程Ｓ７と、シール部状態推定工程Ｓ３８と、繰り返し工程Ｓ９とを備えている。なお、レーザ照射工程Ｓ２から波形データ導出工程Ｓ７および繰り返し工程Ｓ９は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【０１０６】
図１４を参照し、準備工程Ｓ３１について説明する。準備工程Ｓ３１は、正常状態となるシール部１の基準時間特性波形データを導出する工程である。準備工程Ｓ３１では、正常状態となるシール部１を検査対象として、照射部２２から照射波を照射すると共に、検出部２３によってシール部１からの反射波による信号および遅延部２４からのレーザによる信号を検出する。処理部２６は、検出部２３により検出された信号に基づいて、波形データ導出処理を実行することにより、図１４に示す正常状態となるシール部１の基準時間特性波形データＬ８を導出する。
【０１０７】
準備工程Ｓ３１において、図１４に示す基準時間特性波形データＬ８が導出されると、続いて、実施例１と同様に、レーザ照射工程Ｓ２から波形導出工程Ｓ７まで実行する。なお、検査対象は、正常状態のシール部１から、検査対象となるシール部１へ変更される。波形導出工程Ｓ７では、例えば、図１５に示す時間特性波形データＬ９が導出される。
【０１０８】
そして、シール部状態推定工程Ｓ３８では、準備工程Ｓ３１において導出した図１４に示す正常状態のシール部１の基準時間特性波形データＬ８と、波形データ導出工程Ｓ７において導出した図１５に示すシール部１の時間特性波形データＬ９との差分をとる。そして、シール部状態推定工程Ｓ３８では、得られた差分が、予め設定された設定差分以上である場合、検査されたシール部１が異常状態であると判定する一方で、設定差分よりも小さい場合、検査されたシール部１が正常状態であると判定する。
【０１０９】
このように、実施例３のシーラント検査方法では、基準時間特性波形データＬ８に基づいて、シール部１が正常状態であるか異常状態であるかを判定することができる。なお、異常状態とされたシール部１は、シーラント１０中に気泡が含まれている状態またはシーラント１０にクラックが形成されている状態であることが推定される。
【０１１０】
以上のように、実施例３の構成においても、導出された時間特性波形データＬ９と基準時間特性波形データＬ８とを比較することで、シール部１を破壊することなく、シール部１が正常状態であるか否かを判定することができる。
【実施例４】
【０１１１】
次に、図１６および図１７を参照して、実施例４に係るシーラント検査方法およびシーラント検査装置について説明する。図１６は、実施例４に係るシーラント検査方法において正常状態のシール部から得られる周波数特性データの一例のグラフである。図１７は、実施例４に係るシーラント検査方法において異常状態のシール部から得られる周波数特性データの一例のグラフである。なお、実施例４におけるシーラント検査装置も、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。また、実施例４におけるシーラント検査方法についても、説明を簡略化すべく、重複する部分について省略する。実施例３に係るシーラント検査方法は、基準時間特性波形データＬ８と導出された時間特性波形データＬ９とを比較することにより、シール部１が正常状態であるか異常状態であるかを判定した。実施例４に係るシーラント検査方法は、基準周波数特性データと導出された周波数特性データとを比較することにより、シール部１が正常状態であるか異常状態であるかを判定している。なお、実施例４のシーラント検査方法では、シール部１から反射される反射波に基づいて、シール部１の状態を判定しているが、実施例３と同様に、シール部１を透過する透過波に基づいて、シール部１の状態を判定してもよい。以下、実施例４に係るシーラント検査方法について説明する。
【０１１２】
実施例４のシーラント検査方法は、準備工程Ｓ４１と、レーザ照射工程Ｓ２と、電磁波照射工程Ｓ３と、レーザ遅延工程Ｓ４と、レーザ検出工程Ｓ５と、反射波検出工程（入射波検出工程）Ｓ６と、波形データ導出工程Ｓ７と、シール部状態推定工程Ｓ４８と、繰り返し工程Ｓ９とを備えている。なお、レーザ照射工程Ｓ２から波形データ導出工程Ｓ７および繰り返し工程Ｓ９は、実施例１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【０１１３】
図１６を参照し、準備工程Ｓ４１について説明する。準備工程Ｓ４１は、正常状態となるシール部１の基準周波数特性データを導出する工程である。準備工程Ｓ４１では、正常状態となるシール部１を検査対象として、照射部２２から照射波を照射すると共に、検出部２３によってシール部１からの反射波による信号および遅延部２４からのレーザによる信号を検出する。処理部２６は、検出部２３により検出された信号に基づいて、波形データ導出処理を実行することにより、図１４と同様の正常状態となるシール部１の基準時間特性波形データＬ８を導出する。この後、準備工程Ｓ４１では、正常状態となるシール部１の基準時間特性波形データＬ８をフーリエ変換し、図１６に示す正常状態となるシール部１の基準周波数特性データＬ１０を導出する。
【０１１４】
準備工程Ｓ４１において、図１６に示す基準周波数特性データＬ１０が導出されると、続いて、実施例１と同様に、レーザ照射工程Ｓ２から波形データ導出工程Ｓ７まで実行する。なお、検査対象は、正常状態のシール部１から、検査対象となるシール部１へ変更される。波形データ導出工程Ｓ７では、例えば、図１５と同様の時間特性波形データＬ９が導出される。
【０１１５】
そして、シール部状態推定工程Ｓ４８では、図１５の時間特性波形データＬ９をフーリエ変換し、図１７に示す周波数特性データＬ１１を導出する。シール部状態推定工程Ｓ４８では、準備工程Ｓ４１において導出した図１６に示す正常状態のシール部１の基準周波数特性データＬ１０との比をとる。そして、シール部状態推定工程Ｓ４８では、得られた比を評価することにより、検査されたシール部１が正常であるか異常であるかを判定する。
【０１１６】
このように、実施例４のシーラント検査方法では、基準周波数特性データＬ１０に基づいて、シール部１が正常状態であるか異常状態であるかを判定することができる。なお、実施例３と同様に、異常状態とされたシール部１は、シーラント１０中に気泡が含まれている状態またはシーラント１０にクラックが形成されている状態であることが考えられる。
【０１１７】
以上のように、実施例４の構成においても、導出された周波数特性データＬ１１と基準周波数特性データＬ１０とを比較することで、シール部１を破壊することなく、シール部１が正常状態であるか否かを判定することができる。
【０１１８】
なお、実施例３および４に係るシーラント検査方法では、シール部１から反射した反射波を検出部２３により検出したが、図１８に示す構成としてもよい。図１８は、シーラント検査方法においてシール部を透過させた透過波を検出する場合の模式図である。図１８に示すように、シール部１のシーラント１０の部分を挟んで照射部２２から照射した照射波がシール部１のシーラント１０を透過して検出部２３に入射するように、照射部２２および検出部２３を対向させて設けてもよい。
【０１１９】
また、実施例１から４では、照射部２２および検出部２３の配置について特に限定しなかったが、図１９に示す変形例１の構成としてもよい。図１９は、変形例１に係るシーラント検査装置を模式的に表した概略構成図である。変形例１のシーラント検査装置１００は、装置本体１０１と、検査ヘッド１０２と、装置本体１０１と検査ヘッド１０２とを接続するケーブル１０３とを備えている。このとき、装置本体１０１には、光源２１、遅延部２４、制御部２５および処理部２６が設けられ、検査ヘッド１０２には、照射部２２および検出部２３が設けられている。そして、ケーブル１０３は、光ファイバと信号線とを含んで構成されており、光源２１と照射部２２とを光ファイバにより接続し、遅延部２４と検出部２３とを光ファイバにより接続し、照射部２２と制御部２５とを信号線により接続し、検出部２３と制御部２５とを信号線により接続している。
【０１２０】
以上のように、変形例１の構成によれば、検査ヘッド１０２を自在に移動させることができるため、シール部１において、照射波を所定の照射位置に照射させることができる。これにより、例えば、燃料タンクの外部に装置本体１０１を配設した状態で、燃料タンクの内部に検査ヘッド１０２を挿入することができ、作業者にとって使い易いものとすることができるため、作業性を向上させることができる。
【０１２１】
また、実施例１から４では、照射波の照射位置を適宜変えながら検査したが、このとき、照射部２２を１次元、２次元または３次元に走査させて、シール部１の検査結果を１次元分布、２次元分布または３次元分布として生成してもよい。このとき、正常状態のシール部１の分布を予め作成しておき、正常状態のシール部１の分布と、検査されたシール部１の分布とを比較して、シール部１が正常状態であるか異常状態であるかを判定してもよい。
【０１２２】
また、実施例１から４では、シール部１の所定の照射位置に照射波を照射したが、照射波の照射径を拡大させ、シール部１が全て含まれるような範囲に照射波を照射する構成としてもよい。
【０１２３】
また、図２０に示すように、実施例１から４のシーラント検査装置２０において、照射部２２は、シール部１に密接した状態で、照射波を照射してもよい。この構成によれば、照射部２２とシール部１との間に空気を介在させることなく、照射波をシール部１に照射することができるため、空気によって照射波に与えられる影響を抑制することができ、検出部２３による検出精度の低下を抑制することができる。
【０１２４】
また、図２１に示すように、実施例１から４のシーラント検査装置２０において、照射部２２とシール部１との間に、照射波を伝播可能な媒質１１０をさらに設けてもよい。なお、媒質１１０は、シーラント１０と同じ材料とすることが好ましい。この構成によれば、照射部２２とシール部１との間に空気を介在させることなく、照射波をシール部１に照射することができるため、空気によって照射波に与えられる影響を抑制することができ、検出部２３の検出精度の低下を抑制することができる。
【０１２５】
また、図２２に示すように、実施例１から４のシーラント検査装置２０において、照射部２２とシール部１との間の距離を所定の距離に保つための治具１２０をさらに設けてもよい。この構成によれば、治具１２０により照射部２２とシール部１との間の距離を所定の距離に保つことができるため、照射部２２からシール部１に至る光路を一定の距離とすることができる。このため、光路の変化によって与えられる影響を抑制することができ、検出部２３の検出精度の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  シール部
１Ａ  ファスナシール
１Ｂ  フィレットシール
５  第１被締結部材
６  第２被締結部材
７  ファスナ
８  カラー
９  ワッシャ
１０  シーラント
２０  シーラント検査装置
２１  光源
２２  照射部
２３  検出部
２４  遅延部
２５  制御部
２６  処理部
３１  光伝導アンテナ
３２  集光レンズ
３５  集光レンズ
３６  受光部
４１  ビームスプリッタ
４２  移動ミラー
４３  反射ミラー
４４  ミラー駆動部
５０  アルミ板
１００  シーラント検査装置（変形例１）
１０１  装置本体
１０２  検査ヘッド
１０３  ケーブル
１１０  媒質
１２０  治具
【図１】
2013213687.tif 000003
【図２】
2013213687.tif 000004
【図３】
2013213687.tif 000005
【図４】
2013213687.tif 000006
【図５】
2013213687.tif 000007
【図６】
2013213687.tif 000008
【図７】
2013213687.tif 000009
【図８】
2013213687.tif 000010
【図９】
2013213687.tif 000011
【図１０】
2013213687.tif 000012
【図１１】
2013213687.tif 000013
【図１２】
2013213687.tif 000014
【図１３】
2013213687.tif 000015
【図１４】
2013213687.tif 000016
【図１５】
2013213687.tif 000017
【図１６】
2013213687.tif 000018
【図１７】
2013213687.tif 000019
【図１８】
2013213687.tif 000020
【図１９】
2013213687.tif 000021
【図２０】
2013213687.tif 000022
【図２１】
2013213687.tif 000023
【図２２】
2013213687.tif 000024