(57)【要約】【課題】合成物の熱劣化を測定するための小さくポータブルなシステムを提供すること【解決手段】合成物の熱劣化を測定するためのシステムが、開口部がテストすべき前記合成物のテスト領域を内部に露出するように形成された前記内部を有する筐体と、主に紫外線を発する発光ダイオードであって、前記ダイオードは、前記紫外線を前記開口部を介して前記内部に向けるように前記筐体に搭載された、発光ダイオードと、前記開口部を介して前記内部に通過する前記テスト領域から発せられた放射線を受信するための前記筐体に搭載され前記内部に対して開口する画像センサと、前記画像センサからの信号を受信するように接続された画像プロセッサであって、前記画像プロセッサは、前記信号に応答して前記テスト領域の熱劣化の存在または不存在を判定する、画像プロセッサとを備えてもよい。【選択図】図１
2017058367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成物の熱劣化を測定するためのシステムであって、
テストすべき前記合成物（２０）のテスト領域（１８）を内部（１４）に露出するように形成された開口部（１６）を有する前記内部（１４）を有する筐体（１２）と、
主に紫外線を発する発光ダイオード（２２）であって、前記ダイオードは、前記紫外線を前記開口部（１６）を通って前記内部（１４）へ向けるように前記筐体（１２）に搭載される、発光ダイオード（２２）と、
前記開口部（１６）を通って前記内部（１４）に通過する前記テスト領域（１８）から発せられた放射線を受信するように、前記筐体（１２）に搭載され前記内部（１４）に開口する画像センサ（２６）と、
前記画像センサ（２６）からの信号を受信するように接続された画像プロセッサ（３０）であって、前記画像プロセッサ（３０）は、前記信号に応答して前記テスト領域（１８）の熱劣化の存在または不存在を判定する、記画像プロセッサ（３０）と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記筐体は側壁（３２）、前記側壁（３２）に取り付けられた上壁（３４）、および前記側壁（３２）に取り付けられた下壁（３６）を含み、前記側壁（３２）、前記上壁（３４）および前記下壁（３６）は前記筐体（１２）の前記内部（１４）を定義する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記発光ダイオード（２２）は前記側壁（３２）内に搭載され、前記画像センサ（２６）は前記上壁（３４）内に搭載され、前記開口部（１６）は前記下壁（３６）内で形成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記筐体（１２）は、前記テスト領域（１８）から発せられた前記放射線を受信し前記テスト領域（１８）から発せられた前記放射を前記画像センサ（２６）に反射するように形成および配置された、前記内部（１４）に配置された第１の反射面（４２）を備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の反射面（４２）は、前記上壁（３４）に搭載された第１の放物面鏡（４４）および前記下壁（３６）に搭載された第２の放物面鏡（４６）を備え、前記第１の放物面鏡（４４）が前記テスト領域（１８）から発せられた前記放射線を受信し、前記テスト領域（１８）から発せられた前記放射を前記第２の放物面鏡（４６）に反射するように、前記第１の放物面鏡および前記第２の放物面鏡が形成および配置され、前記第２の放物面鏡（４６）は、前記第１の放物面鏡（４４）または前記テスト領域（１８）から放出された前記放射を前記画像センサ（２６）に反射するように形成および配置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記内部（１４）内に搭載され、前記紫外線を前記発光ダイオード（２２）から受信し前記紫外線を前記筐体（１２）内の前記開口部（１６）に反射するように配置された、第２の反射面（４８）をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２の反射面は、楕円面鏡（５２）を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記楕円面鏡は、前記側壁（３２）に取り付けられたホルダ（５４）に取り付けられた、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記筐体（１２）内に搭載されたハイパスフィルタ（５６）をさらに備え、前記ハイパスフィルタ（５６）は、前記発光ダイオード（２２）からの前記主要な紫外線の前記紫外線成分のみが、前記ハイパスフィルタ（５６）を通過し、前記内部（１４）に入ることを許可する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記発光ダイオード（２２）は、前記発光ダイオード（２２）により放出された前記主要な紫外線にフォーカスするボール・レンズ（５８）を備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
可視光放射のみが前記内部（１４）から前記画像センサ（２６）に到達するように、可視光放射のみが前記筐体（１２）に搭載された前記紫外線フィルタ（６１）を通過できるようにする、紫外線フィルタ（６１）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記画像センサ（２６）はデジタル・カメラ（６２）である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記画像プロセッサ（３０）は、ラップトップコンピュータおよびモバイル・デバイスから選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
合成物の熱劣化を測定するためのシステムであって、
内部（１４）を形成する側壁（３２）、天壁（３４）、および底壁（３６）を伴う内部（１４）を有する筐体（１２）であって、前記筐体（１２）は、テストすべきテスト領域（１８）を前記内部（１４）に露出するように形成された開口部（１６）を有する、筐体（１２）と、
主に紫外線を発する発光ダイオード（２２）であって、前記ダイオードは前記紫外線を前記開口部（１６）を通って前記内部（１４）へ向けるように前記筐体（１２）の前記側壁（３２）に搭載され、前記発光ダイオード（２２）から紫外線のみが前記内部（１４）に入るのを可能とするハイパスフィルタ（５６）を備える、発光ダイオード（２２）と、
前記内部（１４）内の前記側壁（３２）に搭載され、前記紫外線を受信し、前記開口部（１６）を通じて前記紫外線を反射するように形成および配置された、楕円面鏡（５２）と、
前記テスト領域（１８）から放出され前記開口部（１６）を通過する放射線を受信するように、前記筐体（１２）の前記天壁（３４）に搭載され前記内部（１４）に開口する、画像センサ（２６）と、
前記内部（１４）の前記天壁（３４）に搭載された第１の放物面鏡（４４）、および前記内部の前記底壁（３６）に搭載された第２の放物面鏡（４６）であって、前記テスト領域（１８）により放出された前記放射が前記第１の鏡（４４）から前記第２の鏡（４６）に反射され、前記第２の鏡（４６）から前記画像センサ（２６）に反射されるように、前記第１の放物面鏡（４４）が前記第２の放物面鏡（４６）に面する、前記第１の放物面鏡（４４）および前記第２の放物面鏡（４６）と、
信号を前記画像センサ（２６）から受信するように接続された画像プロセッサ（３０）であって、前記画像プロセッサ（３０）は前記信号に応答して前記テスト領域（１８）の熱劣化の存在または不存在を示すディスプレイ（６４）を有する、画像プロセッサ（３０）と、
を備える、システム。
【請求項１５】
合成物の熱劣化を測定するための方法であって、
主に紫外線を筐体（１２）の内部（１４）に放出するように発光ダイオード（２２）を作動するステップと、
前記筐体（１２）の前記内部（１４）からの前記紫外線を、前記筐体（１２）内の開口部（１６）を通じてテスト領域（１８）の部分に向け、前記テスト領域に可視光放射を放射させるステップと、
前記筐体（１２）に搭載され前記内部（１４）に開口する画像センサ（２６）により前記可視光放射を検出するステップと、
前記画像センサにより検出された可視光放射の性質を示す画像プロセッサ（３０）により前記画像センサからの信号を受信するステップと、
前記テスト領域（１８）の前記部分の熱劣化の存在または不存在を示す前記画像プロセッサにより受信された前記信号に応答するディスプレイ（６４）を提供するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、材料の非破壊検査のためのシステムおよび方法に関し、特に、合成物材料の熱劣化を検出し測定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機のような車両の構造要素は、カーボン・ファイバ強化プラスティック（ＣＦＲＰ）のような、増大する数の合成物材料から構成される。かかる合成物材料への熱損傷は、落雷、配線の電気的短絡、および過熱された構成要素を含む、幾つかの原因から生じうる。上昇された温度に長時間加熱すると、合成物材料はその所望の機械的特性の一部を失いうる。特に、かかる加熱は、合成物材料の機械的応力に耐える能力を低下させうる。
【０００３】
今日、任意の潜在的劣化を特定するために、合成物材料の非破壊検査がポータブルＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ）分光計で実施されているかかるポータブル装置は相対的に大きく、高価である。ＦＴＩＲ分光計は、酸化炭を未酸化の材料から容易に区別できるように、様々な化合物の選択的なＩＲ（赤外線）吸収を利用する。合成物材料の相対的に粗い一貫性は、一般には直径１ｍｍである検査領域の大きさが大きくばらつく可能性があるという結果につながる。これは、損傷の程度に関して信頼性できる結論に到達するために、統計的に有意な数の異なる近傍スポットについての測定を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかるＦＴＩＲ分光計は相対的に大きく高価である。さらに、それらのサイズは、到達が困難な領域内の合成物材料の検査に適していない。したがって、合成物の熱劣化を測定するための小さくポータブルなシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、製造し動作させるのに比較的安価である小型のハンドヘルド検出装置を利用する合成物の熱劣化を測定するためのシステムおよび方法に関する。１態様では、合成物の熱劣化を測定するためのシステムが、開口部がテストすべき当該合成物のテスト領域を内部に露出するように形成された当該内部を有する筐体と、主に紫外線を発する発光ダイオードであって、当該ダイオードは紫外線を当該開口部を通って当該内部へと向けるように当該筐体に搭載された、発行ダイオードと、当該開口部を介して当該内部に通過する当該テスト領域から発せられた放射線を受信するための、当該筐体に搭載され当該内部に対して開口する画像センサと、当該画像センサからの信号を受信するように接続された画像プロセッサであって、当該画像プロセッサは当該信号に応答して当該テスト領域の熱劣化の存在または不存在を決定する、画像プロセッサとを備えてもよい。
【０００６】
別の態様では、合成物の熱劣化を測定するためのシステムが、内部を形成する側壁、天壁および底壁を有する筐体であって、当該筐体はテストすべきサンプルを当該内部に露出するように形成された開口部を有する、筐体と、主に紫外線を発する発光ダイオードであって、当該ダイオードは紫外線を当該開口部を通って当該内部へと向けるように当該筐体の当該側壁内に設置され、当該発光ダイオードからの紫外線のみが当該内部に入れるハイパスフィルタを含む、発光ダイオードと、当該内部の側壁に搭載され、当該紫外線を受信し、当該開口部を通じて当該紫外線を反射するように形成され配置された楕円面鏡と、当該筐体の当該天壁に搭載され、当該開口部を通過する当該サンプルから発せられた放射線を受信するように当該内部に開口した画像センサと、当該内部の天壁に搭載された第１の放物面鏡と、当該内部の底壁に搭載された第２の放物面鏡と、当該画像センサからの信号を受信するように接続された画像センサであって、当該画像プロセッサは、当該信号に応答して当該サンプルの熱劣化の存在または不存在を示すディスプレイを有する、画像センサとを備えてもよい。当該第１の放物面鏡は、当該サンプルから発せられた放射線が当該第１の鏡から当該第２の鏡に反射され、当該第２の鏡から当該画像センサに反射されるように、当該第２の放物面鏡に面する。
【０００７】
さらに別の態様では、合成物の熱劣化を測定するための方法が、発光ダイオードを起動して主に紫外線を筐体の内部に放出するステップと、当該紫外線を当該筐体の内部から当該筐体内の開口部を通じて、当該サンプルの蛍光可視光放射を生成するようにサンプルの一部に向けるステップと、当該筐体に搭載され当該内部に対して開口する画像センサにより当該可視光放射を検出するステップと、当該画像センサにより検出された可視光放射の性質を示す当該画像センサからの信号を画像プロセッサにより受信するステップと、当該サンプルの一部の熱劣化の存在または不存在を示す当該画像プロセッサにより受信された信号に応答して表示を提供するステップとを含んでもよい。
【０００８】
開示した合成物の熱劣化を測定するためのシステムおよび方法の他の目的と利点は以下の説明、添付図面、および添付の特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】合成物の熱劣化を測定するためのシステムの１態様の略側面図である。
【図２】図１のシステムにより受信されるデータの表示の略図である。
【図３Ａ】データ点が可視光スペクトルの赤と緑、赤と青、および青と緑のセグメントの強度比である、比を計算する２つの方法を用いた、合成物材料の実際の試験試料の第１の側の蛍光放射の強度比と露出温度のグラフを示す図である。
【図３Ｂ】データ点が可視光スペクトルの赤と緑、赤と青、および青と緑のセグメントの強度比である、比を計算する２つの方法を用いた、合成物材料の実際の試験試料の第１の側の蛍光放射の強度比と露出温度のグラフを示す図である。
【図３Ｃ】データ点が可視光スペクトルの赤と緑、赤と青、および青と緑のセグメントの強度比である、比を計算する２つの方法を用いた、合成物材料の実際の試験試料の第１の側の蛍光放射の強度比と露出温度のグラフを示す図である。
【図４Ａ】データ点が可視光スペクトルの赤と緑、赤と青、および青と緑のセグメントの強度比である、比を計算する２つの方法を用いた、合成物材料の実際の試験試料の第２の反対側の蛍光放射の強度比と露出温度のグラフを示す図である。
【図４Ｂ】データ点が可視光スペクトルの赤と緑、赤と青、および青と緑のセグメントの強度比である、比を計算する２つの方法を用いた、合成物材料の実際の試験試料の第２の反対側の蛍光放射の強度比と露出温度のグラフを示す図である。
【図４Ｃ】データ点が可視光スペクトルの赤と緑、赤と青、および青と緑のセグメントの強度比である、比を計算する２つの方法を用いた、合成物材料の実際の試験試料の第２の反対側の蛍光放射の強度比と露出温度のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示すように、合成物の熱劣化を測定するためのシステムは、一般に１０で示され、内部１４を形成する筐体１２を含んでもよい。開口部１６は、テストすべき合成物２０のテスト領域１８を露出するように形成される。発光ダイオード（ＬＥＤ）２２が、電源２３により電力供給されてもよく、紫外線を発し、または主に紫外線を発する。発光ダイオード２２が、筐体１２に搭載され、紫外線を開口部１６に向けるために、紫外線を内部１４に側面開口部２４を通じて向けるように配向されてもよい。画像センサ２６は、筐体１２に搭載され、開口部１６を介して内部１４へ通過するテスト領域１８から発せられた放射線２８を受信するように内部１４に開口する。画像プロセッサ３０が、画像センサ２６からの信号を受信するように接続されてもよい。下で詳細に説明するように、当該画像プロセッサが、画像センサ２６からの信号に応答してテスト領域１８の熱劣化の存在または不存在を決定してもよい。
【００１１】
１実施形態では、筐体１２が、側壁３２、当該側壁に取り付けられた上壁３４、および当該側壁に取り付けられた下壁３６を備えてもよい。側壁３２が一般に円筒形であってもよく、上壁３４および下壁３６が円盤形であってもよく、直径が当該側壁と一致してもよい。当該側壁が、ダイオード２２を受ける側面開口部２４を備えてもよい。側壁３２、上壁３４、および下壁３６が筐体１２の内部１４を定義するように結合してもよい。発光ダイオード２２が、側壁３２に取り付けられるかまたは搭載された筐体３８内に設置されてもよい。画像センサ２６を上壁３４内に形成されたくぼみ４０に設置してもよい。開口部１６を下壁３６内に形成してもよい。
【００１２】
１実施形態では、筐体１２が、内部１４に配置された第１の反射面４２を含んでもよい。第１の反射面４２が、テスト領域１８から発せられた放射線２８を受信し、当該テスト領域から画像センサ２６へ発せられるかまたは蛍光される放射線を反射するように形成し配置してもよい。また、当該実施形態において、第１の反射面４２が、上壁３４に搭載された第１の放物面鏡４４、および下壁３６に搭載された第２の放物面鏡４６を含んでもよい。第１の放物面鏡４４および第２の放物面鏡４６を、第１の放物面鏡が、テスト領域１８から発せられるかまたは蛍光される放射線２８を受信し、当該テスト領域から第２の放物面鏡４６へ発せられた放射線を反射するように、形成し配置してもよい。第２の放物面鏡が、テスト領域１８から発せられ第１の放物面鏡４４から画像センサ２６に反射された放射線２８を反射するように形成され配置されてもよい。１実施形態では、第１の放物面鏡４４および第２の放物面鏡４６が互いに向き合ってもよく、さらに他の実施形態では、共通中心軸上に配置され互いと並行であってもよい。
【００１３】
システム１０が、筐体１２の内部１４内に設置され、発光ダイオード２２から紫外線５０を受信するように配置された第２の反射面４８を備えてもよい。第２の反射面４８を、紫外線５０を筐体１２内の開口部１６に反映するように配置してもよい。これはテストすべき合成物２０のテスト領域１８に影響を及ぼす。１実施形態では、第２の反射面４８が楕円面鏡５２を含んでもよい。楕円面鏡５２をホルダ５４に取り付けるか、またはホルダ５４に搭載してもよい。ホルダ５４を筐体１２の側壁３２に取り付けてもよい。また１実施形態では、第２の反射面４８、楕円面鏡５２およびホルダ５４をそれぞれ、筐体１２の内部１４内の第１の放物面鏡４４と第２の放物面鏡４６の間に配置してもよい。
【００１４】
システム１０をまた、筐体１２内、特に側壁３２内の開口部２４内に配置できるハイパスフィルタ５６を備えてもよい。ハイパスフィルタ５６が、ＬＥＤ２２からの主に紫外線５０の紫外線成分のみが当該ハイパスフィルタを通過し筐体１２の内部１４に入ることを許可するように選択されてもよい。ＬＥＤ２２が、ＬＥＤ２２により発せられた主に紫外線５０をフォーカスするように形成され配置された統合型ボール・レンズ５８を備えてもよい。主な紫外線５０を、ボール・レンズ５８により楕円面鏡５２の第１の焦点にフォーカスしてもよく、それを、底壁３６内の開口部１６を通じて当該楕円面鏡の第２の焦点に反射してもよく、そこに、テストすべき合成物２０のテスト領域１８が配置される。
【００１５】
システム１０が、可視光放射線２８が通過できるが紫外線をブロックするように選択された紫外線遮断フィルタ６１を備えてもよい。紫外線遮断フィルタ６１が、可視光放射線２８のみが当該筐体の内部１４から画像センサ２６に到達するように筐体１２に搭載されてもよい。１実施形態では、第１の放物面鏡４４が円形のくぼみ６３を含んでもよく、紫外線遮断フィルタ６１が、画像センサ２６に直接隣接する当該くぼみ内に適合するように形成されてもよい。１実施形態では、画像センサ２６がデジタル・カメラ６２であってもよい。同様に、１実施形態では、第２の放物面鏡４６が、開口部１６を筐体１２の内部１４に接続する円形の通路６５を備えてもよい。
【００１６】
また、１実施形態では、画像プロセッサ３０が、ハンドヘルドタブレットコンピュータのようなラップトップコンピュータおよびモバイル・デバイスにロードされたソフトウェアから選択され、または、当該ソフトウェアにより動作されてもよい。諸実施形態では、当該ラップトップコンピュータまたはモバイル・デバイスはまた、ＬＥＤ用の電源２３を含んでもよい（図１）。画像センサ２６と画像プロセッサ３０の間の接続がハードワイヤードまたは無線であってもよい。画像プロセッサ３０が、赤および緑、赤および青、および青および緑から選択された２つの色のテスト領域１８から発せられた放射線２８の色強度の比を比較するようにプログラムしてもよい。画像プロセッサ３０が、当該格納された値に対する当該比の比較に応じて、テスト領域１８の熱劣化の存在または不存在を示すディスプレイ６４を含んでもよい。
【００１７】
システム１０を、紫外線ＬＥＤ２２を活性化することによって動作してもよい。紫外線ＬＥＤ２２は、ハイパスフィルタ５６を介して筐体１２の内部１４に紫外線５０を発する。紫外線５０は楕円面鏡５２により円形の通路６５および開口部１６を介して下方に反射される。開口部１６は合成物材料２０のテスト領域１８に接する。この照射により、テスト領域１８内の合成物材料２０に可視光範囲で蛍光させてもよく、第１のパラボラ反射鏡４４により第２のパラボラ反射鏡４６へ反射され、紫外線遮断フィルタ６１を通じて第２のパラボラ反射鏡４６から画像センサ２６に上方に反射される放射線２８を可視光範囲で発する。画像センサ２６の画素はテスト領域１８から発せられた可視光放射線２８を受信する。画像センサ２６がデジタル・カメラ６２であってもよい。
【００１８】
図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃ、および４Ａ、４Ｂ、および４Ｃは、プラスティック材料で強化した合成物カーボン・ファイバの８個の異なる試料に対する可視光放射線２８の異なる色に対する、開示したシステム１０の試験の結果を示す。当該試験は画像センサ２６により受信された放射線２８の強度を測定し、当該試験において画像センサ２６はデジタル・カメラ６２である。当該試料の各々はテスト領域１８（図１）を表す。図３Ａ乃至３Ｃは、当該８個の試料の各々の上の４個のランダムな点で取得した第１の側の取得された結果であり、図４Ａ乃至４Ｃは、４個のランダムな点でそれぞれ取得した同じ８個の試料の第２の側または反対側で取得した結果である。当該８個の試料の各々は同じ１時間の間隔で異なる温度に加熱されている。当該８個の試料が加熱された温度は２５°Ｆの増分で３７５°Ｆから５５０°Ｆの範囲である。
【００１９】
開示したシステム１０を用いた合成物材料の試験試料から発せられる色の強度は、当該試験試料の温度と熱劣化暴露の期間とともに変化しうる。図３Ａ乃至３Ｃおよび４Ａ乃至４Ｃはそれぞれ、画像プロセッサ３０により、画像センサ２６により受信された信号から生成された画像ファイルを示す。当該信号を、当該画像プロセッサ内のソフトウェアによって３つの行列、即ち、赤、緑、および青に変換してもよい。各行列の要素は、赤、緑、および青色に対する特定の画素の強度を表示してもよい。整列および励起光の変動性を回避するために、赤／緑、赤／青、および青／緑の比が計算されており、したがって、当該比を、整列、発光ダイオード２２の強度、利得、またはカメラ６２による暴露時間に対して鈍感にさせてある。各グラフのｘ軸または水平軸上には、テスト領域１８を表す、合成物材料の試験試料の一方の温度がプロットされている。ｙ軸または垂直軸には、色の強度の比が温度に対して示されている。カメラ６２は、ＬＥＤ２２がオフにされたときでも何らかの強度を読み取ることができる。かかるケースでは、その強度が測定され、当該ＬＥＤがオンにされたときに取得された読取値から差し引かれる。
【００２０】
図３Ａでは、破線により接続された小さなダイヤモンド形のデータ点６６は、３７５°Ｆ、４００°Ｆ、４２５°Ｆ、４５０°Ｆ、４７５°Ｆ、５００°Ｆ、５２５°Ｆ、および５５０°Ｆに１時間露出した後の、８個の試験試料からの赤可視光強度と緑可視光強度の比を表す。当該小さなダイヤモンド形のデータ点６６により表されたデータ点は、当該強度を画素ごとに比演算し、次いでデジタル・カメラ画像全体にわたって平均比を計算することによって第１の方法を用いて計算される。実線により接続された図３Ａ内の大きな正方形６８により表したデータ点は、第２の方法を用いた、当該８個の試料の同一の温度と時間間隔に対する赤可視光強度と緑可視光強度の比を表す。第２の方法では、当該比は、赤可視光および緑可視光に対してデジタル・カメラ６２の全ての画素にわたる色強度の平均を最初に取り、次いで当該２つの平均値の比を計算することによって計算される。
【００２１】
図３Ｂでは、データ点は、同一の温度値に対する、赤可視光強度と青可視光強度の比に関してプロットされている。小さなダイヤモンド形のデータ点１６６は、当該強度を画素ごとに比演算し、次いでデジタル・カメラ画像全体にわたって平均比を計算する第１の方法を用いた赤の強度と青の強度を表し、大きな正方形１６８は、２５°Ｆの増分で３７５°Ｆから５５０°Ｆにわたる温度に加熱された８個の試料の各々に対して、赤から青に対する全ての画素にわたる色強度の平均を取り、次いで、当該２つの平均値の比を計算する第２の方法を用いた赤と青の強度の比を表す。同様に、図３Ｃは、小さなダイヤモンド２６６により表した第１の比演算方法を用い、大きな正方形２６８により表した第２の比演算方法を用いて当該８個のサンプルに対して青から緑の強度についてプロットされたデータ点を示す。図４Ａは、小さなダイヤモンド３６６および大きな正方形３６８により表した第１の比演算方法を用い、第２の比演算方法を用いて当該８個のサンプルの第２の側または反対側に対して赤から緑の強度についてプロットされたデータ点を示す。図４Ｂは、小さなダイヤモンド４６６、および大きな正方形４６８により表した第１の比演算方法を用い、第２の比演算方法を用いて当該８個のサンプルの第２の側または反対側に対して赤から青の強度についてプロットしたデータ点を示し、図４Ｃは、小さなダイヤモンド５６６、および大きな正方形５６８により表した第１の比演算方法を用い、第２の比演算方法を用いて当該８個のサンプルの第２の側または反対側に対して青から緑の強度についてプロットされたデータ点を示す。
【００２２】
有用なデータを、温度に関する連続的な増加または減少を示すグラフのデータから取得してもよい。したがって、図３Ｂおよび４Ｂのグラフが、測定されている特定の合成物材料２０が加熱により損傷を受けているかまたは劣化しているかを判定するのに最も有用であってもよい。図３Ｂに関して、ｘ軸上のＡにおいてほぼ４５０°Ｆの温度で強度が顕著に減少している。同様に、図４Ｂで、ｘ軸の約４５０°Ｆで開始して、強度が顕著に増大している。その温度および時間間隔を、合成物材料の熱劣化に影響を及ぼすのに重大であると考えてもよい。したがって、かかる比の値を、画像プロセッサ３０に格納し、テスト領域１８で行った試験と比較してもよい。当該強度を測定し前述の比を計算することで、暴露温度を画像プロセッサ３０（図１）により逆計算してもよい。他種の合成物材料は、異なる時間と温度の組合せで劣化することがあり、異なる比により示され、同様に画像プロセッサ３０に格納してもよい。
【００２３】
図２に示すように、ディスプレイ６４が、ハードウェアまたはコンピュータディスプレイスクリーン上の仮想スクリーンの何れかとして図面に示されたスクリーンを含んでもよく、それを動作させるための適切なソフトウェアを含んでもよい。ディスプレイ６４が、以前に保存した画像を左フレーム７２にロードするために「画像ロード」と記したタッチスクリーンまたは仮想ボタン７０を含んでもよい。「ライブ画像」と記した仮想ボタンまたは実際のボタン７４が、左フレーム７２を、筐体１２内に搭載された画像センサ２６からのライブ画像に切り替えてもよい。「ＳＮＡＰ画像」と記した実際のボタンまたは仮想ボタン７６は、画像センサ２６を起動して、スナップショットをテスト領域１８のライブ画像から取得し、それを左フレーム７２に置く。図２では、左フレームに示した画像７８がかかるライブ画像であってもよい。「ＳＡＶＥ画像」と記した実際のボタンまたは仮想ボタン８０を起動して、スナップショット画像７８をディスクまたは他の不揮発性記憶またはメモリに保存してもよい。
【００２４】
ディスプレイ６４の右フレーム８２は処理した画像８４を表示してもよく、当該画像が、ライブ画像のものではなくスナップショットを取得したまたはロードされた画像の温度分布の形をとってもよい。ディスプレイ６４がまた、赤、緑、および青に対して過度に暴露された画素の割合を別々に示しうるアナログ・デジタルの飽和または露出過多警告８６を含んでもよい。赤、青、および緑のテキスト・ボックス８８が、スナップショットを取得されたおよびロードされた画像内の赤、緑、および青色の平均値を表示してもよく、ボックス９０が、赤と緑の比、赤と青の比、および青と緑の比を表示してもよく、対応する比を表示してもよい。「ＳＥＴＵＰ」と記した仮想ボタンまたは実際のボタン９２が、画像センサ２６に対するカメラ設定へのアクセスを有するセットアップウィンドウを開いてもよく、ディスプレイ６４のフォルダ選択および他の特徴に保存してもよい。温度分布８２が、開発されたモデルを使用して、各画素の温度を割り当て、カラー・コード化してもよい。
【００２５】
したがって、諸実施形態では、ディスプレイ６４が、赤／緑、赤／青、または青／緑の何れかの比が格納された値より小さいかまたは格納された値より大きい場合、温度分布８２上で画像８４の適切なカラー・コード化によって熱劣化を示してもよい。１実施形態では、画像プロセッサ２６がテスト領域１８の熱劣化を検出した場合、ディスプレイ６４が色９４領域のような第１のインジケータを起動してもよく、当該画像プロセッサが当該テスト領域の一部で熱劣化を検出しなかった場合、ディスプレイ６４が第２のインジケータ９６を起動してもよい。諸実施形態では、画像プロセッサ２６が、第１の色９６を熱劣化の無い領域に割り当て、第２の色９４をテスト領域１８内の熱劣化の領域に割り当ててもよい。図２に示すように、ディスプレイ６４が、熱劣化９６のない領域は第１の色であり熱劣化９４の領域は第２の色であるテスト領域１８の合成物画像をウィンドウ８２に表示してもよい。
【００２６】
合成物の熱劣化を測定するためのシステム１０内で具体化された方法が、発光ダイオード２２を起動して主に紫外線５０を筐体１２の内部１４に発するステップを含んでもよい。紫外線５０を、楕円面鏡５２により筐体１２の内部１４から当該筐体内の開口部１６を通じて、テストすべき合成物２０の当該材料のテスト領域１８に向けてもよい。この紫外線が、合成物材料２０に可視光放射線２８を発せさせてもよい。可視光放射線２８を、先ず第１の放物面鏡４４から第２の放物面鏡４６に反射し、第２の放物面鏡から紫外線フィルタ６１を通じて画像センサ２６に反射してもよい。画像センサ２６は、当該可視光放射を検出し、赤、青、および緑の色における当該放射の強度に対応する信号を生成する。当該信号を、合成物２０のテスト領域１８の熱劣化の存在または不存在を示すディスプレイ６４に対して画像プロセッサ３０により処理してもよい。
【００２７】
本明細書で説明した合成物の熱劣化を測定するためのシステム１０および方法を、小さくハンドヘルドである筐体１２内で提供してもよい。画像プロセッサ３０が同様に、コンパクトかつポータブルであってもよく、ラップトップ、ハンドヘルド装置、またはタブレットの形であってもよい。ディスプレイ６４が、合成物材料２０の熱劣化の存在の、高速かつ容易に認識可能な指示を提供してもよい。
【００２８】
さらに、本開示は以下の項に従う実施形態を含む。
【００２９】
項１．合成物の熱劣化を測定するためのシステムであって、
開口部がテストすべき当該合成物のテスト領域を内部に露出するように形成された当該内部を有する筐体と、
主に紫外線を発する発光ダイオードであって、当該ダイオードは、紫外線を当該開口部を介して当該内部に向けるように当該筐体に搭載された、当該ダイオードと、
当該開口部を介して当該内部に通過する当該テスト領域から発せられた放射線を受信するための当該筐体に搭載され当該内部に対して開口する画像センサと、
当該画像センサからの信号を受信するように接続された画像プロセッサであって、当該画像プロセッサは当該信号に応答して当該テスト領域の熱劣化の存在または不存在を決定する、画像プロセッサと、
を備える、システム。
【００３０】
項２．当該筐体は、側壁、当該側壁に取り付けられた上壁、および当該側壁に取り付けられた下壁を含み、当該側壁、当該上壁および当該下壁は当該筐体の内部を定義する、項１に記載のシステム。
【００３１】
項３．当該発光ダイオードは当該側壁内に搭載され、当該画像センサは当該上壁内に搭載され、当該開口部は当該下壁内で形成される、項２に記載のシステム。
【００３２】
項４．当該筐体は、当該テスト領域から発せられた当該放射線を受信し、当該テスト領域から発せられた当該放射を当該画像センサに反射するように形成および配置された、当該内部に配置された第１の反射面を含む、項３に記載のシステム。
【００３３】
項５．第１の反射面は、当該上壁に搭載された第１の放物面鏡と当該下壁に搭載された第２の放物面鏡とを含み、第１のおよび第２の放物面鏡は、第１の放物面鏡が当該テスト領域から発せられた当該放射線を受信し、当該テスト領域から発せられた当該放射を第２の放物面鏡に反射するように形成され配置され、第２の放物面鏡は、第１の放物面鏡または当該テスト領域から発せられた当該放射を当該画像センサに反射するように形成および配置される、項４に記載のシステム。
【００３４】
項６．当該内部に設置され、紫外線を当該発光ダイオードから受信し紫外線を当該筐体内の当該開口部に反射するように配置された、第２の反射面をさらに備える、項３に記載のシステム。
【００３５】
項７．第２の反射面は楕円面鏡を含む、項６に記載のシステム。
【００３６】
項８．当該楕円面鏡は当該側壁に取り付けられたホルダに取り付けられた、項７に記載のシステム。
【００３７】
項９．当該筐体内に設置されたハイパスフィルタをさらに備え、当該ハイパスフィルタは、当該主要な紫外線の紫外線成分のみが当該発光ダイオードから当該ハイパスフィルタを通過し当該内部に入ることを許可する、項１に記載のシステム。
【００３８】
項１０．当該発光ダイオードは、当該発光ダイオードにより発せられた当該主要な紫外線をフォーカスするためのボール・レンズを備える、項９に記載のシステム。
【００３９】
項１１．可視光放射を通過させる紫外線フィルタをさらに備え、紫外線フィルタは、可視光放射のみが当該内部から当該画像センサに到達するように当該筐体に搭載される、項１に記載のシステム。
【００４０】
項１２．当該画像センサはデジタル・カメラである、項１に記載のシステム。
【００４１】
項１３．当該画像プロセッサは、ラップトップコンピュータおよびモバイル・デバイスから選択される、項１に記載のシステム。
【００４２】
項１４．当該画像プロセッサは、赤および緑、赤および青、および青および緑から選択された２つの色の当該テスト領域から発せられた当該放射の色強度の比を比較し、当該比を格納された値と比較するようにプログラムされ、当該画像プロセッサは、当該比と当該格納された値の当該比較に依存して当該テスト領域内の熱劣化の存在または不存在を示すディスプレイを含む、項１に記載のシステム。
【００４３】
項１５．当該比が当該格納された値より小さいこと、当該格納された値より大きいことから選択される場合、当該ディスプレイが熱劣化を示す、項１４に記載のシステム。
【００４４】
項１６．当該画像プロセッサが当該テスト領域の熱劣化を検出した場合、当該ディスプレイは第１のインジケータを起動し、当該画像プロセッサが当該テスト領域の熱劣化を検出しない場合、当該ディスプレイは第２のインジケータを起動する、項１５に記載のシステム。
【００４５】
項１７．当該画像プロセッサは、第１の色を熱劣化の無い領域に割り当て、第２の色を熱劣化の領域に割り当てる、項１５に記載のシステム。
【００４６】
項１８．当該ディスプレイは、熱劣化のない領域が第１の色で色付けられ、熱劣化の領域が第２の色で色付けられる当該テスト領域の合成物画像を表示する、項１７に記載のシステム。
【００４７】
項１９．合成物の熱劣化を測定するためのシステムであって、
内部を形成する側壁、天壁および底壁を有する、内部を有する筐体であって、当該筐体は、テストすべきテスト領域を当該内部に露出するように形成された開口部を有する、筐体と、
主に紫外線を発する発光ダイオードであって、当該ダイオードは、紫外線を当該開口部を介して当該内部に向けるように当該筐体の当該側壁内に設置され、当該発光ダイオードからの紫外線のみが当該内部に入れるハイパスフィルタを備える、発光ダイオードと、
当該内部の側壁に搭載され、紫外線を受信し、当該開口部を通じて紫外線を反射するように形成され配置された楕円面鏡と、
当該筐体の当該天壁に搭載され、当該テスト領域から発せられ当該開口部を通過する放射線を受信するように当該内部に開口する、画像センサと、
当該内部の天壁に搭載された第１の放物面鏡、および当該内部の底壁に搭載された第２の放物面鏡であって、第１の放物面鏡は、当該テスト領域により放出された当該放射が第１の鏡から第２の鏡に反射され、第２の鏡から当該画像センサに反射されるように第２の放物面鏡に面する、第１の放物面鏡および第２の放物面鏡と、
当該画像センサからの信号を受信するように接続された画像プロセッサであって、当該画像プロセッサは、当該信号に応答して当該テスト領域の熱劣化の存在または不存在を示すディスプレイを有する、画像プロセッサと、
を備える、システム。
【００４８】
項２０．発光ダイオードを起動して主に紫外線を筐体の内部に放出するステップと、
紫外線を当該筐体の内部から当該筐体内の開口部を通じてテスト領域の部分に向けて、当該テスト領域に可視光放射を放射させるステップと、
当該筐体に搭載され当該内部に対して開口する画像センサにより当該可視光放射を検出するステップと、
当該画像センサにより検出された可視光放射の性質を示す当該画像センサからの信号を画像プロセッサにより受信するステップと、
当該テスト領域の当該部分の熱劣化の存在または不存在を示す当該画像プロセッサにより受信された信号に応答して表示を提供するステップと、
を含む、合成物の熱劣化を測定するための方法。
【００４９】
本明細書開示した合成物の熱劣化を測定するためのシステムと方法は当該方法とシステムの好適な実施形態を構成するが、本開示の範囲はこれらの厳密な方法とシステムには限定されず、添付の特許請求の範囲から逸脱しない変更をそこに加えてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
７０  画像ロード
７４  ライブ画像
７６  スナップ画像
８０  画像保存
８６  露出過多警告
９２  セットアップ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【外国語明細書】
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