JP5007978B2 - 構造体の欠陥を検知するための方法及びシステム - Google Patents
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Description
構造体としては、欠陥検知を行う対象となるものであれば種々のものが採用できるが、本発明に係る欠陥検知方法及び欠陥検知システムは、後述するように、構造体から得られる歪みエネルギーが僅かな場合であっても、これを感度の高い発光粒子によって受け取って発光することができることから、歪みが小さい構造体、例えば、金属、セラミック、プラスチック、ガラス、繊維強化炭素材料といったものに対して好適に用いることができる。
図1は、本実施形態におけるシステムの一部を示した図である。本システムは、欠陥検知対象である構造体2の表面(図中の2A)に発光膜1が形成されている。
図2は、本実施形態における欠陥検知システムの構成を示した図である。
図1の構造体2に相当するものとして、縦100mm×横25mm×厚さ3mmのステンレス板(以下、構造体2と記載する)を用いた。
図1の構造体2に相当するものとして、縦125mm×横25mm×厚さ3mmのアルミニウム板(以下、構造体2と記載する)を用いた。
歪みゲージ100は、線状傷及び面状傷9から3mm離れた位置に貼り付けた。歪みゲージ100は、欠陥の周辺のひずみ状態を検証するために設けた。
本実施例では、実施例2と同じ構造体及び発光膜を用いて、最大荷重を13.5kN(180MPa)とした。荷重速度は、毎秒6.75kNとした。そのデータを、図9に示す。
(1)点状欠陥
上述した衝撃波の発生による欠陥検知を以下の通り行なった。
上記では、点状欠陥の検知を実証したが、以下では、線状欠陥の検知を実証する。
図13(a)は、構造体2としてコンクリート片を用いた場合の欠陥検知システムの概要を示した図である。直方体のコンクリート片16を、図13(a)に示すように、4点曲げのように両端を支えて上から力をかけて歪ませた。図13(a)に見えるコンクリート片16の面に、発光膜を付着させた。本実施例で用いた発光膜も、実施例1と同じ材料の塗布液を用いて、実施例1と同じ方法によって、コンクリート片16の他方の面に厚さ10μmの発光膜を形成した。塗布液の作製方法、及び塗布方法は、実施例1と同じである。また、当該発光膜の対向側に撮像手段として動画撮影できるカメラが備えられている(不図示)。本実施例では、長さ5cm、幅1cm、高さ0.5cmのコンクリート片16を用いた。コンクリート片16は、長年、外部環境に曝されていたものであり、橋梁構造の一部であったものである。また、本実施例の場合も、図13(a)のコンクリート片16の下面に歪みゲージを取り付けた。図13(b)は、コンクリート片16に加えられた荷重と、歪みゲージで計測した歪みとを時間を追って表したグラフである。図13(b)から、歪みの変化傾向は荷重のそれと一致していることがわかる。
1a 発光粒子
1b 樹脂材料
2 構造体
2A 構造体の表面
2B 構造体の裏面
2C 欠陥
3 カメラ(光電変換手段、動画撮像手段)
4 画像処理装置
5 表示装置
6 記録装置
9 線状傷及び面状傷(欠陥)
10 システム
10´ システム
11 支持台
12 ハンマー(衝撃手段)
12a 柄
12b 本体部
13 支点
14 孔(点状欠陥)
15 ノッチ(線状欠陥)
16 コンクリート片
Claims (13)
- 構造体の表面側からは視認できない該構造体の内部及び/または裏面にある欠陥を、該表面側から検知する方法であって、
歪みエネルギーを受けて発光するとともに、該歪みエネルギー密度の変化の大きさに比例した発光強度で発光する発光粒子であって、上記発光粒子として発光に比例する歪みエネルギー密度が2000J/m 3 以上である当該発光粒子を含有した発光膜を、上記発光粒子と引張せん断接着強度が20Mpa以上である樹脂材料との混合物を上記構造体の上記表面の少なくとも一部分に塗着させて形成し、
上記構造体に歪みの変化を生じさせた状態で、上記発光膜の光に基づいて、上記裏面及び上記内部に在る欠陥を検知することを特徴とする欠陥検知方法。 - 上記発光膜を、樹脂材料と上記発光粒子との混合物からなるフィルムを予め作成し、該フィルムを、上記一部分に貼り付けて形成することを特徴とする請求項1に記載の欠陥検知方法。
- 上記発光膜の光を、受光手段によって受光することを特徴とする請求項1または2に記載の欠陥検知方法。
- 上記発光膜の光を、光電変換手段によって受光することを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の欠陥検知方法。
- 上記発光膜の表面を動画撮影する撮像手段によって、上記発光膜の光を検出することを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の欠陥検知方法。
- 上記構造体は、中空構造体であることを特徴とする請求項1から5までの何れか1項に記載の欠陥検知方法。
- 上記構造体は、金属、セラミック、プラスチック、ガラスまたはコンクリートであることを特徴とする請求項1から6までの何れか1項に記載の欠陥検知方法。
- 上記構造体に衝撃を与えて衝撃波を発生させることによって、当該構造体に歪みの変化を生じさせた状態を実現することを特徴とする請求項1から7までの何れか1項に記載の欠陥検知方法。
- 歪みエネルギーを受けて発光するとともに、該歪みエネルギー密度の変化の大きさに比例した発光強度で発光する発光粒子であって、上記発光粒子として発光に比例する歪みエネルギー密度が2000J/m 3 以上である当該発光粒子を含有した発光膜を、上記発光粒子と引張せん断接着強度が20Mpa以上である樹脂材料との混合物を表裏面を有する構造体の該表面の少なくとも一部分に塗着させて形成して、上記発光膜を用いて構造体内部及び該裏面に在る欠陥を検知するシステム。
- 歪みエネルギーを受けて発光するとともに、該歪みエネルギー密度の変化の大きさに比例した発光強度で発光する発光粒子であって、上記発光粒子として発光に比例する歪みエネルギー密度が2000J/m 3 以上である当該発光粒子を含有した発光膜を、上記発光粒子と引張せん断接着強度が20Mpa以上である樹脂材料との混合物を表裏面を有する構造体の該表面の少なくとも一部分に塗着させて形成して、上記発光膜を用いて構造体内部及び該裏面に在る欠陥を検知するシステムであって、
上記発光膜の光を受光して光電変換する光電変換手段と、
上記光電変換手段によって生成される電気信号に基づいて、上記発光膜の発光強度を表示する表示手段とを備えていることを特徴とするシステム。 - 上記光電変換手段は、上記発光膜の表面を動画撮影する動画撮影手段であり、
上記システムは、さらに、上記動画撮影手段によって動画撮影された画像データを画像処理する画像処理手段を備えていることを特徴とする請求項10に記載のシステム。 - 上記歪みエネルギーを生じさせるために上記構造体に衝撃を与えて衝撃波を発生させる手段を、更に備えていることを特徴とする請求項10または11に記載のシステム。
- 上記構造体に衝撃を与えて衝撃波を発生させる手段は、上記構造体を衝打する衝打手段であることを特徴とする請求項12に記載のシステム。
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