JP5161630B2

JP5161630B2 - 検査方法

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Publication number: JP5161630B2
Application number: JP2008089530A
Authority: JP
Inventors: 正剛東; 精一川浪; 是木村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009244021A

Description

本発明は赤外線検出手段と加熱手段とを用いて検査対象物の表面近傍に亀裂等の欠陥が生じているか否かを検査する検査方法に関する。

機器類などの検査対象物の健全性評価のために、染色浸透探傷法（ＰＴ）、磁粉探傷法（ＭＴ）、渦電流探傷法（ＥＣＴ）、超音波探傷法（ＵＴ）等の検査方法によって、前記検査対象物の検査が行われている。しかし、これらの検査方法は検査対象物に接触して検査をする方法であるため、検査対象物の表面状態（温度、粗さ、形状）等によっては、当該検査対象物の検査への適用が困難な場合がある。

一方、検査対象物の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）等で計測することによって、検査対象物の表面近傍の欠陥（亀裂等）を検出する方法も広く知られている。また、赤外線検出装置（検出素子）で検査対象物の表面温度を計測する際に、当該検査対象物の表面を加熱又は冷却することによって検出性能の向上を図る方法も広く知られており、この場合の加熱手段としてはレーザー、ランプ、ヒーター等が知られている。

そして、加熱手段としてレーザーを用いることにより、検査対象物の表面に非接触で欠陥検査を行うことができる、フォトサーマルカメラと呼ばれる検査装置が存在する。この検査装置では赤外線検出装置（検出素子）とレーザービームが検査対象物の表面上を走査する。このときにレーザービームを検査対象物の表面に照射することにより、検査対象物の表面を加熱し、赤外線検出装置（検出素子）ではレーザーよって加熱された検査対象物の表面温度（表面からの輻射熱）を計測する。かくして検査対象物の表面温度データ（温度分布データ）が得られ、この表面温度データに基づいて検査対象物の表面近傍の欠陥（亀裂等）を検出することができる。

そして更には、赤外線検出装置（検出素子）とレーザーの走査を往復させることにより（即ち前進走査と後進走査を行うことにより）、前進走査データである第１の表面温度データと、後進走査データである第２の表面温度データとを得た後、前記第２の表面温度データから前記第１の表面温度データを減算して第３の表面温度データを得ることにより、検査対象物の表面付着物や汚れなどのノイズ要因に起因するノイズ信号を低減させるという工夫もなされている（図３（ａ）及び図４（ａ）参照：詳細後述）。

特開平４−３３１３６０号公報

しかしながら、上記従来の減算による検査方法では、検査対象物の表面状態（荒さ、汚れ、付着物、濡れ等の状態）によってはノイズ信号を十分に低減することがでずに欠陥検知信号とノイズ信号を明確に区別することが困難な場合があった。この場合には、検査対象物の表面近傍に欠陥（亀裂等）があっても、当該欠陥を確実に検出することが困難である。

従って本発明は上記の事情に鑑み、検査対象物の表面状態によらず、表面温度データに含まれている欠陥検知信号とノイズ信号の区別を明確することでき、確実に欠陥（亀裂等）を検出することができる検査方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の検査方法は、赤外線検出手段と加熱手段とを用いて検査対象物の表面上を走査することにより、前記検査対象物の表面近傍を検査する検査方法において、
前記加熱手段で前記検査対象物の表面を加熱せずに、前記赤外線検出手段で前記検査対象物の表面温度を計測して、加熱前の第１の表面温度データを得る第１の走査を行い、
この第１の表面温度データに応じて、温度の高い走査位置では前記加熱手段の出力を下げ、温度の低い走査位置では前記加熱手段の出力を上げるように前記加熱手段の出力を変化させつつ、前記加熱手段で前記検査対象物の表面を加熱しながら、この検査対象物の表面温度を前記赤外線検出手段で計測して、加熱後の第２の表面温度データを得る第２の走査を行うことを特徴とする。

本発明の検査方法によれば、赤外線検出手段と加熱手段とを用いて検査対象物の表面上を走査することにより、前記検査対象物の表面近傍を検査する検査方法において、前記加熱手段で前記検査対象物の表面を加熱せずに、前記赤外線検出手段で前記検査対象物の表面温度を計測して、加熱前の第１の表面温度データを得る第１の走査を行い、この第１の表面温度データに応じて、温度の高い走査位置では前記加熱手段の出力を下げ、温度の低い走査位置では前記加熱手段の出力を上げるように前記加熱手段の出力を変化させつつ、前記加熱手段で前記検査対象物の表面を加熱しながら、この検査対象物の表面温度を前記赤外線検出手段で計測して、加熱後の第２の表面温度データを得る第２の走査を行うことを特徴としているため、検査対象物の表面に欠陥（亀裂等）と、付着物や汚れなどのノイズ要因とがあっても、第２の表面温度データでは、ノイズ信号が十分に低減され、欠陥検知信号とノイズ信号との区別が明確になる。従って、例えば所定の閾値と第２の表面温度データとを比較し、第２の表面温度データに前記閾値以上の信号が含まれているか否かを判定することによって、確実に第２の表面温度データに欠陥（亀裂等）に起因する欠陥検知信号が含まれていると判断することができる。即ち、欠陥（亀裂等）を確実に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

＜参考例１及び実施の形態例＞
図１は本発明の参考例１及び実施の形態例に係る検査方法を実施するための検査装置の概要を示す図、図２は前記検査方法の説明図であって、（ａ）には信号処理内容のイメージ図を示し、（ｂ）には信号処理内容を示す波形図を示す。

図１に示す表面検査装置はフォトサーマルカメラと呼ばれる装置であり、赤外線検出手段としての赤外線検出装置（検出素子）１と、加熱手段としてのレーザー２と、信号処理装置３と、図示しないアクチュエータとを備えている。この表面検査装置のハード的な構成自体は従来のものと同様である。赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２は機器類などの検査対象物４に非接触で対向して配置され、アクチュエータに駆動されて図１中に矢印で示す如く往復移動することにより、検査対象物４の表面４ａ上を往復走査すること（前進走査Ｆと後進走査Ｂとを行うこと）ができるようになっている。図１には検査対象物４の表面４ａに欠陥（亀裂等）６が生じている状態を示している。なお、往復走査（前進走査Ｆ，後進走査Ｂ）を行う際、図示例の如く赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２を直線的に移動させるのではなく、赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２を回動軸回りに回動させる（即ち首振り動作をさせる）ようにしてもよい。

走査時にレーザー２ではレーザービーム２ａを出射し、このレーザービーム２ａが反射ミラー５ａ，５ｂを介して検査対象物４の表面ａに照射されることより、当該表面４ａが加熱される。走査時に赤外線検出装置（検出素子）１では検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を計測して、表面温度データ（表面温度分布データ）を得る。そして、信号処理装置３では赤外線検出装置（検出素子）１によって得られた表面温度データを処理して、当該表面温度データに含まれる欠陥検知信号とノイズ信号とが明確に区別できるようにして、欠陥６を検出する。

この検査方法を図２に基づいて詳述する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の走査である前進走査Ｆを行って、加熱前データである第１の表面温度データＤ１を得た後、第２の走査である後進走査Ｂを行って、加熱後データである第２の表面温度データＤ２を得る。即ち、前進走査Ｆでは、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱すること（レーザービーム２ａを表面４ａに照射すること）はせずに、この加熱前の検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱前の第１の表面温度データＤ１（表面温度分布データ）を得る。後進走査Ｂでは、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データＤ２（表面温度分布データ）を得る。

検査対象物４の表面４ａに表面付着物や汚れなどのノイズ要因や欠陥６があっても、加熱前の第１の表面温度データＤ１には、欠陥６に起因する欠陥検知信号は表れず、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ１だけが含まれることになる。一方、検査対象物４の表面４ａに表面付着物などのノイズ要因と欠陥６とがある場合、加熱後の第１の表面温度データＤ２には、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ２と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ２とが含まれることになる。

欠陥検知信号ＫＤ２が得られる理由は次のとおりである。即ち、図１の後進走査Ｂにおいてレーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱した場合、通常は検査対象物４の表面４ａに熱伝導が生じるが、欠陥６の部分では熱伝導が遮断されるために欠陥６の縁部８に熱が蓄積されて当該縁部８の温度（輻射熱）が高くなる。従って、この欠陥６の縁部８の温度が赤外線検出装置（検出素子）１で計測されることによって欠陥検知信号ＫＤ２が得られる。なお、同様に、図１の前進走査Ｆにおいて、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱した場合には、欠陥６の部分で熱伝導が遮断されるために欠陥６の縁部７に熱が蓄積されて当該縁部７の温度（輻射熱）が高くなるため、この欠陥６の縁部７の温度が赤外線検出装置（検出素子）１で計測されることによって欠陥検知信号が得られる。

そして、信号処理装置３では、加熱後の第２の表面温度データＤ２から、加熱前の第１の表面温度データＤ１を減算することにより、第３の表面温度データＤ３を得る。この第３の表面温度データＤ３では、前記減算によってノイズ信号ＮＤ３が十分に低減されるため、欠陥検知信号ＫＤ２に相当する欠陥検知信号ＫＤ３と、ノイズ信号ＮＤ３との区別が明確になる。従って、例えば所定の閾値Ｓ１と第３の表面温度データＤ３とを比較し、第３の表面温度データＤ３に閾値Ｓ１以上の信号が含まれているか否かを判定することによって、確実に第３の表面温度データＤ３に欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ３が含まれていると判断することができる。即ち、欠陥６を確実に検出することができる。

そして、本発明の実施の形態例に係る検査方法では、図示は省略するが、上記のような減算方法の代わりに、第２の走査（後進走査Ｂ）において、第１の走査（前進走査Ｆ）で得られた第１の表面温度データＤ１に応じて、レーザー１の出力をレーザー出力調整手段で調整する。この場合、第２の走査（後進走査Ｂ）では、第１の表面温度データＤ１に応じてレーザー２の出力を変化させつつ、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面４ａの温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データを得る。具体的には、第１の表面温度データＤ１に応じて、温度の高い走査位置（検査対象物４の表面４ａ上の位置）ではレーザー２の出力を下げ、温度の低い走査位置ではレーザー２の出力を上げる。

この場合の第２の表面温度データでも、上記減算方法による第３の表面温度データＤ３の場合と同様、ノイズ信号が十分に低減されるため、欠陥検知信号とノイズ信号との区別が明確になる。従って、この場合も、例えば上記と同様に所定の閾値と第２の表面温度データとを比較し、第２の表面温度データに前記閾値以上の信号が含まれているか否かを判定することによって、確実に第２の表面温度データに欠陥６に起因する欠陥検知信号が含まれていると判断することができる。即ち、欠陥６を確実に検出することができる。

以上のように、本参考例１の検査方法によれば、赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２とを用いて検査対象物４の表面ａ上を走査することにより、検査対象物４の表面４ａ近傍（表面４ａ近傍に欠陥６（亀裂等）生じているか否か）を検査する検査方法において、レーザー６で検査対象物４の表面４ａを加熱せずに、赤外線検出装置（検出素子）１で検査対象物４の表面温度を計測して、加熱前の第１の表面温度データＤ１を得る第１の走査（前進走査Ｆ）と、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データＤ２を得る第２の走査（後進走査Ｂ）とを行い、第２の表面温度データＤ２から、第１の表面温度データＤ１を減算することにより、第３の表面温度データＤ３を得ることを特徴としているため、第２の表面温度データＤ２に欠陥検知信号ＫＤ２とノイズ信号ＮＤ２が含まれていても、第３の表面温度データＤ３では、前記減算によってノイズ信号ＮＤ３が十分に低減されて、欠陥検知信号ＫＤ３とノイズ信号ＮＤ３との区別が明確になる。このため、確実に第３の表面温度データＤ３に欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ３が含まれていると判断することができ、欠陥６を確実に検出することができる。

また、本実施の形態例の検査方法によれば、赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２とを用いて検査対象物４の表面４ａ上を走査することにより、検査対象物４の表面４ａ近傍（表面４ａ近傍に欠陥６（亀裂等）生じているか否か）を検査する検査方法において、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱せずに、赤外線検出装置（検出素子）１で検査対象物４の表面温度を計測して、加熱前の第１の表面温度データＤ１を得る第１の走査（前進走査Ｆ）を行い、この第１の表面温度データＤ２に応じてレーザー２の出力を変化させつつ、レーザー２で検査対象物４の表面ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データを得る第２の走査（後進走査Ｂ）を行うことを特徴としているため、検査対象物４の表面４ａに欠陥６（亀裂）と、付着物や汚れなどのノイズ要因とがあっても、第２の表面温度データでは、ノイズ信号が十分に低減されて、欠陥検知信号とノイズ信号との区別が明確になる。このため、確実に第２の表面温度データに欠陥６に起因する欠陥検知信号が含まれていると判断することができ、欠陥６を確実に検出することができる。

＜参考例２＞
図３（ａ）は従来の検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的浅い場合の説明図、図３（ｂ）は本発明の参考例２に係る検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的浅い場合の説明図である。また、図４（ａ）は従来の検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的深い場合の説明図、図４（ｂ）は本発明の参考例２に係る検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的深い場合の説明図である。

なお、本参考例２においても、表面検査装置の構成については上記参考例１及び実施の形態１と同様であるため、図１を参照することとし、ここでの図示及び詳細な説明は省略する。

まず、図３（ａ）及び図４（ａ）に基づき、図１に示す表面検査装置を用いて従来の検査方法を行う場合について説明する。

欠陥６が比較的浅い場合について説明すると、図３（ａ）に示すように、第１の走査である前進走査Ｆを行って、前進走査データである第１の表面温度データＤ１１を得た後、第２の走査である後進走査Ｂを行って、後進走査データである第２の表面温度データＤ１２を得る。即ち、前進走査Ｆでは、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第１の表面温度データＤ１１（表面温度分布データ）を得る。後進走査Ｂでも、同様に、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データＤ１２（表面温度分布データ）を得る。

検査対象物４の表面４ａに表面付着物や汚れなどのノイズ要因と欠陥６とがある場合、第１の表面温度データＤ１１には、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ１１と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ１１とが含まれることになり、第２の表面温度データＤ１２にも、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ１２と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ１２とが含まれることになる。

そして、信号処理装置３では、第１の表面温度データＤ１１から、第２の表面温度データＤ１２を減算することにより、第３の表面温度データＤ１３を得る。この第３の表面温度データＤ１３では、前記減算によってノイズ信号ＮＤ１３が十分に低減される一方、多少の欠陥検知信号ＫＤ１３が残る。これは前進走査時のノイズ信号ＮＤ１１と後進走査時のノイズ信号ＮＤ１２の発生位置は一致する一方、前進走査時の欠陥検知信号ＫＤ１１と後進走査時のＫＤ１２の発生位置は、図１に示すように前進走査時と後進走査時とで蓄熱位置（縁部７，８）が異なることにより、多少ずれるためである。しかしながら、かかる減算を行っても、前述のとおり検査対象物４の表面状態によってはノイズ信号ＮＤ１３が十分に低減されないことがあり、また、欠陥検知信号ＫＤ１３も小さなものであるため、欠陥検知信号ＫＤ１３とノイズ信号ＮＤ１３を明確に区別することが困難な場合があった。

欠陥６が比較的深い場合ついて説明すると、図４（ａ）に示すように、第１の走査である前進走査Ｆを行って、前進走査データである第１の表面温度データＤ２１を得た後、第２の走査である後進走査Ｂを行って、後進走査データである第２の表面温度データＤ２２を得る。即ち、前進走査Ｆでは、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第１の表面温度データＤ２１（表面温度分布データ）を得る。後進走査Ｂでも、同様に、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データＤ２２（表面温度分布データ）を得る。

検査対象物４の表面４ａに表面付着物や汚れなどのノイズ要因と欠陥６とがある場合、第１の表面温度データＤ２１には、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ２１と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ２１とが含まれることになり、第２の表面温度データＤ２２にも、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ２２と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ２２とが含まれることになる。欠陥６が深い場合には、欠陥検知信号ＫＤ２１は、前進走査方向の上流側で大きく増加し下流側で大きく減少するような信号となり、欠陥検知信号ＫＤ２２は、後進走査方向の上流側で大きく増加し下流側で大きく減少するような信号となる。このため、前進走査時の欠陥検知信号ＫＤ２１と後進走査時の欠陥検知信号ＫＤ２２は、増加位置と減少位置が逆の関係になる。一方、前進走査時のノイズ信号ＮＤ２１と後進走査時のノイズ信号ＮＤ２２は何れも増加しており、発生位置も一致する。

そして、信号処理装置３では、第１の表面温度データＤ２１において所定の第１の基準値Ｋ１よりも大きなデータを正、第１の基準値Ｋ１よりも小さなデータを負とし、且つ、第２の表面温度データＤ２２において所定の第２の基準値Ｋ２よりも大きなデータを正、第２の基準値Ｋ２よりも小さなデータを負とした後、第１の表面温度データＤ２１から、第２の表面温度データＤ２２を減算することにより、第３の表面温度データＤ２３を得る。なお、基準値Ｋ１，Ｋ２は前進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値と、後進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値であり、例えば第１の表面温度データＤ２１の平均値と第２の表面温度データＤ２２の平均値であってもよく、予め実験や解析などを行って推定した前進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値と、後進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値であってもよい。

第３の表面温度データＤ１３では、前記減算によってノイズ信号ＮＤ２３が十分に低減される一方、大きな欠陥検知信号ＫＤ２３が残るため、欠陥検知信号ＫＤ２３とノイズ信号ＮＤ２３との区別が明確になる。従って、例えば所定の閾値と第３の表面温度データＤ２３とを比較し、第３の表面温度データＤ２３に閾値以上の信号が含まれているか否かを判定することによって、第３の表面温度データＤ２３に欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ２３が含まれていると判断することができる。しかしながら、かかる減算を行っても、前述のとおり検査対象物４の表面状態によってはノイズ信号ＮＤ２３が十分に低減されないことがあり、欠陥検知信号ＫＤ２３とノイズ信号ＮＤ２３を明確に区別することが困難な場合があった。

次に、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に基づき、図１に示す表面検査装置を用いて本参考例２の検査方法を行う場合について説明する。

欠陥６が比較的浅い場合ついて説明すると、図３（ｂ）に示すように、第１の走査である前進走査Ｆを行って、前進走査データである第１の表面温度データＤ１４を得た後、第２の走査である後進走査Ｂを行って、後進走査データである第２の表面温度データＤ１５を得る。即ち、前進走査Ｆでは、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第１の表面温度データＤ１４（表面温度分布データ）を得る。後進走査Ｂでも、同様に、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データＤ１５（表面温度分布データ）を得る。

検査対象物４の表面４ａに表面付着物などのノイズ要因と欠陥６とがある場合、第１の表面温度データＤ１４には、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ１４と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ１４とが含まれることになり、第２の表面温度データＤ１５にも、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ１５と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ１５とが含まれることになる。

そして、信号処理装置３では、第１の表面温度データＤ１４と、第２の表面温度データＤ１５とを乗算することにより、第３の表面温度データＤ１６を得る。ノイズ信号ＮＤ１４，１５に比べて、蓄熱量の大きな欠陥６の縁部７，８に起因する欠陥検知信号ＫＤ１４，１５の方が大きな値となるため、第３の表面温度データＤ１６では、比較的小さなノイズ信号ＮＤ１４，１６同士の乗算結果として得られるノイズ信号ＮＤ１６比べて、比較的大きな欠陥検知信号ＫＤ１４，１６同士の乗算結果として得られる欠陥検知信号ＫＤ１６の方が非常に大きな値となる。このため、第３の表面温度データＤ１６では、欠陥検知信号ＫＤ１６とノイズ信号ＮＤ１６との区別が明確になる。従って、例えば所定の閾値Ｓ２と第３の表面温度データＤ１６とを比較し、第３の表面温度データＤ１６に閾値Ｓ２以上の信号が含まれているか否かを判定することによって、確実に第３の表面温度データＤ１６に欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ１６が含まれていると判断することができる。即ち、欠陥６を確実に検出することができる。

欠陥６が比較的深い場合ついて説明すると、図４（ｂ）に示すように、第１の走査である前進走査Ｆを行って、前進走査データである第１の表面温度データＤ２４を得た後、第２の走査である後進走査Ｂを行って、後進走査データである第２の表面温度データＤ２５を得る。即ち、前進走査Ｆでは、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第１の表面温度データＤ２４（表面温度分布データ）を得る。後進走査Ｂでも、同様に、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データＤ２５（表面温度分布データ）を得る。

検査対象物４の表面４ａに表面付着物や汚れなどのノイズ要因と欠陥６とがある場合、第１の表面温度データＤ２４には、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ２４と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ２４とが含まれることになり、第２の表面温度データＤ２５にも、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ２５と、ノイズ要因に起因するノイズ信号ＮＤ２５とが含まれることになる。前述のとおり、欠陥６が深い場合、欠陥検知信号ＫＤ２４は前進走査方向の上流側で大きく増加し下流側で大きく減少するような信号となり、欠陥検知信号ＫＤ２５は後進走査方向の上流側で大きく増加し下流側で大きく減少するような信号となる。このため、前進走査時の欠陥検知信号ＫＤ２４と後進走査時の欠陥検知信号ＫＤ２５は、増加位置と減少位置が逆の関係になる。一方、前進走査時のノイズ信号ＮＤ２４と後進走査時のノイズ信号ＮＤ２５は何れも増加しており、発生位置も一致する。

そして、信号処理装置３では、第１の表面温度データＤ２４において所定の第１の基準値Ｋ３よりも大きなデータを正、第１の基準値Ｋ３よりも小さなデータを負とし、且つ、第２の表面温度データＤ２５において所定の第２の基準値Ｋ４よりも大きなデータを正、第２の基準値Ｋ４よりも小さなデータを負とした後、第１の表面温度データＤ２４と、第２の表面温度データＤ２５とを乗算することにより、第３の表面温度データＤ２６を得る。なお、基準値Ｋ３，Ｋ４は前進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値と、後進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値であり、例えば第１の表面温度データＤ２４の平均値と第２の表面温度データＤ２５の平均値とであってもよく、予め実験や解析などを行って推定した前進走査時の検査対象物の表面温度の平均値と、後進走査時の検査対象物の表面温度の平均値であってもよい。

第３の表面温度データＤ１３では、ノイズ信号ＮＤ２６は正のノイズ信号ＮＤ２４，２５同士が乗算された結果として正の値となる一方、欠陥検知信号ＫＤ２６は欠陥検知信号ＫＤ２４の正の部分と欠陥検知信号ＫＤ２５の負の部分が乗算され、且つ、欠陥検知信号ＫＤ２４の負の部分と欠陥検知信号ＫＤ２５の正の部分が乗算された結果として負の大きな値となる。このため、第３の表面温度データＤ２６では、欠陥検知信号ＫＤ２６とノイズ信号ＮＤ２６との区別が明確になる。従って、例えば所定の閾値Ｓ３と第３の表面温度データＤ２６とを比較し、第３の表面温度データＤ２６に閾値Ｓ３以下の信号が含まれているか否かを判定することによって、確実に第３の表面温度データＤ２６に欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ２６が含まれていると判断することができる。即ち、欠陥６を確実に検出することができる。

なお、上記の欠陥６が比較的浅い場合においても、この欠陥６が比較的深い場合と同様に、第１の表面温度データＤ１４において所定の第１の基準値よりも大きなデータを正、第１の基準値よりも小さなデータを負とし、且つ、第２の表面温度データＤ１５において所定の第２の基準値よりも大きなデータを正、第２の基準値よりも小さなデータを負とした後、第１の表面温度データＤ１４と、第２の表面温度データＤ１５とを乗算することにより、第３の表面温度データＤ１６を得るようにすることが望ましい。なお、第１の基準値と第２の基準値は前進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値と、後進走査時の検査対象物４の表面温度の平均値であり、第１の表面温度データＤ１４の平均値と第２の表面温度データＤ１５の平均値であってもよく、予め実験や解析などを行って推定した前進走査時の検査対象物の表面温度の平均値と、後進走査時の検査対象物の表面温度の平均値であってもよい。

以上のように、本参考例２の検査方法によれば、赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２とを用いて検査対象物４の表面４ａ上を走査することにより、検査対象物４の表面４ａ近傍（表面４ａ近傍に欠陥６（亀裂等）が生じているか否か）を検査する検査方法において、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、第１の表面温度データＤ１４を得る第１の走査（前進走査Ｆ）と、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、第２の表面温度データＤ１５を得る第２の走査（後進走査Ｂ）とを行い、第１の表面温度データＤ１と、第２の表面温度データＤ１５とを乗算することにより、第３の表面温度データＤ１６を得ることを特徴としているため、第１の表面温度データＤ１４及び第２の表面温度データＤ１５に欠陥検知信号ＫＤ１４，ＫＤ１５とノイズ信号ＮＤ１４，ＮＤ１５が含まれていても、第３の表面温度データＤ１６では、比較的小さなノイズ信号ＮＤ１４，ＮＤ１５同士の乗算結果として得られるノイズ信号ＮＤ１６に比べて、比較的大きな欠陥検知信号ＫＤ１４，ＫＤ１５同士の乗算結果として得られる欠陥検知信号ＫＤ１６の方が非常に大きな値となり、欠陥検知信号ＫＤ１６とノイズ信号ＮＤ１６との区別が明確になる。このため、確実に第３の表面温度データに欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ１６が含まれていると判断することができ、欠陥６を確実に検出することができる。

また、本参考例２の他の検査方法によれば、赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２とを用いて検査対象物４の表面４ａ上を走査することにより、検査対象物４の表面４ａ近傍（表面４ａ近傍に欠陥６（亀裂等）が生じているか否かを検査する検査方法において、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、第１の表面温度データＤ２４を得る第１の走査（前進走査Ｆ）と、レーザー２で検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、第２の表面温度データＤ２５を得る第２の走査（後進走査Ｂ）とを行った後、第１の表面温度データＤ２４において第１の基準値Ｋ３よりも大きなデータを正、第１の基準値Ｋ３よりも小さなデータを負とし、且つ、第２の表面温度データＤ２５において所定の第２の基準値Ｋ４よりも大きなデータを正、第２の基準値Ｋ４よりも小さなデータを負とし、その後、第１の表面温度データＤ２４と、第２の表面温度データＤ２５とを乗算することにより、第３の表面温度データＤ２６を得ることを特徴としているため、欠陥６（亀裂）が深い場合、第３の表面温度データＤ２６では、欠陥検知信号ＫＤ２６とノイズ信号ＮＤ２６が正負に分かれて、欠陥検知信号ＫＤ２６とノイズ信号ＮＤ２６との区別が明確になる。また、この検査方法において欠陥６が浅い場合には、前述のとおり第３の表面温度データＤ１６では、欠陥検知信号とノイズ信号の大きさに顕著な差がついて、欠陥検知信号ＫＤ２６とノイズ信号ＮＤ２６との区別が明確になる。従って、欠陥６の深さによらず、確実に第３の表面温度データＤ１６,Ｄ２４に欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ１６，ＫＤ２６が含まれていると判断することができ、欠陥６を確実に検出することができる。

＜参考例３＞
図５は本発明の参考例３に係る検査方法の説明図であって、（ａ）にはマーカーの設置状態の図を示し、（ｂ）には波形図を示す。

なお、本参考例３においても、表面検査装置の構成については上記参考例１及び実施の形態例１と同様であるため、図１を参照することとし、ここでの図示及び詳細な説明は省略する。

本参考例３では、まず、図５（ａ）に示すように複数（図示例では５つ）のマーカー１１を走査前に検査対象物４の表面４ａに設ける。マーカー１１は検査対象物４と輻射率の異なる材質のもの（図示例では検査対象物４よりも輻射率の大きな材質のもの）であり、例えば長方形状に形成した金属等の部材を検査対象物４の表面４ａに貼付し、或いは検査対象物４の表面４ａにインク（マジックインキ等）などで描くことなどによって、検査対象物４の表面４ａに設けることができる。また、マーカー１１は検査対象物４の表面４ａの欠陥検査領域（欠陥検査をする範囲）に隣接する領域に、走査方向に沿って等間隔に配列されている。

次に、図５（ｂ）に示すように、第１の走査である前進走査Ｆを行って、前進走査データである第１の表面温度データＤ３１を得た後、第２の走査である後進走査Ｂを行って、後進走査データである第２の表面温度データＤ３２を得る。即ち、前進走査Ｆでは、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第１の表面温度データＤ３１（表面温度分布データ）を得る。後進走査Ｂでも、同様に、検査対象物４の表面４ａをレーザー２で加熱（レーザービーム２ａを表面４ａに照射）しながら、この加熱された検査対象物４の表面４ａの温度（表面４ａからの輻射熱）を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、加熱後の第２の表面温度データＤ３２（表面温度分布データ）を得る。

検査対象物４の表面４ａに欠陥６がある場合、第１の表面温度データＤ３１には、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ３１と、マーカー１１に起因するマーカー検知信号ＭＤ３１とが含まれることになり、第２の表面温度データＤ３２にも、欠陥６に起因する欠陥検知信号ＫＤ３２と、マーカー１１に起因するマーカー検知信号ＭＤ３２とが含まれることになる。

そして、表面検査装置の機械的なずれなどの要因によって、第１の表面温度データＤ３１に含まれているマーカー検知信号ＭＤ３１の位置と、第２の表面温度データＤ３２に含まれているマーカー検知信号ＭＤ３２の位置とに走査方向位置の位置ずれＩＤが生じている場合には、この位置ずれＩＤに基づいて第２の表面温度データＤ３２の位置を補正（位置ずれＩＤ分だけ第１の表面温度データＤ３２を移動）することにより、マーカー検知信号ＭＤ３２の位置をマーカー検知信号ＭＤ３１の位置に一致させる。かくして、位置補正後の第２の表面温度データＤ３３を得る。この第２の表面温度データＤ３３において、マーカー検知信号ＭＤ３３はマーカー検知信号ＭＤ３２を位置補正した信号、欠陥検知信号ＫＤ３３は欠陥検知信号ＫＤ３２を位置補正した信号である。勿論、第２の表面温度データＤ３２にノイズ要因に起因するノイズ信号が含まれている場合には、位置補正後の第２の表面温度データＤ３３では当該ノイズ信号の位置も補正されることになる。

なお、第２の表面温度データＤ３２に限らず、第１の表面温度データＤ３１の位置を、位置ずれＩＤに基づいて補正してもよい。また、表面検査装置位置のずれ状態などによっては、図示例のようにマーカー検知信号ＭＤ３１，３２が全体的に位置ずれするのではなく、捜査の途中でマーカー検知信号ＭＤ３１，ＭＤ３２の一部だけが位置ずれする場合もある。この場合には、当該位置ずれが生じている一部のマーカー検知信号ＭＤ３１，ＭＤ３２の位置ずれＩＤに基づいて、第１の表面温度データ３１又は第２の表面温度データＤ３２の位置を補正すればよい。

そして、詳細な説明は省略するが、このような位置ずれ補正を行った後、上記参考例２の乗算処理（図３（ｂ）及び図４（ｂ）参照）を行う。

以上のように、本参考例３の検査方法によれば、赤外線検出装置（検出素子）１とレーザー２とを用いて検査対象物４の表面４ａ上を走査することにより、検査対象物４の表面４近傍（表面４ａ近傍に欠陥６（亀裂等）が生じているか否か）を検査する検査方法において、検査対象物４の表面４ａに検査対象物４とは輻射率の異なるマーカー１１を設け、レーザー２でマーカー１１を設けた領域も含めて検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、第１の表面温度データＤ３１を得る第１の走査（前進走査Ｆ）と、レーザー２でマーカー１１を設けた領域も含めた検査対象物４の表面４ａを加熱しながら、この検査対象物４の表面温度を赤外線検出装置（検出素子）１で計測して、第２の表面温度データＤ３２を得る第２の走査（後進走査Ｂ）とを行い、且つ、第１の表面温度データＤ３１に含まれているマーカー検知信号ＭＤ３１の位置と、第２の表面温度データＤ３２に含まれているマーカー検知信号ＭＤ３２の位置とに位置ずれＩＤが生じている場合には、この位置ずれＩＤに基づいて第１の表面温度データＤ３１又は第２の表面温度データＤ３２の位置を補正した後、上記参考例２の乗算を行うことを特徴としているため、表面検査装置のずれなどによって第１の表面温度データＤ３１と第２の表面温度データＤ３２とに位置ずれＩＤが生じても、この位置ずれＩＤが補正されて、より確実に前記乗算を行うことができる。従って、より確実に第３の表面温度データにおける欠陥検知信号とノイズ信号との区別を明確にすることができるため、より確実に欠陥（亀裂等）を検出することができる。

また、本参考例３の検査方法によれば、マーカー１１は走査方向に沿って等間隔に複数設けることを特徴としているため、例えば走査の途中で表面検査装置にずれが生じた場合にも、このずれに起因する位置ずれがマーカー検知信号ＭＤ３１，ＭＤ３２の一部に生じるため、この一部のマーカー検知信号ＭＤ３１，ＭＤ３２の位置ずれに基づいて、第１表面温度データＤ３１又は第２の表面温度データＤ３２の位置を補正することができる。

なお、上記実施の形態例及び参考例１〜３では、第１の走査として前進走査を行った後、第２の走査として後進走査を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば第１の走査として前進走査を行った後、第２の走査として再度前進走査を行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態例及び参考例１〜３では、加熱手段としてレーザーを用いているが、必ずしもこれに限定するものではなく、その他の加熱手段（ランプ等）を用いてもよい。

本発明は赤外線検出手段と加熱手段とを用いて検査対象物の表面近傍に亀裂等の欠陥が生じているか否かを検査する検査方法に関するものであり、機器類などの検査対象物の健全性評価を行う場合に適用して有用なものである。

本発明の参考例１及び実施の形態例に係る検査方法を実施するための検査装置の概要を示す図である。前記検査方法の説明図であって、（ａ）は信号処理内容のイメージ図、（ｂ）は信号処理内容を示す波形図である。（ａ）は従来の検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的浅い場合の説明図、（ｂ）は本発明の参考例２に係る検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的浅い場合の説明図である。（ａ）は従来の検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的深い場合の説明図、（ｂ）は本発明の参考例２に係る検査方法であって欠陥（亀裂等）が比較的深い場合の説明図である。本発明の参考例３に係る検査方法の説明図であって、（ａ）はマーカーの設置状態の図、（ｂ）は波形図である。

１赤外線検出装置（検出素子）
２レーザー
２ａレーザービーム
３信号処理装置
４検査対象物
４ａ表面
５ａ，５ｂ反射ミラー
６欠陥（亀裂等）
７，８欠陥（亀裂等）の縁部

Claims

赤外線検出手段と加熱手段とを用いて検査対象物の表面上を走査することにより、前記検査対象物の表面近傍を検査する検査方法において、
前記加熱手段で前記検査対象物の表面を加熱せずに、前記赤外線検出手段で前記検査対象物の表面温度を計測して、加熱前の第１の表面温度データを得る第１の走査を行い、
この第１の表面温度データに応じて、温度の高い走査位置では前記加熱手段の出力を下げ、温度の低い走査位置では前記加熱手段の出力を上げるように前記加熱手段の出力を変化させつつ、前記加熱手段で前記検査対象物の表面を加熱しながら、この検査対象物の表面温度を前記赤外線検出手段で計測して、加熱後の第２の表面温度データを得る第２の走査を行うことを特徴とする検査方法。