クラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法
【課題】微小なクラックを検査でき、検査品質及び生産性などを向上させることができるクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】クラック検査システム１は、セラミックリング１０を加熱する加熱手段２と、加熱されたセラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出し、温度分布表示画像データを出力する赤外線サーモグラフィ３と、温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する画像処理手段４とを備えている。
【解決手段】クラック検査システム１は、セラミックリング１０を加熱する加熱手段２と、加熱されたセラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出し、温度分布表示画像データを出力する赤外線サーモグラフィ３と、温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する画像処理手段４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法に関し、特に、検査対象物（たとえば、セラミックス機械部品など）の表層部のクラックの有無を検査するためのクラック検査システム及びクラック検査方法、並びに、このクラック検査方法によりクラックの有無を検査する工程を有する成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス機械部品などは、たとえば、自動車のシール材として使用されており、クラックの発生は、自動車の安全に大きく係わる重大な事柄である。このため、クラックの有無を判断するために、蛍光浸透探傷検査などが行われている。
【０００３】
上記の蛍光浸透探傷検査では、検査対象物に蛍光探傷液を浸透させた後、検査対象物を洗浄し、検査員が、ブラックライトの下で目視検査により、クラック内部から染み出してくる蛍光探傷液を観察し、クラックの有無を検査する。
なお、この検査は、通常、湿式検査であり、乾燥させる工程も必要になり工数が多くかかる。また、蛍光探傷液を廃棄するのに、浄化設備が必要になったり、取り扱いに十分注意する必要がある。
【０００４】
ところで、セラミックス機械部品などにおいては、品質向上や納期短縮などが要望されている。特に、蛍光浸透探傷検査を行い、その合格品が製品とされる場合には、クラック検査の自動化などを実現できる新たな技術を確立することが要望されており、様々な技術が提案されている。
【０００５】
たとえば、特許文献１には、焼結機械部品に対して選択した一方および他方の二位置間に温度勾配を設け、該焼結機械部品の温度分布状態を温度分布可視化手段で観察することによってクラックを検出することを特徴とする焼結機械部品のクラック検出方法の技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、被検体を加熱又は冷却する第１の手段と、第１の手段による加熱又は冷却と同時に第１の手段とは逆の熱作用を加えるべく同被検体を冷却又は加熱する第２の手段と、被検体の同時加熱及び冷却中に被検体から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、を含むことを特徴とする被検体欠陥部等の検出装置の技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、セラミック焼結体を透過した赤外線、又は、加熱されたセラミック焼結体から放射される赤外線の線量分布から欠陥部を検出することを特徴とする赤外線によるセラミック焼結体の欠陥部の検出方法の技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、ワークが保持する熱の温度分布を熱画像として取得して欠陥の有無を検査するワークの欠陥検査方法であって、前記ワークを加工する際に発生する熱に基づく温度分布を熱画像として取得して欠陥の有無を検査することを特徴とするワークの欠陥検査方法の技術が開示されている。
【０００９】
さらに、非特許文献１には、赤外線放射温度計による表面欠陥の検出の技術が開示されており、室温と試験片との温度差（＝ΔＴｗ）と、欠陥とその周辺の温度差（＝ΔＴ´ｃ）との関係、及び、ｈ／ｂ（＝欠陥の深さ／欠陥の幅）をパラメータとしたときのΔＴｗとΔＴ´ｃの関係などが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−６９０９８号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７７５５号公報
【特許文献３】特開昭５９−２１７１３９号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１０２７０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】日本機械学会論文集（Ａ編）５５巻５１４号（１９８９−６）、論文 Ｎｏ．８８−１４０７Ｂ “赤外線放射温度計による表面欠陥の検出”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献１のクラック検出方法は、スプロケットなどの焼結機械部品のクラックの有無を、温度勾配を利用して検査する方法としてあり、熱の移動がクラックで遮断され、熱が移動しにくくなるほど大きなクラックを検出する技術であり、微小クラック（幅10μｍ程度）の検出に適用できないといった問題があった。
また、クラックを検出するには、熱の移動がクラックで遮断されるように、温度勾配を設ける必要があり、たとえば、クラックの発生方向（クラックの長手方向）が温度勾配の方向と平行である場合、熱の移動が遮断されないので、クラックを検出できないといった問題（検査品質上の問題）があった。
【００１３】
さらに、特許文献１のクラック検出方法は、シンクロナイザーハブなどの焼結機械部品のクラックの有無を、温度勾配を利用して検査する方法としてあり、温度勾配を設け、周囲と比較して時間が経過しても高温になっている部分を探すことで、クラックを検出する技術であり、温度勾配を発生させるために、冷やし金及び時間（冷却時間）を必要とし、生産性などを向上させることができないといった問題があった。
【００１４】
また、特許文献２の技術は、加熱受台及び冷却装置などを必要とし、検出装置が大掛かりとなり、製造原価のコストダウンを図ることができないといった問題があった。また、冷却装置を作動させる時間を必要とし、生産性などを向上させることができないといった問題があった。
【００１５】
また、特許文献３、４及び非特許文献１の技術は、加熱された検査対象物の温度分布を熱画像として取得して欠陥部を検出する、あるいは、欠陥の有無を検査する技術ではあるものの、クラックであるか否かを判定することができず、自動化や検査品質の向上を図ることができないといった問題があった。
【００１６】
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、微小なクラックを検査でき、検査品質及び生産性などを向上させることができるクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明のクラック検査システムは、検査対象物が載置される検査台と、検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する赤外線サーモグラフィと、温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する画像処理手段とを備えた構成としてある。
【００１８】
また、本発明のクラック検査方法は、検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する工程、及び、温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定する判定工程を有するクラック検査方法であって、上記のクラック検査システムが用いられる方法としてある。
【００１９】
また、本発明の成形品の製造方法は、成形品を成形する成形工程、及び、成形品のクラックを検出するクラック検査工程を有する成形品の製造方法において、クラック検査工程において、上記のクラック検査方法が用いられる方法としてある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法によれば、微小なクラックを検査でき、検査品質及び生産性などを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムを説明するための概略図を示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムの動作を説明するための概略フローチャート図を示している。
【図３】図３は、本発明の実施例の撮像画像１を説明するための概略図を示している。
【図４】図４は、本発明の実施例の撮像画像２を説明するための概略図を示している。
【図５】図５は、本発明の実施例における加熱温度に関する評価結果を説明するための表１を示している。
【図６】図６は、本発明の実施例における分解能に関する評価結果を説明するための表２を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［クラック検査システムの実施形態］
図１は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムを説明するための概略図を示している。
図１において、本実施形態のクラック検査システム１は、加熱手段２、赤外線サーモグラフィ３、画像処理手段４、検査台５、及び、移動手段６などを備えた構成としてある。このクラック検査システム１は、検査対象物であるセラミックリング１０の表面に発生したクラックの有無を検査する。
【００２３】
なお、本実施形態では、検査対象物をセラミックリング１０としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、セラミックプレート、セラミックブロック、セラミックパイプなどでもよい。また、検査対象物の材質は、セラミックスに限定されるものではなく、たとえば、金属や樹脂などでもよい。さらに、セラミックリング１０の被検査面は、通常、異物等が付着していない状態としてある。
また、クラック検査システム１は、加熱手段２を備えているが、加熱手段２を備えない構成としてもよい。すなわち、セラミックリング１０を加熱しなくても、赤外線サーモグラフィ３は、空洞放射効果によって生じる温度の高い部位を検出することができる。なお、空洞放射効果とは、表面に開口する空洞状の欠陥が存在するとき、空洞部分における放射率が周囲に比べて高くなることをいう。
【００２４】
（加熱手段）
加熱手段２は、ホットプレートとしてあり、載置されたセラミックリング１０を下からほぼ均一に加熱する。これにより、赤外線サーモグラフィ３は、加熱中の、又は、加熱直後のセラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出する。このようにすると、空洞放射効果によって生じる温度の高い部位の温度をより高くすることができ、微小なクラックを検出でき、検出性能を向上させることができる。
また、加熱手段２は、上記の特許文献１の技術と比べると、加熱方向が限定されないので、簡易な構造とすることができる。なお、加熱手段２は、ホットプレートに限定されるものではなく、たとえば、加熱槽や加熱炉などでもよい。
【００２５】
ここで、好ましくは、セラミックリング１０の材質が、主原料がＳｉＣ（炭化ケイ素）であるセラミックスである場合、通常、約６０℃以上となるように、セラミックリング１０を加熱するとよい。このようにすると、クラック部と正常部の温度差がより大きくなるので、検出精度を向上させることができる。また、加熱温度の上限は、通常、約１００℃としてあり、過加熱によるムダを抑制する。
【００２６】
（検査台）
検査台５は、加熱手段２によって加熱されたセラミックリング１０が、検査のために載置される台であり、載置面に、セラミックリング１０を位置決めする凸部（凹部でもよい。）が形成されている。なお、加熱手段２上のセラミックリング１０は、投入手段（図示せず）によって、検査台５上に載置され、また、検査台５上の検査済のセラミックリング１０は、排出手段（図示せず）によって、後工程へ排出される。
なお、検査台５の構造は、上記に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、コンベア状の検査台としてもよい。
【００２７】
（赤外線サーモグラフィ）
赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出し、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する。また、赤外線サーモグラフィ３は、通常、検出波長が８〜１５μｍであり、市販されている赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、製造原価のコストダウンを図ることができる。
また、赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０の被検査面の真上に、該被検査面に対し赤外線サーモグラフィ３の撮像軸が垂直となる状態で設置される。このようにすると、セラミックリング１０の被検査面を鮮明に撮像することができる。なお、赤外線サーモグラフィ３は、通常、被検査面から１０ｍｍ〜２００ｍｍ離れた位置に設置される。
【００２８】
また、好ましくは、赤外線サーモグラフィ３がレンズ３１を有し、クラック検査システム１が、セラミックリング１０を移動させる移動手段６を備えているとよい。すなわち、本実施形態では、検査台５に載置されたセラミックリング１０を移動させる移動手段６（たとえば、検査台５を回転させるモータ）を備えている。このようにすると、セラミックリング１０に形成された微小なクラックを効率よく検出することができる。
なお、赤外線サーモグラフィ３としては、分解能は高い方が好ましく、たとえば、約１０μｍ幅のクラックの有無検査を行う場合、約３６μｍ／ｐｉｘ以上の分解能であることが好ましい。
また、移動手段６は、赤外線サーモグラフィ３及びセラミックリング１０の少なくとも一方を移動させる構成でもよい。
【００２９】
ここで、本実施形態におけるクラックについて説明する。
クラック検査システム１が検査するクラックの幅の下限は、市販されている現在の赤外線サーモグラフィ３の分解能では、通常、約１０μｍであるが、これに限定されるものではなく、たとえば、赤外線サーモグラフィ３の分解能が向上すると、約１０μｍより短くでも検出することができる。
【００３０】
（画像処理手段）
画像処理手段４は、コンピュータなどの情報処理装置であり、赤外線サーモグラフィ３から出力された温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する。
この画像処理手段４は、画像処理部４１、判定部４２、及び、結果出力部４３などを有しており、図示してないが、画像処理部４１は、ブロブ処理部などを有し、判定部４２は、円形測定部及び面積フィルタ部などを有している。
なお、画像処理部４１は、赤外線サーモグラフィ３及び判定部４２と接続されており、結果出力部４３は、判定部４２と接続されている。
また、画像処理手段４の各部の動作などについては、後述する。
【００３１】
次に、上記構成のクラック検査システム１の動作などについて、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムの動作を説明するための概略フローチャート図を示している。
図２に示すように、クラック検査システム１は、まず、加熱手段２がセラミックリング１０を加熱し（ステップＳ１）、たとえば、セラミックリング１０を約６５℃とする。
次に、この加熱されたセラミックリング１０は、検査台５に載置される。ここで、検査台５に載置されたセラミックリング１０は、室温下に放置されるものの、加熱直後の状態にある。なお、検査台５がヒータなど（図示せず）を有する構成としてもよく、このようにすると、赤外線サーモグラフィ３は、加熱中のセラミックリング１０の被検査面を撮像することができる。
【００３２】
ここで、被検査面にクラックが形成されている場合、空洞放射効果により、クラックから赤外線エネルギーが放射されるので、クラックが形成されていない領域より、クラックは高い温度（材質やクラック深さなどによって異なるが、通常、約数℃高い温度）となる。
【００３３】
次に、赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０の被検査面（本実施形態では、上面）を撮像する（ステップＳ２）。すなわち、赤外線サーモグラフィ３は、レンズ３１を介してセラミックリング１０の被検査面からの赤外線放射エネルギーを検出し（撮像し）、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する。
ここで、赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０の被検査面の全領域を撮像する必要があり、本実施形態では、たとえば、１２回の撮像により、被検査面の全領域を撮像する。したがって、クラック検査システム１は、赤外線サーモグラフィ３の撮像、及び、移動手段６によるセラミックリング１０の３０°の回転を１２回行うことにより、被検査面の全領域を撮像する。
【００３４】
次に、画像処理手段４は、画像処理部４１が、複数回（たとえば、１２回）に分けて出力されたセラミックリング１０の温度分布表示画像データを入力し、セラミックリング１０の被検査面の全領域の温度分布表示画像データを生成する。なお、温度分布表示画像データは、カラー画像データである。
続いて、画像処理部４１（画像処理部４１のブロブ処理部）は、生成した温度分布表示画像データに対して、同じ色の画素を抽出し、塊と見なすブロブ処理を行い（ステップＳ３）、ブロブ処理の施されたデータ（通常、クラックと判定され得る塊と見なしたデータ）を判定部４２に出力する。
【００３５】
次に、判定部４２（判定部４２の円形測定部）は、ブロブ処理の施されたデータを入力し、ブロブ処理により生成された塊の円形度を測定する（ステップＳ４）。なお、円形度の値は、上限を１００とし、下限を０とし、真円に近いほど数値は大きくなる。したがって、判定部４２は、円形度を測定することによって、クラックのように細長い形状のもののみを抽出することができる。
続いて、判定部４２（判定部４２の面積フィルタ部）は、円形測定部により抽出されたクラックのように細長い形状の図形に対して面積フィルタ処理を行う（ステップＳ５）。これにより、所定の閾値以上の面積を有する図形のみをクラックとして抽出し、ノイズ的な図形（後述する異物付着などに起因する図形）を除去することができる。
【００３６】
次に、判定部４２は、面積フィルタ部が抽出したクラックに対して、該クラックの図形が、所定の閾値以上の面積を有しているか否かにより、良否判定を行う（ステップＳ６）。すなわち、所定の閾値以上の面積を有しているとき、欠陥としてのクラックがある（不良品）と判断し、所定の閾値以上の面積を有していないとき、欠陥としてのクラックがない（良品）と判断する。続いて、判定部４２は、良否判定の結果を結果出力部４３に出力する。
【００３７】
ここで、好ましくは、画像処理手段４が、表示温度の高い部位の温度差にもとづいて、該表示温度の高い部位の深さを求め、前記深さにももとづいて、クラックであるか否かを判定するのがよい。すなわち、判定部４２は、円形測定部により抽出されたクラックのように細長い形状の図形に対して、図形の幅寸法を求め、さらに、予め作成した温度差（＝表示温度の高い部位の温度―周辺の温度）と前記の幅寸法の関係を示すグラフ（図示せず）から、表示温度の高い部位の深さを求め、この深さにももとづいて、クラックであるか否かを判定するのが好ましい。このようにすると、所定の閾値未満の面積を有しているクラックであっても、深すぎるとして不良品と判断することができ、検査品質を向上させることができる。
【００３８】
次に、結果出力部４３は、判定部４２から良否判定の結果を入力すると、図示してないが、外部接続端子から品質管理コンピュータや不良品排除手段などに、良否判定の結果信号などを出力する（ステップＳ７）。また、結果出力部４３は、表示手段などを備えており、不良品のセラミックリング１０の被検査面の全領域の温度分布表示画像データなどを表示してもよい。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のクラック検査システム１によれば、微小なクラック（たとえば、幅が約１０μｍのクラック（欠陥としてのクラック））の有無を検査することができる。
また、画像処理手段４によって、クラックの有無を自動的にかつ精度よく検査するので、たとえば、上述した蛍光探傷液を用いる検査員による目視検査と比べると、検査品質を大幅に向上させることができる。さらに、蛍光探傷液を用いる検査と比べると、蛍光探傷液の洗浄工程や乾燥工程を必要とせず、また、蛍光探傷液の廃棄処理工程をも必要としないので、生産性や経済性などを向上させることができる。
【００４０】
［クラック検査方法の実施形態］
また、本発明は、クラック検査方法の発明としても有効である。
本実施形態のクラック検査方法は、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定する方法としてある。
すなわち、このクラック検査方法は、セラミックリング１０を加熱する加熱工程と、加熱中の、又は、加熱直後のセラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出し、空洞放射効果によって生じるセラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する工程と、温度分布表示画像データの表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定する判定工程とを有しており、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定する方法としてある。
なお、本実施形態のクラック検査方法は、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定する方法としてあるので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
このように、本実施形態のクラック検査方法によれば、上述したクラック検査システム１とほぼ同様の効果を奏することができ、微小なクラックの有無を検査することができ、また、検査品質、生産性及び経済性などを向上させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態のクラック検査方法は、様々な応用例を有している。
たとえば、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する工程を有する方法としてあるが、これに限定されるものではない。すなわち、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力するとともに、セラミックリング１０の温度分布表示画像を表示手段などに表示する工程を有する方法としてもよい。このようにすると、画像処理手段４が欠陥としてのクラックがある（不良品）と判断したセラミックリング１０に対して、検査員が、温度分布表示画像を目視確認することができ、検査の信頼性などを向上させることができる。
【００４３】
［成形品の製造方法の実施形態］
また、本発明は、成形品の製造方法の発明としても有効である。
本実施形態の成形品の製造方法は、成形品としてのセラミックリング１０を成形する成形工程、及び、セラミックリング１０のクラックを検出するクラック検査工程を有しており、クラック検査工程において、上述したクラック検査方法が用いられる方法としてある。
なお、本実施形態の成形品の製造方法は、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定するので、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
ここで、好ましくは、成形品の製造方法は、クラック検査工程の後に、不良品排除工程を有しているとよい。
すなわち、図示してないが、クラック検査システム１は、結果出力部４３が、判定部４２から良否判定の結果を入力し、セラミックリング１０が不良品であるとき、不良品排除手段に不良品である旨の信号を出力し、不良品排除手段が、不良品であるセラミックリング１０を排除する。このようにすると、良品と判断されたセラミックリング１０のみが製品パレットに搭載され、出荷されるので、生産性などを向上させることができる。
【００４５】
このように、本実施形態の成形品の製造方法によれば、上述したクラック検査システム１とほぼ同様の効果を奏することができ、微小なクラックの有無を検査することができ、また、検査品質、生産性及び経済性などを向上させることができる。
【００４６】
「クラック検査システムの実施例」
クラック検査システムとして、上述したクラック検査システム１を用いて、セラミックリング１０のクラック検査を行った。
＜クラック検査システム１の仕様＞
加熱手段２：ホットプレート
赤外線サーモグラフィおよびレンズ：ＦＳＣ−ＧＸ７０００（株式会社アピステ）
【００４７】
上記の加熱手段２にて、セラミックリング１０を約６５℃に加熱し、その後、セラミックリング１０を検査台５に載置し、赤外線サーモグラフィ３にて、セラミックリング１０の被検査面を撮像した。
撮像した画像（撮像画像１）には、図３に示すように、クラック１１、１２及び異物１４が映し出されていた。
なお、図３における異物１４はクラック１１、１２の位置を示すために付けた目印としてのインクである。
クラック検査システム１は、画像処理手段４が、温度分布表示画像データを入力し、表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラック１１、１２を欠陥としてのクラックであると判定し、判定結果を出力した。
【００４８】
なお、クラック１１は、幅約１０μｍであり、長さ約１６０μｍであった。また、クラック１２は、幅約５５μｍであり、長さ約１．１ｍｍであった。
これにより、クラック検査システム１は、幅が約１０μｍのクラック１１であっても、検出できた。すなわち、クラック検査システム１は、微小なクラックを検査することができた。
また、クラック検査システム１は、油分やインクなどの異物１４を検出した。すなわち、周辺と異なる放射率を有する異物１４を検出することもできるので、クラック検査システム１は、検査システムとしての付加価値を向上させることができる。
【００４９】
また、セラミックリング１０の代わりに、被検査面に複数の凹凸（凸部幅が約２ｍｍであり、凹部幅が約０．５ｍｍである。）が存在するセラミックプレートに対して、上記と同様に検査を行った。すなわち、上記の加熱手段２にて、セラミックプレートを約６５℃に加熱し、その後、セラミックプレートを検査台５に載置し、赤外線サーモグラフィ３にて、セラミックプレートの被検査面を撮像した。
【００５０】
撮像した画像（撮像画像２）には、図４に示すように、クラック１３が映し出されていた。
クラック検査システム１は、画像処理手段４が、温度分布表示画像データを入力し、表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラック１３を欠陥としてのクラックであると判定し、判定結果を出力した。
なお、クラック１３は、幅約１０μｍであった。
これにより、クラック検査システム１は、被検査面に凹凸がある場合であっても、幅が約１０μｍのクラック１３を検出できた。すなわち、クラック検査システム１は、被検査面に凹凸がある場合であっても、微小なクラックを検査することができた。
なお、図示してないが、クラック１３を金属顕微鏡で観察しようとしたが、ほぼ認識できなかった。
【００５１】
次に、セラミックリング１０の加熱温度に関する評価試験を行った。
室温約１６℃の状態において、加熱手段２により加熱を行わないセラミックリング１０（セラミックリング１０の温度は約１６℃）、約４０℃に加熱したセラミックリング１０、約６０℃に加熱したセラミックリング１０、約８０℃に加熱したセラミックリング１０、及び、約１００℃に加熱したセラミックリング１０を、赤外線サーモグラフィ３で撮像した。
評価として、幅約１０μｍのクラック１１、及び、幅約５５μｍのクラック１２に対して、画像処理手段４が検出できるか否かについて、評価した。評価内容は、×＝正確に検出できない、○＝検出可能である、◎＝検出可能であり、かつ、表示画像が○より鮮明である、とした。
【００５２】
この評価結果は、図５の表１に示すように、加熱手段２によりセラミックリング１０を６０℃以上に加熱すると、検出可能であり、かつ、表示画像が鮮明であった。すなわち、セラミックリング１０を６０℃以上に加熱すると、微小なクラックの検出精度が向上し、精度よくクラック検査を行うことができた。また、セラミックリング１０を加熱しない状態においても、幅約５５μｍのクラック１２を画像処理手段４が検出でき、クラック検査を行うことができた。
【００５３】
次に、赤外線サーモグラフィ３の分解能に関する評価試験を行った。
室温約１６℃の状態において、加熱手段２により約６０℃に加熱したセラミックリング１０を、分解能の異なる赤外線サーモグラフィ３で撮像した。異なる分解能を、１２μｍ／ｐｉｘ、３７μｍ／ｐｉｘ、及び、１００μｍ／ｐｉｘとした。
評価として、幅約１０μｍのクラック１１、幅約５５μｍのクラック１２、及び、幅約１７０μｍのクラックに対して、画像処理手段４が検出できるか否かについて、評価した。評価内容は、×＝正確に検出できない、○＝検出可能である、◎＝検出可能であり、かつ、表示画像が○より鮮明である、とした。
【００５４】
この評価結果は、図６の表２に示すように、分解能が３７μｍ／ｐｉｘの赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、幅約１０μｍのクラック１１を検出できたが、分解能が１０μｍ／ｐｉｘの赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、幅約１０μｍのクラック１１を検出可能であり、かつ、表示画像が鮮明であった。すなわち、分解能が１０μｍ／ｐｉｘの赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、微小なクラックの検出精度が向上し、精度よくクラック検査を行うことができた。
【００５５】
以上説明したように、本実施例のクラック検査システム１は、微小なクラックの検出精度が向上し、精度よくクラック検査を行うことができた。なお、微小なクラックの目視検査は、検査員にとって過酷な作業であり、また、検査品質の安定化や向上が、検査員の能力にかかっていることを考えると、自動化可能なクラック検査システム１は、大きな技術的意義を有している。
【００５６】
以上、本発明のクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法について、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明に係るクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法は、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１ クラック検査システム
２ 加熱手段
３ 赤外線サーモグラフィ
４ 画像処理手段
５ 検査台
６ 移動手段
１０ セラミックリング
１１ クラック
１２ クラック
１３ クラック
１４ 異物
３１ レンズ
４１ 画像処理部
４２ 判定部
４３ 結果出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法に関し、特に、検査対象物（たとえば、セラミックス機械部品など）の表層部のクラックの有無を検査するためのクラック検査システム及びクラック検査方法、並びに、このクラック検査方法によりクラックの有無を検査する工程を有する成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス機械部品などは、たとえば、自動車のシール材として使用されており、クラックの発生は、自動車の安全に大きく係わる重大な事柄である。このため、クラックの有無を判断するために、蛍光浸透探傷検査などが行われている。
【０００３】
上記の蛍光浸透探傷検査では、検査対象物に蛍光探傷液を浸透させた後、検査対象物を洗浄し、検査員が、ブラックライトの下で目視検査により、クラック内部から染み出してくる蛍光探傷液を観察し、クラックの有無を検査する。
なお、この検査は、通常、湿式検査であり、乾燥させる工程も必要になり工数が多くかかる。また、蛍光探傷液を廃棄するのに、浄化設備が必要になったり、取り扱いに十分注意する必要がある。
【０００４】
ところで、セラミックス機械部品などにおいては、品質向上や納期短縮などが要望されている。特に、蛍光浸透探傷検査を行い、その合格品が製品とされる場合には、クラック検査の自動化などを実現できる新たな技術を確立することが要望されており、様々な技術が提案されている。
【０００５】
たとえば、特許文献１には、焼結機械部品に対して選択した一方および他方の二位置間に温度勾配を設け、該焼結機械部品の温度分布状態を温度分布可視化手段で観察することによってクラックを検出することを特徴とする焼結機械部品のクラック検出方法の技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、被検体を加熱又は冷却する第１の手段と、第１の手段による加熱又は冷却と同時に第１の手段とは逆の熱作用を加えるべく同被検体を冷却又は加熱する第２の手段と、被検体の同時加熱及び冷却中に被検体から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、を含むことを特徴とする被検体欠陥部等の検出装置の技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、セラミック焼結体を透過した赤外線、又は、加熱されたセラミック焼結体から放射される赤外線の線量分布から欠陥部を検出することを特徴とする赤外線によるセラミック焼結体の欠陥部の検出方法の技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、ワークが保持する熱の温度分布を熱画像として取得して欠陥の有無を検査するワークの欠陥検査方法であって、前記ワークを加工する際に発生する熱に基づく温度分布を熱画像として取得して欠陥の有無を検査することを特徴とするワークの欠陥検査方法の技術が開示されている。
【０００９】
さらに、非特許文献１には、赤外線放射温度計による表面欠陥の検出の技術が開示されており、室温と試験片との温度差（＝ΔＴｗ）と、欠陥とその周辺の温度差（＝ΔＴ´ｃ）との関係、及び、ｈ／ｂ（＝欠陥の深さ／欠陥の幅）をパラメータとしたときのΔＴｗとΔＴ´ｃの関係などが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−６９０９８号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７７５５号公報
【特許文献３】特開昭５９−２１７１３９号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１０２７０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】日本機械学会論文集（Ａ編）５５巻５１４号（１９８９−６）、論文 Ｎｏ．８８−１４０７Ｂ “赤外線放射温度計による表面欠陥の検出”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献１のクラック検出方法は、スプロケットなどの焼結機械部品のクラックの有無を、温度勾配を利用して検査する方法としてあり、熱の移動がクラックで遮断され、熱が移動しにくくなるほど大きなクラックを検出する技術であり、微小クラック（幅10μｍ程度）の検出に適用できないといった問題があった。
また、クラックを検出するには、熱の移動がクラックで遮断されるように、温度勾配を設ける必要があり、たとえば、クラックの発生方向（クラックの長手方向）が温度勾配の方向と平行である場合、熱の移動が遮断されないので、クラックを検出できないといった問題（検査品質上の問題）があった。
【００１３】
さらに、特許文献１のクラック検出方法は、シンクロナイザーハブなどの焼結機械部品のクラックの有無を、温度勾配を利用して検査する方法としてあり、温度勾配を設け、周囲と比較して時間が経過しても高温になっている部分を探すことで、クラックを検出する技術であり、温度勾配を発生させるために、冷やし金及び時間（冷却時間）を必要とし、生産性などを向上させることができないといった問題があった。
【００１４】
また、特許文献２の技術は、加熱受台及び冷却装置などを必要とし、検出装置が大掛かりとなり、製造原価のコストダウンを図ることができないといった問題があった。また、冷却装置を作動させる時間を必要とし、生産性などを向上させることができないといった問題があった。
【００１５】
また、特許文献３、４及び非特許文献１の技術は、加熱された検査対象物の温度分布を熱画像として取得して欠陥部を検出する、あるいは、欠陥の有無を検査する技術ではあるものの、クラックであるか否かを判定することができず、自動化や検査品質の向上を図ることができないといった問題があった。
【００１６】
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、微小なクラックを検査でき、検査品質及び生産性などを向上させることができるクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明のクラック検査システムは、検査対象物が載置される検査台と、検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する赤外線サーモグラフィと、温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する画像処理手段とを備えた構成としてある。
【００１８】
また、本発明のクラック検査方法は、検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する工程、及び、温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定する判定工程を有するクラック検査方法であって、上記のクラック検査システムが用いられる方法としてある。
【００１９】
また、本発明の成形品の製造方法は、成形品を成形する成形工程、及び、成形品のクラックを検出するクラック検査工程を有する成形品の製造方法において、クラック検査工程において、上記のクラック検査方法が用いられる方法としてある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法によれば、微小なクラックを検査でき、検査品質及び生産性などを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムを説明するための概略図を示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムの動作を説明するための概略フローチャート図を示している。
【図３】図３は、本発明の実施例の撮像画像１を説明するための概略図を示している。
【図４】図４は、本発明の実施例の撮像画像２を説明するための概略図を示している。
【図５】図５は、本発明の実施例における加熱温度に関する評価結果を説明するための表１を示している。
【図６】図６は、本発明の実施例における分解能に関する評価結果を説明するための表２を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［クラック検査システムの実施形態］
図１は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムを説明するための概略図を示している。
図１において、本実施形態のクラック検査システム１は、加熱手段２、赤外線サーモグラフィ３、画像処理手段４、検査台５、及び、移動手段６などを備えた構成としてある。このクラック検査システム１は、検査対象物であるセラミックリング１０の表面に発生したクラックの有無を検査する。
【００２３】
なお、本実施形態では、検査対象物をセラミックリング１０としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、セラミックプレート、セラミックブロック、セラミックパイプなどでもよい。また、検査対象物の材質は、セラミックスに限定されるものではなく、たとえば、金属や樹脂などでもよい。さらに、セラミックリング１０の被検査面は、通常、異物等が付着していない状態としてある。
また、クラック検査システム１は、加熱手段２を備えているが、加熱手段２を備えない構成としてもよい。すなわち、セラミックリング１０を加熱しなくても、赤外線サーモグラフィ３は、空洞放射効果によって生じる温度の高い部位を検出することができる。なお、空洞放射効果とは、表面に開口する空洞状の欠陥が存在するとき、空洞部分における放射率が周囲に比べて高くなることをいう。
【００２４】
（加熱手段）
加熱手段２は、ホットプレートとしてあり、載置されたセラミックリング１０を下からほぼ均一に加熱する。これにより、赤外線サーモグラフィ３は、加熱中の、又は、加熱直後のセラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出する。このようにすると、空洞放射効果によって生じる温度の高い部位の温度をより高くすることができ、微小なクラックを検出でき、検出性能を向上させることができる。
また、加熱手段２は、上記の特許文献１の技術と比べると、加熱方向が限定されないので、簡易な構造とすることができる。なお、加熱手段２は、ホットプレートに限定されるものではなく、たとえば、加熱槽や加熱炉などでもよい。
【００２５】
ここで、好ましくは、セラミックリング１０の材質が、主原料がＳｉＣ（炭化ケイ素）であるセラミックスである場合、通常、約６０℃以上となるように、セラミックリング１０を加熱するとよい。このようにすると、クラック部と正常部の温度差がより大きくなるので、検出精度を向上させることができる。また、加熱温度の上限は、通常、約１００℃としてあり、過加熱によるムダを抑制する。
【００２６】
（検査台）
検査台５は、加熱手段２によって加熱されたセラミックリング１０が、検査のために載置される台であり、載置面に、セラミックリング１０を位置決めする凸部（凹部でもよい。）が形成されている。なお、加熱手段２上のセラミックリング１０は、投入手段（図示せず）によって、検査台５上に載置され、また、検査台５上の検査済のセラミックリング１０は、排出手段（図示せず）によって、後工程へ排出される。
なお、検査台５の構造は、上記に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、コンベア状の検査台としてもよい。
【００２７】
（赤外線サーモグラフィ）
赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出し、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する。また、赤外線サーモグラフィ３は、通常、検出波長が８〜１５μｍであり、市販されている赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、製造原価のコストダウンを図ることができる。
また、赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０の被検査面の真上に、該被検査面に対し赤外線サーモグラフィ３の撮像軸が垂直となる状態で設置される。このようにすると、セラミックリング１０の被検査面を鮮明に撮像することができる。なお、赤外線サーモグラフィ３は、通常、被検査面から１０ｍｍ〜２００ｍｍ離れた位置に設置される。
【００２８】
また、好ましくは、赤外線サーモグラフィ３がレンズ３１を有し、クラック検査システム１が、セラミックリング１０を移動させる移動手段６を備えているとよい。すなわち、本実施形態では、検査台５に載置されたセラミックリング１０を移動させる移動手段６（たとえば、検査台５を回転させるモータ）を備えている。このようにすると、セラミックリング１０に形成された微小なクラックを効率よく検出することができる。
なお、赤外線サーモグラフィ３としては、分解能は高い方が好ましく、たとえば、約１０μｍ幅のクラックの有無検査を行う場合、約３６μｍ／ｐｉｘ以上の分解能であることが好ましい。
また、移動手段６は、赤外線サーモグラフィ３及びセラミックリング１０の少なくとも一方を移動させる構成でもよい。
【００２９】
ここで、本実施形態におけるクラックについて説明する。
クラック検査システム１が検査するクラックの幅の下限は、市販されている現在の赤外線サーモグラフィ３の分解能では、通常、約１０μｍであるが、これに限定されるものではなく、たとえば、赤外線サーモグラフィ３の分解能が向上すると、約１０μｍより短くでも検出することができる。
【００３０】
（画像処理手段）
画像処理手段４は、コンピュータなどの情報処理装置であり、赤外線サーモグラフィ３から出力された温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する。
この画像処理手段４は、画像処理部４１、判定部４２、及び、結果出力部４３などを有しており、図示してないが、画像処理部４１は、ブロブ処理部などを有し、判定部４２は、円形測定部及び面積フィルタ部などを有している。
なお、画像処理部４１は、赤外線サーモグラフィ３及び判定部４２と接続されており、結果出力部４３は、判定部４２と接続されている。
また、画像処理手段４の各部の動作などについては、後述する。
【００３１】
次に、上記構成のクラック検査システム１の動作などについて、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の実施形態にかかるクラック検査システムの動作を説明するための概略フローチャート図を示している。
図２に示すように、クラック検査システム１は、まず、加熱手段２がセラミックリング１０を加熱し（ステップＳ１）、たとえば、セラミックリング１０を約６５℃とする。
次に、この加熱されたセラミックリング１０は、検査台５に載置される。ここで、検査台５に載置されたセラミックリング１０は、室温下に放置されるものの、加熱直後の状態にある。なお、検査台５がヒータなど（図示せず）を有する構成としてもよく、このようにすると、赤外線サーモグラフィ３は、加熱中のセラミックリング１０の被検査面を撮像することができる。
【００３２】
ここで、被検査面にクラックが形成されている場合、空洞放射効果により、クラックから赤外線エネルギーが放射されるので、クラックが形成されていない領域より、クラックは高い温度（材質やクラック深さなどによって異なるが、通常、約数℃高い温度）となる。
【００３３】
次に、赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０の被検査面（本実施形態では、上面）を撮像する（ステップＳ２）。すなわち、赤外線サーモグラフィ３は、レンズ３１を介してセラミックリング１０の被検査面からの赤外線放射エネルギーを検出し（撮像し）、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する。
ここで、赤外線サーモグラフィ３は、セラミックリング１０の被検査面の全領域を撮像する必要があり、本実施形態では、たとえば、１２回の撮像により、被検査面の全領域を撮像する。したがって、クラック検査システム１は、赤外線サーモグラフィ３の撮像、及び、移動手段６によるセラミックリング１０の３０°の回転を１２回行うことにより、被検査面の全領域を撮像する。
【００３４】
次に、画像処理手段４は、画像処理部４１が、複数回（たとえば、１２回）に分けて出力されたセラミックリング１０の温度分布表示画像データを入力し、セラミックリング１０の被検査面の全領域の温度分布表示画像データを生成する。なお、温度分布表示画像データは、カラー画像データである。
続いて、画像処理部４１（画像処理部４１のブロブ処理部）は、生成した温度分布表示画像データに対して、同じ色の画素を抽出し、塊と見なすブロブ処理を行い（ステップＳ３）、ブロブ処理の施されたデータ（通常、クラックと判定され得る塊と見なしたデータ）を判定部４２に出力する。
【００３５】
次に、判定部４２（判定部４２の円形測定部）は、ブロブ処理の施されたデータを入力し、ブロブ処理により生成された塊の円形度を測定する（ステップＳ４）。なお、円形度の値は、上限を１００とし、下限を０とし、真円に近いほど数値は大きくなる。したがって、判定部４２は、円形度を測定することによって、クラックのように細長い形状のもののみを抽出することができる。
続いて、判定部４２（判定部４２の面積フィルタ部）は、円形測定部により抽出されたクラックのように細長い形状の図形に対して面積フィルタ処理を行う（ステップＳ５）。これにより、所定の閾値以上の面積を有する図形のみをクラックとして抽出し、ノイズ的な図形（後述する異物付着などに起因する図形）を除去することができる。
【００３６】
次に、判定部４２は、面積フィルタ部が抽出したクラックに対して、該クラックの図形が、所定の閾値以上の面積を有しているか否かにより、良否判定を行う（ステップＳ６）。すなわち、所定の閾値以上の面積を有しているとき、欠陥としてのクラックがある（不良品）と判断し、所定の閾値以上の面積を有していないとき、欠陥としてのクラックがない（良品）と判断する。続いて、判定部４２は、良否判定の結果を結果出力部４３に出力する。
【００３７】
ここで、好ましくは、画像処理手段４が、表示温度の高い部位の温度差にもとづいて、該表示温度の高い部位の深さを求め、前記深さにももとづいて、クラックであるか否かを判定するのがよい。すなわち、判定部４２は、円形測定部により抽出されたクラックのように細長い形状の図形に対して、図形の幅寸法を求め、さらに、予め作成した温度差（＝表示温度の高い部位の温度―周辺の温度）と前記の幅寸法の関係を示すグラフ（図示せず）から、表示温度の高い部位の深さを求め、この深さにももとづいて、クラックであるか否かを判定するのが好ましい。このようにすると、所定の閾値未満の面積を有しているクラックであっても、深すぎるとして不良品と判断することができ、検査品質を向上させることができる。
【００３８】
次に、結果出力部４３は、判定部４２から良否判定の結果を入力すると、図示してないが、外部接続端子から品質管理コンピュータや不良品排除手段などに、良否判定の結果信号などを出力する（ステップＳ７）。また、結果出力部４３は、表示手段などを備えており、不良品のセラミックリング１０の被検査面の全領域の温度分布表示画像データなどを表示してもよい。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のクラック検査システム１によれば、微小なクラック（たとえば、幅が約１０μｍのクラック（欠陥としてのクラック））の有無を検査することができる。
また、画像処理手段４によって、クラックの有無を自動的にかつ精度よく検査するので、たとえば、上述した蛍光探傷液を用いる検査員による目視検査と比べると、検査品質を大幅に向上させることができる。さらに、蛍光探傷液を用いる検査と比べると、蛍光探傷液の洗浄工程や乾燥工程を必要とせず、また、蛍光探傷液の廃棄処理工程をも必要としないので、生産性や経済性などを向上させることができる。
【００４０】
［クラック検査方法の実施形態］
また、本発明は、クラック検査方法の発明としても有効である。
本実施形態のクラック検査方法は、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定する方法としてある。
すなわち、このクラック検査方法は、セラミックリング１０を加熱する加熱工程と、加熱中の、又は、加熱直後のセラミックリング１０からの赤外線放射エネルギーを検出し、空洞放射効果によって生じるセラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する工程と、温度分布表示画像データの表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定する判定工程とを有しており、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定する方法としてある。
なお、本実施形態のクラック検査方法は、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定する方法としてあるので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
このように、本実施形態のクラック検査方法によれば、上述したクラック検査システム１とほぼ同様の効果を奏することができ、微小なクラックの有無を検査することができ、また、検査品質、生産性及び経済性などを向上させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態のクラック検査方法は、様々な応用例を有している。
たとえば、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力する工程を有する方法としてあるが、これに限定されるものではない。すなわち、セラミックリング１０の温度分布表示画像データを出力するとともに、セラミックリング１０の温度分布表示画像を表示手段などに表示する工程を有する方法としてもよい。このようにすると、画像処理手段４が欠陥としてのクラックがある（不良品）と判断したセラミックリング１０に対して、検査員が、温度分布表示画像を目視確認することができ、検査の信頼性などを向上させることができる。
【００４３】
［成形品の製造方法の実施形態］
また、本発明は、成形品の製造方法の発明としても有効である。
本実施形態の成形品の製造方法は、成形品としてのセラミックリング１０を成形する成形工程、及び、セラミックリング１０のクラックを検出するクラック検査工程を有しており、クラック検査工程において、上述したクラック検査方法が用いられる方法としてある。
なお、本実施形態の成形品の製造方法は、上述したクラック検査システム１を用いて、欠陥としてのクラックであるか否かを判定するので、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
ここで、好ましくは、成形品の製造方法は、クラック検査工程の後に、不良品排除工程を有しているとよい。
すなわち、図示してないが、クラック検査システム１は、結果出力部４３が、判定部４２から良否判定の結果を入力し、セラミックリング１０が不良品であるとき、不良品排除手段に不良品である旨の信号を出力し、不良品排除手段が、不良品であるセラミックリング１０を排除する。このようにすると、良品と判断されたセラミックリング１０のみが製品パレットに搭載され、出荷されるので、生産性などを向上させることができる。
【００４５】
このように、本実施形態の成形品の製造方法によれば、上述したクラック検査システム１とほぼ同様の効果を奏することができ、微小なクラックの有無を検査することができ、また、検査品質、生産性及び経済性などを向上させることができる。
【００４６】
「クラック検査システムの実施例」
クラック検査システムとして、上述したクラック検査システム１を用いて、セラミックリング１０のクラック検査を行った。
＜クラック検査システム１の仕様＞
加熱手段２：ホットプレート
赤外線サーモグラフィおよびレンズ：ＦＳＣ−ＧＸ７０００（株式会社アピステ）
【００４７】
上記の加熱手段２にて、セラミックリング１０を約６５℃に加熱し、その後、セラミックリング１０を検査台５に載置し、赤外線サーモグラフィ３にて、セラミックリング１０の被検査面を撮像した。
撮像した画像（撮像画像１）には、図３に示すように、クラック１１、１２及び異物１４が映し出されていた。
なお、図３における異物１４はクラック１１、１２の位置を示すために付けた目印としてのインクである。
クラック検査システム１は、画像処理手段４が、温度分布表示画像データを入力し、表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラック１１、１２を欠陥としてのクラックであると判定し、判定結果を出力した。
【００４８】
なお、クラック１１は、幅約１０μｍであり、長さ約１６０μｍであった。また、クラック１２は、幅約５５μｍであり、長さ約１．１ｍｍであった。
これにより、クラック検査システム１は、幅が約１０μｍのクラック１１であっても、検出できた。すなわち、クラック検査システム１は、微小なクラックを検査することができた。
また、クラック検査システム１は、油分やインクなどの異物１４を検出した。すなわち、周辺と異なる放射率を有する異物１４を検出することもできるので、クラック検査システム１は、検査システムとしての付加価値を向上させることができる。
【００４９】
また、セラミックリング１０の代わりに、被検査面に複数の凹凸（凸部幅が約２ｍｍであり、凹部幅が約０．５ｍｍである。）が存在するセラミックプレートに対して、上記と同様に検査を行った。すなわち、上記の加熱手段２にて、セラミックプレートを約６５℃に加熱し、その後、セラミックプレートを検査台５に載置し、赤外線サーモグラフィ３にて、セラミックプレートの被検査面を撮像した。
【００５０】
撮像した画像（撮像画像２）には、図４に示すように、クラック１３が映し出されていた。
クラック検査システム１は、画像処理手段４が、温度分布表示画像データを入力し、表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラック１３を欠陥としてのクラックであると判定し、判定結果を出力した。
なお、クラック１３は、幅約１０μｍであった。
これにより、クラック検査システム１は、被検査面に凹凸がある場合であっても、幅が約１０μｍのクラック１３を検出できた。すなわち、クラック検査システム１は、被検査面に凹凸がある場合であっても、微小なクラックを検査することができた。
なお、図示してないが、クラック１３を金属顕微鏡で観察しようとしたが、ほぼ認識できなかった。
【００５１】
次に、セラミックリング１０の加熱温度に関する評価試験を行った。
室温約１６℃の状態において、加熱手段２により加熱を行わないセラミックリング１０（セラミックリング１０の温度は約１６℃）、約４０℃に加熱したセラミックリング１０、約６０℃に加熱したセラミックリング１０、約８０℃に加熱したセラミックリング１０、及び、約１００℃に加熱したセラミックリング１０を、赤外線サーモグラフィ３で撮像した。
評価として、幅約１０μｍのクラック１１、及び、幅約５５μｍのクラック１２に対して、画像処理手段４が検出できるか否かについて、評価した。評価内容は、×＝正確に検出できない、○＝検出可能である、◎＝検出可能であり、かつ、表示画像が○より鮮明である、とした。
【００５２】
この評価結果は、図５の表１に示すように、加熱手段２によりセラミックリング１０を６０℃以上に加熱すると、検出可能であり、かつ、表示画像が鮮明であった。すなわち、セラミックリング１０を６０℃以上に加熱すると、微小なクラックの検出精度が向上し、精度よくクラック検査を行うことができた。また、セラミックリング１０を加熱しない状態においても、幅約５５μｍのクラック１２を画像処理手段４が検出でき、クラック検査を行うことができた。
【００５３】
次に、赤外線サーモグラフィ３の分解能に関する評価試験を行った。
室温約１６℃の状態において、加熱手段２により約６０℃に加熱したセラミックリング１０を、分解能の異なる赤外線サーモグラフィ３で撮像した。異なる分解能を、１２μｍ／ｐｉｘ、３７μｍ／ｐｉｘ、及び、１００μｍ／ｐｉｘとした。
評価として、幅約１０μｍのクラック１１、幅約５５μｍのクラック１２、及び、幅約１７０μｍのクラックに対して、画像処理手段４が検出できるか否かについて、評価した。評価内容は、×＝正確に検出できない、○＝検出可能である、◎＝検出可能であり、かつ、表示画像が○より鮮明である、とした。
【００５４】
この評価結果は、図６の表２に示すように、分解能が３７μｍ／ｐｉｘの赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、幅約１０μｍのクラック１１を検出できたが、分解能が１０μｍ／ｐｉｘの赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、幅約１０μｍのクラック１１を検出可能であり、かつ、表示画像が鮮明であった。すなわち、分解能が１０μｍ／ｐｉｘの赤外線サーモグラフィ３を用いることにより、微小なクラックの検出精度が向上し、精度よくクラック検査を行うことができた。
【００５５】
以上説明したように、本実施例のクラック検査システム１は、微小なクラックの検出精度が向上し、精度よくクラック検査を行うことができた。なお、微小なクラックの目視検査は、検査員にとって過酷な作業であり、また、検査品質の安定化や向上が、検査員の能力にかかっていることを考えると、自動化可能なクラック検査システム１は、大きな技術的意義を有している。
【００５６】
以上、本発明のクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法について、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明に係るクラック検査システム、クラック検査方法及び成形品の製造方法は、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１ クラック検査システム
２ 加熱手段
３ 赤外線サーモグラフィ
４ 画像処理手段
５ 検査台
６ 移動手段
１０ セラミックリング
１１ クラック
１２ クラック
１３ クラック
１４ 異物
３１ レンズ
４１ 画像処理部
４２ 判定部
４３ 結果出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物が載置される検査台と、
前記検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する赤外線サーモグラフィと、
前記温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する画像処理手段と
を備えたことを特徴とするクラック検査システム。
【請求項２】
前記検査対象物を加熱する加熱手段を備え、前記赤外線サーモグラフィが、加熱中の、又は、加熱直後の前記検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出することを特徴とする請求項１に記載のクラック検査システム。
【請求項３】
前記画像処理手段が、前記表示温度の高い部位の温度差にもとづいて、該表示温度の高い部位の深さを求め、前記深さにももとづいて、クラックであるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のクラック検査システム。
【請求項４】
前記画像処理手段が、画像処理部、判定部及び結果出力部を有し、前記画像処理部がブロブ処理部を有し、前記判定部が円形測定部及び面積フィルタ部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラック検査システム。
【請求項５】
前記検査台及び前記赤外線サーモグラフィの少なくとも一つを移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のクラック検査システム。
【請求項６】
検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する工程、及び、前記温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定する判定工程を有するクラック検査方法であって、
上記請求項１〜５のいずれか一項に記載されたクラック検査システムが用いられることを特徴とするクラック検査方法。
【請求項７】
成形品を成形する成形工程、及び、前記成形品のクラックを検出するクラック検査工程を有する成形品の製造方法において、
前記クラック検査工程において、上記請求項６に記載されたクラック検査方法が用いられることを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項１】
検査対象物が載置される検査台と、
前記検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する赤外線サーモグラフィと、
前記温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定し、判定結果を出力する画像処理手段と
を備えたことを特徴とするクラック検査システム。
【請求項２】
前記検査対象物を加熱する加熱手段を備え、前記赤外線サーモグラフィが、加熱中の、又は、加熱直後の前記検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出することを特徴とする請求項１に記載のクラック検査システム。
【請求項３】
前記画像処理手段が、前記表示温度の高い部位の温度差にもとづいて、該表示温度の高い部位の深さを求め、前記深さにももとづいて、クラックであるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のクラック検査システム。
【請求項４】
前記画像処理手段が、画像処理部、判定部及び結果出力部を有し、前記画像処理部がブロブ処理部を有し、前記判定部が円形測定部及び面積フィルタ部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラック検査システム。
【請求項５】
前記検査台及び前記赤外線サーモグラフィの少なくとも一つを移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のクラック検査システム。
【請求項６】
検査対象物からの赤外線放射エネルギーを検出し、該検査対象物の温度分布表示画像データを出力する工程、及び、前記温度分布表示画像データを入力し、空洞放射効果によって生じる表示温度の高い部位の形状及び大きさにもとづいて、クラックであるか否かを判定する判定工程を有するクラック検査方法であって、
上記請求項１〜５のいずれか一項に記載されたクラック検査システムが用いられることを特徴とするクラック検査方法。
【請求項７】
成形品を成形する成形工程、及び、前記成形品のクラックを検出するクラック検査工程を有する成形品の製造方法において、
前記クラック検査工程において、上記請求項６に記載されたクラック検査方法が用いられることを特徴とする成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６１２０２（Ｐ２０１３−６１２０２Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９０１５（Ｐ２０１１−１９９０１５）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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