材料接合部の自動試験方法
材料接合部（４）の自動非接触非破壊試験方法において、最小閾値と最大閾値との間で動的閾値が変動し、動的閾値を超える熱流ダイナミクス値を示す、材料接合部（４）を通過する熱流ダイナミクスの領域が求められる。熱流ダイナミクスのこれらの領域が、周辺部における急激な変化に関して検査される。材料接合部（４）の溶融部（５）と、溶融していないが依然として付着性である部分（６）との間の境界（７）を横断する場合に、周辺部において急激な変化が起こる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分（所謂おいて部分）に記載の少なくとも２つの合わせ部分の材料接合部の自動非接触非破壊試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接点は、工業用途において重要な材料接合部である。溶接点は、溶融部と非溶融部とからなる２区画接合部を通常含む。溶融部は、溶接点の内部領域中にあり、そのためいわゆる溶接ナゲット（weld nugget）を形成する。非溶融部は溶接ナゲットを取り囲んでおり、溶接グルー（weld glue）と呼ばれる。非溶融部においては、合わせ部分は互いに溶接されていない。したがって合わせ部分の間の接合部の強度は、非溶融部においては、ある程度の付着が存在するだけなので不十分である。したがって溶接点の品質は溶接ナゲットによって実質的に決定される。
【０００３】
溶接点の品質は、破壊試験または検査によって評価することが知られている。しかしこの種類の検査の１つは、無作為のサンプリングによってのみ行うことができる。すべてのサンプルの１００パーセントの検査までのより頻繁な検査は、非破壊検査によってのみ実施可能である。
【０００４】
熱流サーモグラフィーは、長い間定評のある非接触非破壊検査方法である。この方法によると、熱流を発生させるために、少なくとも１つの励起源によって試験サンプルが励起される。試験サンプルによって発せられた熱放射は、少なくとも１つの赤外線センサーによって一連の画像で記録される。演算装置によって、記録された一連の画像から様々な種類の結果画像が得られる。これらの種類の結果画像は、たとえば、材料接合部の種々の箇所における熱波の振幅および移動時間をそれぞれ示す振幅画像および位相画像である。位相画像によって、材料接合部の熱伝導率の局所的な差を可視化することができる（非特許文献１）。
【０００５】
溶接点の品質が熱流の半減期によって評価される溶接点の自動試験方法の１つが特許文献１に開示されている。個別の画像点における熱流の半減期が短いことは、良好な品質の溶接接合部であることを示している。この方法の欠点は、検出される絶対半減期からは、溶接ナゲットと溶接グルーとの間の境界の位置に関する物体的情報が全く得られないことである。したがって、この方法を使用して、溶接点の大きさおよび位置を自動的に決定することは工業規模では不可能である。
【０００６】
特許文献２には、溶接点の自動試験方法が開示されている。使用される位相画像は、検査される一連の画像が取得される前に規定される特定のパラメーターによって得られる。溶接接合部の品質は、明確に規定された閾値によって求められる。この方法の欠点は、工業規模では、明確に規定された閾値によっては、検査される溶接ナゲットが高い信頼性で検出できないことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０１／５０１１６Ａ１号パンフレット
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１５０６３３Ａ１号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V. Maldague，John Wiley and Sons，Inc., ２００１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、材料接合部の溶融部を高い信頼性で検出および評価することができる材料接合部の自動非接触非破壊試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は請求項１の特徴によって達成される。本発明によると、溶融部と、溶融していないが依然として付着性である部分との間の境界が、熱流のさらなる障害物となることが分かった。この境界によって、熱流ダイナミクスが急激に減少する。この境界のすぐ後ろでは、非溶融部熱流のダイナミクスが再び増加する。材料接合部を通過する熱流ダイナミクスが、結果画像の強度値として示される結果画像において、これは、この箇所で形成される強度ビードによって示される。
【００１１】
第１のステップにおいて、この結果画像は、検査される材料接合部の周囲の熱流ダイナミクスを求めるために使用され、そのため前記熱流ダイナミクスは画像背景を形成する。画像背景の熱流ダイナミクスは、たとえばヒストグラムによって求められる。画像背景の熱流ダイナミクスから得られる値の１つは、材料接合部の非溶融部および溶融部の両方が存在できる領域を規定する最小動的閾値として定義される。次のステップにおいて、この領域中で、材料接合部を通過する熱流ダイナミクスのピーク値が求められ、このピーク値は最大動的閾値となる。最小閾値と最大閾値との間で変動する動的閾値は、結果画像上の一連の領域を画定し、これらの領域のそれぞれは、材料接合部を通過する動的閾値を超える熱流ダイナミクス値を表している。これらの領域は、それらの周辺部に関して検査される。強度ビードによって、溶融部と非溶融部との間の境界を横断するときにこれらの領域の外形が急激に増加する。これらの領域周辺部は、特徴ベクトルによって測定され、表され、周辺部は前記領域の外形を表す数値となる。この特徴ベクトルの急激な増加は、関連する領域が非溶融部の一部を取り囲んでいることを示している。特徴ベクトルのこの急激な増加は、たとえば曲線平滑化および曲線検査などの従来方法によって検出することができる。材料接合部の溶融部と非溶融部との間の境界は、動的および物体的に局在化しうる。このように溶融部は高い信頼性で検出可能である。検出された溶融部は次に、その位置および大きさに関して評価される。
【００１２】
熱流の励起および検出が材料接合部の同じ側で行われる場合、材料接合部を通過する熱流ダイナミクスは、溶融部と非溶融部との間の境界を横断するときに減少する。この場合、強度ビードによって、境界を通過するときの検査領域の周辺部が急激に減少し、その結果急激な減少を特徴ベクトル中に観察することができる。
【００１３】
上記方法はすべての合わせ部分で一般に同じである。したがって、同じまたは異なる材料の合わせ部分の材料接合部を検査することができる。さらに、この方法によって、溶接接合部およびはんだ接合部を検査することができる。これらの材料接合部は、溶接部と非溶接部との間の境界、またははんだ付け部と非はんだ付け部との間の境界をそれぞれ示さしている。したがって、検査される材料接合部の熱伝導率の局所的な差を示す結果画像上に強度ビードが形成される。前記強度ビードは、溶接接合部およびはんだ接合部の検出および評価を行うための従来の信号および画像処理方法によって検出することができる。
【００１４】
材料接合部の励起および熱流の検出は、一般に、材料接合部の互いに異なる側または同じ側で行うことができる。したがって、透過および／または反射において時間および空間分解された熱流を示す様々な種類の結果画像が評価される。熱流の測定結果が、励起源の強度のばらつき、材料表面の状態および性質、ならびに合わせ部分の材料厚さの影響があまり大きくないことを保証する必要がある。したがって、熱流の絶対値や検査される材料接合部を熱流が通過する速度の絶対値を表すのではなく、熱流の局所的な速度差を表す結果画像が使用される。この種類の結果画像は、たとえば赤外ロックインサーモグラフィーを使用して得られる位相画像であってよい（Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V. Maldague，John Wiley and Sons，Inc., ２００１）。位相画像は、材料接合部を伝播するときの熱波の移動時間を表しており、その結果、結果画像の種々の画像点間で発生する材料接合部の熱伝導率差を見ることができるようになる。熱流の局所的な速度差は熱流ダイナミクスと呼ばれる。
【００１５】
請求項２に記載の基準領域によって、画像背景の熱流ダイナミクスから最小閾値が得られる。
【００１６】
最大閾値は、請求項３に記載の試験領域によって容易に検出可能である。試験領域は、たとえば検査される領域の中心に位置することができる。試験領域の大きさは実験的に決定することができ、Ｓｈａｎｎｏｎのサンプリング定理に注意する必要がある（Industrial Image Processing，Christian Demant，Bernd Streicher-Abel，Peter Waszkewitz，Springer-Verlag，１９９８）。試験領域の大きさは、たとえば３×３ピクセルに規定することができる。
【００１７】
請求項４に記載の同じ大きさのいくつかの試験領域による最大閾値の測定は信頼性が高い。規定された大きさの試験領域が、最小閾値を超える熱流ダイナミクス値を示す領域中に移動するような方法で、これらの試験領域が形成される。試験領域の大きさは、たとえば３×３ピクセルに規定することができる。
【００１８】
請求項５に記載の反復方法による増分量の決定によって、最適の増分量を見つけることができる。最適の増分量を決定するために、たとえば増分量１で開始することが考えられる。
【００１９】
溶接ナゲットと呼ばれる溶融部と、溶接グルーと呼ばれる溶融していないが依然として付着性である部分とを含む請求項６に記載の溶接点は、工業用とにおいて重要な材料接合部の１つであり、したがって本発明による方法の利点は特に明らかである。
【００２０】
請求項７に記載の材料特性曲線によって、溶接点の残りの材料厚さ、したがって溶接ガンによって形成された溶接点におけるくぼみの残りの材料厚さを正確に測定することができる。材料接合部を検査するために、検査される合わせ部分の材料の組み合わせの材料特性曲線をあらかじめ作成する必要がある。材料特性曲線は、溶接点の残りの材料厚さからの熱流ダイナミクスのピーク値の非線形依存性を示している。この特性曲線に必要なデータは、同じ材料の組み合わせのさまざまな基準溶接点において得られ、これらの基準溶接点は異なる残りの材料厚さを有する。熱流の透過成分と散逸成分とは、残りの材料厚さの決定において異なる役割を果たす。溶接点の残りの材料厚さが小さい場合には、熱流ダイナミクスのピーク値を決定するのは熱流の透過成分である。残りの材料厚さがより大きい場合には、熱流の散逸成分がより重要となる。したがって溶接ナゲットの領域中で測定されるピーク値を残りの材料厚さの決定に使用することができる。熱流ダイナミクスのピーク値は、溶接点の溶接ナゲットの領域中で測定される最大閾値に対応している。基準溶接点の残りの材料厚さは独立した方法を使用して測定される。
【００２１】
請求項８に記載の第１の制限値との比較によって、孔を検出することができる。熱流ダイナミクス値が大きすぎる場合、これは溶接点の中に孔が存在することを示している。第１の制限値は経験的に求められる。
【００２２】
請求項９に記載の第２の制限値との比較によって、空隙を検出することができる。熱流ダイナミクス値が小さすぎる場合、これは溶接ナゲット中に空隙が存在することを示している。この種類の溶接ナゲットはバーンアウト（burned out）溶接ナゲットと呼ばれる。第２の制限値は経験的に求められる。
【００２３】
請求項１０に記載の方法を開発することによって、検出された溶接ナゲットの領域中の表面損傷を特に調べることができる。損傷の検出は溶接ナゲットの領域に限定され、そのためこの方法は間違った結果が得られることから保護される。さらに別の画像は、たとえば記録された熱画像またはさらに別の結果画像の１つであってよい。結果画像は、たとえば赤外ロックインサーモグラフィーを使用して得られた振幅画像であってよい。振幅画像によって、溶接点を通過して伝播する熱波の振幅が示される。起源、大きさ、および位置、ならびに検出される欠陥の組み合わせに依存して、溶接点の品質を厳密に分類し評価することができる。さらに、損傷した溶接点の原因の特定および追跡が可能であり、そのため品質保証の基準となりうる溶接プロセス全体の統計的評価を行うことができる。
【００２４】
本発明のさらなる特徴および利点は、図面による実施形態の説明より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】溶接点の形態の材料接合部の断面を示している。
【図２】溶接点を通過する熱流ダイナミクスの一次元分布の図である。
【図３】第１の特徴ベクトルの図であり、これによって、検査される領域の周辺部が熱流ダイナミクスの関数として表される。
【図４】第２の特徴ベクトルの図であり、これによって検査される領域の周辺部が熱流ダイナミクスの関数として表される。
【図５】残りの材料厚さの関数としての熱流ダイナミクスのピーク値を表す材料特性曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
試験サンプル１は、材料接合部４によって相互に連結した第１の合わせ部分２と第２の合わせ部分３とを含む。合わせ部分２、３は、同じまたは異なる材料厚さを有する同じまたは異なる材料から形成することができる。材料接合部４は溶接点である。以下は、溶接点４の形態の材料接合部の説明である。
【００２７】
溶接点４は、溶融部５と、前記溶融部５を取り囲む非溶融部６とからなる２区画接合部を形成している。溶融部５と非溶融部６との間には、境界７が存在し、これは、溶融部５を画定し、溶融部５を溶融していないが依然として接着性である部分６から溶融部５を分離している。以降、溶融部を溶接ナゲット５と呼び、一方、非溶融部を溶接グルー６と呼ぶ。試験サンプル１の互いに反対側に励起源８および赤外線センサー９が配置される。
【００２８】
検査される試験サンプル１および溶接点４は、励起源８によってパルスで励起される。透過成分１１と散逸成分１２とからなる熱流１０が発生する。散逸成分１２は散逸性成分とも呼ばれる。熱流１０の透過成分１１は、赤外線センサー９によって次々に取得される一連の熱画像として記録される。
【００２９】
溶接点４の合わせ部分２、３のそれぞれはくぼみ１３を有する。くぼみ１３は、溶接点４を形成するために使用される溶接ガンによって形成される。くぼみ１３によって、残りの材料厚さＭが画定される。
【００３０】
記録された一連の熱画像を評価するために演算装置１４が設けられており、演算装置１４は励起源８および赤外線センサー９に接続されている。一連の熱画像から、様々な種類の結果画像が得られる。位相画像の形態の結果画像によって、溶接点４を通過する熱流ダイナミクスＷが示される。熱流ダイナミクスＷは、溶接点４を通って伝播する熱流１０の局所的な速度差を表しており、したがって熱伝導率の局所的な差を表している。
【００３１】
図２は、断面座標ｘに沿った熱流ダイナミクスＷの一次元分布１５を示している。熱流ダイナミクスＷは、一般に二次元分布を示す。定性的な観点から、前記二次元分布は一次元分布１５に対応しているが、二次元分布は、溶接点４の形状に対応して非対称で不規則な形状を有する場合がある。
【００３２】
熱流ダイナミクスＷの二次元分布は、溶接点４の形状によって実質的に決定される。溶接点４の形状は、溶接ガンのくぼみ１３によって形成される。以下は、熱流ダイナミクスＷの一次元分布１５のより詳細な説明である。しかし、溶接ナゲットを正確に検出するためには、評価が必要となるのは熱流ダイナミクスＷの二次元分布であり、したがって以下の説明は二次元分布にも同様に適用される。
【００３３】
溶接点４の中心において、熱流ダイナミクスＷはピーク値を有し、溶接点４の周囲に向かうと熱流ダイナミクスＷはこのピーク値から減少する。本発明によると、溶接ナゲット５と溶接グルー６との間の境界７で熱流ダイナミクスＷのさらなる局所的減少が起こり、この境界７のすぐ後ろで熱流ダイナミクスＷは再び増加することが分かった。この効果の結果として、熱流ダイナミクスＷの一次元分布１５に関して図２に示されるように強度ビード１６が得られる。溶接ナゲット５の周囲に強度ビード１６が形成される効果は、非対称および不規則である場合があり、そのため、溶接ナゲット５を正確に検出するために評価が必要となるのは熱流ダイナミクスＷの二次元分布である。
【００３４】
溶接ナゲット５を検出するために、第１のステップで最小閾値Ｗｍｉｎが求められる。最小閾値Ｗｍｉｎは、画像背景Ｈの熱流ダイナミクスＷよりも大きい。最小閾値Ｗｍｉｎは、画像背景Ｈの熱流ダイナミクスＷの基準領域Ｒから求められ、基準領域Ｒは画像背景Ｈの一部を形成している。
【００３５】
さらに、溶接点４を通過する熱流ダイナミクスＷのピーク値に対応する最大閾値Ｗｍａｘが求められる。最大ピーク値Ｗｍａｘは、最小閾値Ｗｍｉｎを超える熱流ダイナミクスＷの値を示す領域Ｓの中心に位置する試験領域Ｔから求められる。最大閾値Ｗｍａｘは、試験領域Ｔから得られる熱流ダイナミクスＷの値の平均値である。
【００３６】
あるいは、最大閾値Ｗｍａｘは、領域Ｓ中で互いに対してずれた位置にある同じ大きさの数箇所の試験領域Ｔから求めることもでき、それぞれの試験領域Ｔについて、熱流ダイナミクスＷの値の平均値が試験領域Ｔから得られる。最大閾値Ｗｍａｘはこれらの平均値の最大値である。
【００３７】
溶接ナゲット５を検出するために、動的閾値Ｗｄｙｎを最小閾値Ｗｍｉｎと最大閾値Ｗｍａｘとの間で変動させる。変動する動的閾値はＷｄｙｎ，ｉと記載され、ｉ＝１〜ｎである。動的閾値Ｗｄｙｎは増分量ΔＷｄｙｎで変動する。これは、２つの連続する動的閾値Ｗｄｙｎ，ｉおよびＷｄｙｎ，ｉ＋１が増分量ΔＷｄｙｎだけ互いに離れていることを意味する。最適増分量ΔＷｄｙｎは反復的に求めることができる。
【００３８】
溶接点４を通過する熱流ダイナミクスＷの関連領域Ｂｉが各動的閾値Ｗｄｙｎ，ｉについて求められ、この領域Ｂｉは、動的閾値Ｗｄｙｎ，ｉを超える熱流ダイナミクスＷの値を示す。各領域Ｂｉは、特徴ベクトルによって求められそれによって表される関連周辺部Ｕｉを有する。次に、すべての領域Ｂについて、周辺部の急激な変化ΔＵに関して検査する。動的閾値Ｗｄｙｎが最大閾値Ｗｍａｘと最小閾値Ｗｍｉｎとの間で変動する場合、検査される領域Ｂ溶接ナゲット５と溶接グルー６との間の境界７を横断する場合に周辺部Ｕの急激な増加が起こる。図２は、領域Ｂｉがまだ境界７を横断する前の周辺部Ｕｉを有する領域Ｂｉを示している。図２は、領域Ｂｉ＋１が境界７を既に横断した場合の周辺部Ｕｉ＋１を有する領域Ｂｉ＋１をさらに示している。したがって領域Ｂｉ＋１は溶接グルー６の一部を取り囲んでいる。溶接グルー６の取り囲まれた部分は、境界７よりも大きな熱流ダイナミクスＷを示す。したがって、領域Ｂｉは境界７をまだ横断していない最大の領域であり、したがって溶接グルー６の一部を取り囲んでいない。したがって領域Ｂｉは、実質的に溶接ナゲット５に相当する。したがって溶接ナゲット５の位置および大きさは、領域Ｂｉおよびその関連する周辺部Ｕｉによって評価することができる。
【００３９】
検査される領域Ｂの外形の状態に依存して、周辺部の急激な変化ΔＵの後には、図４に示されるような周辺部の急激な減少、または図３に示されるような周辺部Ｕのさらなる増加が起こりうる。これは、明確な外形を有する物体は、前記物体の表面積が増加すると、理想的な円からのその形状のずれがなくなるかさらに増加するかのいずれかとなる傾向にあることを示すPoisson効果の結果である（Gerthsen Physik，２３ｒｄ edition，１３０頁以下，Springer Verlag，２００６）。物体の大きさが増加するときにこれらのずれがなくなる場合、これによって周辺部が減少する。ずれが実質的になくなるとすぐに、その物体の周辺部は再び持続的に増加する。
【００４０】
検査される領域Ｂの周辺部の急激な変化ΔＵは、従来の信号および画像処理方法によって検出可能である。それらによって、溶接ナゲット５の周囲の非対称で不規則な強度ビード１６の形成を検出することができる。動的および適応性であり、従って自動的な溶接ナゲット５の検出が保証される。
【００４１】
最大閾値Ｗｍａｘである熱流ダイナミクスＷのピーク値から、溶接点４の残りの材料厚さＭの無接触非破壊検査を行うことができる。残りの材料厚さＭを求めるために、検査される合わせ部分２、３の材料の組み合わせに関してあらかじめ材料特性曲線Ｋが作成される。特性曲線Ｋは、種々の残りの材料厚さを有する基準溶接点によって求められ、これらの基準溶接点は、後に検査される対応の合わせ部分２、３を相互に連結している。各基準溶接点について、残りの材料厚さＭは独立した方法によって測定される。さらに熱流ダイナミクスＷのピーク値が基準溶接点について測定される。特性曲線Ｋは、残りの材料厚さＭからの熱流ダイナミクスＷのピーク値の非線形依存性を表している。
【００４２】
特性曲線Ｋによって、検査される溶接点４と、溶接ガンによって形成された溶接点４におけるくぼみ１３との残りの材料厚さＭを調べることができる。検査される溶接点４の最大ピーク値Ｗｍａｘは第１の制限値Ｇ１と比較され、この制限値Ｇ１より大きい場合、これは溶接点４の中に孔が存在することを示している。さらに、検査される溶接点４の最大ピーク値Ｗｍａｘが第２の制限値Ｇ２と比較され、前記最大ピーク値Ｗｍａｘがこの制限値Ｇ２より小さい場合、これは溶接点４の中に空隙が存在することを示している。制限値Ｇ１、Ｇ２は経験的に求められる。
【００４３】
さらに、本発明の方法によって、溶接点４の種々の表面損傷の検出および評価を行うことができる。表面損傷の検出および評価は、溶接ナゲット５の検出される領域Ｂｉ中で行われる。表面損傷は、溶接ナゲット５の検出に使用される結果画像の座標系と同じ座標系を備える別の画像によって検出される。この種類の画像は、たとえば、熱画像、または赤外ロックインサーモグラフィーによって得られる振幅画像であってよい（Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V. Maldague，John Wiley and Sons，Inc., ２００１）。欠陥の検出は溶接ナゲット５の領域Ｂｉ中で排他的に行われ、そのため間違った結果は回避される。たとえば溶接ナゲット５と溶接グルー６との間の境界７は欠陥として識別されない。欠陥の評価および検出は、たとえば従来の信号および画像処理方法を使用して行うことができる。
【００４４】
溶接点４は、起源、大きさ、および位置、ならびに検出される欠陥の組み合わせに依存して分類することができる。これによって溶接点４の品質を正確に評価することができる。
【００４５】
本発明による方法によって、溶接点４の自動非接触非破壊検査を工業規模で行うことが可能となる。本発明の方法は欠陥の広範な検出を提供し、それによって、検査される溶接点４の正確で信頼性の高い分類が保証される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分（所謂おいて部分）に記載の少なくとも２つの合わせ部分の材料接合部の自動非接触非破壊試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接点は、工業用途において重要な材料接合部である。溶接点は、溶融部と非溶融部とからなる２区画接合部を通常含む。溶融部は、溶接点の内部領域中にあり、そのためいわゆる溶接ナゲット（weld nugget）を形成する。非溶融部は溶接ナゲットを取り囲んでおり、溶接グルー（weld glue）と呼ばれる。非溶融部においては、合わせ部分は互いに溶接されていない。したがって合わせ部分の間の接合部の強度は、非溶融部においては、ある程度の付着が存在するだけなので不十分である。したがって溶接点の品質は溶接ナゲットによって実質的に決定される。
【０００３】
溶接点の品質は、破壊試験または検査によって評価することが知られている。しかしこの種類の検査の１つは、無作為のサンプリングによってのみ行うことができる。すべてのサンプルの１００パーセントの検査までのより頻繁な検査は、非破壊検査によってのみ実施可能である。
【０００４】
熱流サーモグラフィーは、長い間定評のある非接触非破壊検査方法である。この方法によると、熱流を発生させるために、少なくとも１つの励起源によって試験サンプルが励起される。試験サンプルによって発せられた熱放射は、少なくとも１つの赤外線センサーによって一連の画像で記録される。演算装置によって、記録された一連の画像から様々な種類の結果画像が得られる。これらの種類の結果画像は、たとえば、材料接合部の種々の箇所における熱波の振幅および移動時間をそれぞれ示す振幅画像および位相画像である。位相画像によって、材料接合部の熱伝導率の局所的な差を可視化することができる（非特許文献１）。
【０００５】
溶接点の品質が熱流の半減期によって評価される溶接点の自動試験方法の１つが特許文献１に開示されている。個別の画像点における熱流の半減期が短いことは、良好な品質の溶接接合部であることを示している。この方法の欠点は、検出される絶対半減期からは、溶接ナゲットと溶接グルーとの間の境界の位置に関する物体的情報が全く得られないことである。したがって、この方法を使用して、溶接点の大きさおよび位置を自動的に決定することは工業規模では不可能である。
【０００６】
特許文献２には、溶接点の自動試験方法が開示されている。使用される位相画像は、検査される一連の画像が取得される前に規定される特定のパラメーターによって得られる。溶接接合部の品質は、明確に規定された閾値によって求められる。この方法の欠点は、工業規模では、明確に規定された閾値によっては、検査される溶接ナゲットが高い信頼性で検出できないことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０１／５０１１６Ａ１号パンフレット
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１５０６３３Ａ１号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V. Maldague，John Wiley and Sons，Inc., ２００１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、材料接合部の溶融部を高い信頼性で検出および評価することができる材料接合部の自動非接触非破壊試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は請求項１の特徴によって達成される。本発明によると、溶融部と、溶融していないが依然として付着性である部分との間の境界が、熱流のさらなる障害物となることが分かった。この境界によって、熱流ダイナミクスが急激に減少する。この境界のすぐ後ろでは、非溶融部熱流のダイナミクスが再び増加する。材料接合部を通過する熱流ダイナミクスが、結果画像の強度値として示される結果画像において、これは、この箇所で形成される強度ビードによって示される。
【００１１】
第１のステップにおいて、この結果画像は、検査される材料接合部の周囲の熱流ダイナミクスを求めるために使用され、そのため前記熱流ダイナミクスは画像背景を形成する。画像背景の熱流ダイナミクスは、たとえばヒストグラムによって求められる。画像背景の熱流ダイナミクスから得られる値の１つは、材料接合部の非溶融部および溶融部の両方が存在できる領域を規定する最小動的閾値として定義される。次のステップにおいて、この領域中で、材料接合部を通過する熱流ダイナミクスのピーク値が求められ、このピーク値は最大動的閾値となる。最小閾値と最大閾値との間で変動する動的閾値は、結果画像上の一連の領域を画定し、これらの領域のそれぞれは、材料接合部を通過する動的閾値を超える熱流ダイナミクス値を表している。これらの領域は、それらの周辺部に関して検査される。強度ビードによって、溶融部と非溶融部との間の境界を横断するときにこれらの領域の外形が急激に増加する。これらの領域周辺部は、特徴ベクトルによって測定され、表され、周辺部は前記領域の外形を表す数値となる。この特徴ベクトルの急激な増加は、関連する領域が非溶融部の一部を取り囲んでいることを示している。特徴ベクトルのこの急激な増加は、たとえば曲線平滑化および曲線検査などの従来方法によって検出することができる。材料接合部の溶融部と非溶融部との間の境界は、動的および物体的に局在化しうる。このように溶融部は高い信頼性で検出可能である。検出された溶融部は次に、その位置および大きさに関して評価される。
【００１２】
熱流の励起および検出が材料接合部の同じ側で行われる場合、材料接合部を通過する熱流ダイナミクスは、溶融部と非溶融部との間の境界を横断するときに減少する。この場合、強度ビードによって、境界を通過するときの検査領域の周辺部が急激に減少し、その結果急激な減少を特徴ベクトル中に観察することができる。
【００１３】
上記方法はすべての合わせ部分で一般に同じである。したがって、同じまたは異なる材料の合わせ部分の材料接合部を検査することができる。さらに、この方法によって、溶接接合部およびはんだ接合部を検査することができる。これらの材料接合部は、溶接部と非溶接部との間の境界、またははんだ付け部と非はんだ付け部との間の境界をそれぞれ示さしている。したがって、検査される材料接合部の熱伝導率の局所的な差を示す結果画像上に強度ビードが形成される。前記強度ビードは、溶接接合部およびはんだ接合部の検出および評価を行うための従来の信号および画像処理方法によって検出することができる。
【００１４】
材料接合部の励起および熱流の検出は、一般に、材料接合部の互いに異なる側または同じ側で行うことができる。したがって、透過および／または反射において時間および空間分解された熱流を示す様々な種類の結果画像が評価される。熱流の測定結果が、励起源の強度のばらつき、材料表面の状態および性質、ならびに合わせ部分の材料厚さの影響があまり大きくないことを保証する必要がある。したがって、熱流の絶対値や検査される材料接合部を熱流が通過する速度の絶対値を表すのではなく、熱流の局所的な速度差を表す結果画像が使用される。この種類の結果画像は、たとえば赤外ロックインサーモグラフィーを使用して得られる位相画像であってよい（Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V. Maldague，John Wiley and Sons，Inc., ２００１）。位相画像は、材料接合部を伝播するときの熱波の移動時間を表しており、その結果、結果画像の種々の画像点間で発生する材料接合部の熱伝導率差を見ることができるようになる。熱流の局所的な速度差は熱流ダイナミクスと呼ばれる。
【００１５】
請求項２に記載の基準領域によって、画像背景の熱流ダイナミクスから最小閾値が得られる。
【００１６】
最大閾値は、請求項３に記載の試験領域によって容易に検出可能である。試験領域は、たとえば検査される領域の中心に位置することができる。試験領域の大きさは実験的に決定することができ、Ｓｈａｎｎｏｎのサンプリング定理に注意する必要がある（Industrial Image Processing，Christian Demant，Bernd Streicher-Abel，Peter Waszkewitz，Springer-Verlag，１９９８）。試験領域の大きさは、たとえば３×３ピクセルに規定することができる。
【００１７】
請求項４に記載の同じ大きさのいくつかの試験領域による最大閾値の測定は信頼性が高い。規定された大きさの試験領域が、最小閾値を超える熱流ダイナミクス値を示す領域中に移動するような方法で、これらの試験領域が形成される。試験領域の大きさは、たとえば３×３ピクセルに規定することができる。
【００１８】
請求項５に記載の反復方法による増分量の決定によって、最適の増分量を見つけることができる。最適の増分量を決定するために、たとえば増分量１で開始することが考えられる。
【００１９】
溶接ナゲットと呼ばれる溶融部と、溶接グルーと呼ばれる溶融していないが依然として付着性である部分とを含む請求項６に記載の溶接点は、工業用とにおいて重要な材料接合部の１つであり、したがって本発明による方法の利点は特に明らかである。
【００２０】
請求項７に記載の材料特性曲線によって、溶接点の残りの材料厚さ、したがって溶接ガンによって形成された溶接点におけるくぼみの残りの材料厚さを正確に測定することができる。材料接合部を検査するために、検査される合わせ部分の材料の組み合わせの材料特性曲線をあらかじめ作成する必要がある。材料特性曲線は、溶接点の残りの材料厚さからの熱流ダイナミクスのピーク値の非線形依存性を示している。この特性曲線に必要なデータは、同じ材料の組み合わせのさまざまな基準溶接点において得られ、これらの基準溶接点は異なる残りの材料厚さを有する。熱流の透過成分と散逸成分とは、残りの材料厚さの決定において異なる役割を果たす。溶接点の残りの材料厚さが小さい場合には、熱流ダイナミクスのピーク値を決定するのは熱流の透過成分である。残りの材料厚さがより大きい場合には、熱流の散逸成分がより重要となる。したがって溶接ナゲットの領域中で測定されるピーク値を残りの材料厚さの決定に使用することができる。熱流ダイナミクスのピーク値は、溶接点の溶接ナゲットの領域中で測定される最大閾値に対応している。基準溶接点の残りの材料厚さは独立した方法を使用して測定される。
【００２１】
請求項８に記載の第１の制限値との比較によって、孔を検出することができる。熱流ダイナミクス値が大きすぎる場合、これは溶接点の中に孔が存在することを示している。第１の制限値は経験的に求められる。
【００２２】
請求項９に記載の第２の制限値との比較によって、空隙を検出することができる。熱流ダイナミクス値が小さすぎる場合、これは溶接ナゲット中に空隙が存在することを示している。この種類の溶接ナゲットはバーンアウト（burned out）溶接ナゲットと呼ばれる。第２の制限値は経験的に求められる。
【００２３】
請求項１０に記載の方法を開発することによって、検出された溶接ナゲットの領域中の表面損傷を特に調べることができる。損傷の検出は溶接ナゲットの領域に限定され、そのためこの方法は間違った結果が得られることから保護される。さらに別の画像は、たとえば記録された熱画像またはさらに別の結果画像の１つであってよい。結果画像は、たとえば赤外ロックインサーモグラフィーを使用して得られた振幅画像であってよい。振幅画像によって、溶接点を通過して伝播する熱波の振幅が示される。起源、大きさ、および位置、ならびに検出される欠陥の組み合わせに依存して、溶接点の品質を厳密に分類し評価することができる。さらに、損傷した溶接点の原因の特定および追跡が可能であり、そのため品質保証の基準となりうる溶接プロセス全体の統計的評価を行うことができる。
【００２４】
本発明のさらなる特徴および利点は、図面による実施形態の説明より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】溶接点の形態の材料接合部の断面を示している。
【図２】溶接点を通過する熱流ダイナミクスの一次元分布の図である。
【図３】第１の特徴ベクトルの図であり、これによって、検査される領域の周辺部が熱流ダイナミクスの関数として表される。
【図４】第２の特徴ベクトルの図であり、これによって検査される領域の周辺部が熱流ダイナミクスの関数として表される。
【図５】残りの材料厚さの関数としての熱流ダイナミクスのピーク値を表す材料特性曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
試験サンプル１は、材料接合部４によって相互に連結した第１の合わせ部分２と第２の合わせ部分３とを含む。合わせ部分２、３は、同じまたは異なる材料厚さを有する同じまたは異なる材料から形成することができる。材料接合部４は溶接点である。以下は、溶接点４の形態の材料接合部の説明である。
【００２７】
溶接点４は、溶融部５と、前記溶融部５を取り囲む非溶融部６とからなる２区画接合部を形成している。溶融部５と非溶融部６との間には、境界７が存在し、これは、溶融部５を画定し、溶融部５を溶融していないが依然として接着性である部分６から溶融部５を分離している。以降、溶融部を溶接ナゲット５と呼び、一方、非溶融部を溶接グルー６と呼ぶ。試験サンプル１の互いに反対側に励起源８および赤外線センサー９が配置される。
【００２８】
検査される試験サンプル１および溶接点４は、励起源８によってパルスで励起される。透過成分１１と散逸成分１２とからなる熱流１０が発生する。散逸成分１２は散逸性成分とも呼ばれる。熱流１０の透過成分１１は、赤外線センサー９によって次々に取得される一連の熱画像として記録される。
【００２９】
溶接点４の合わせ部分２、３のそれぞれはくぼみ１３を有する。くぼみ１３は、溶接点４を形成するために使用される溶接ガンによって形成される。くぼみ１３によって、残りの材料厚さＭが画定される。
【００３０】
記録された一連の熱画像を評価するために演算装置１４が設けられており、演算装置１４は励起源８および赤外線センサー９に接続されている。一連の熱画像から、様々な種類の結果画像が得られる。位相画像の形態の結果画像によって、溶接点４を通過する熱流ダイナミクスＷが示される。熱流ダイナミクスＷは、溶接点４を通って伝播する熱流１０の局所的な速度差を表しており、したがって熱伝導率の局所的な差を表している。
【００３１】
図２は、断面座標ｘに沿った熱流ダイナミクスＷの一次元分布１５を示している。熱流ダイナミクスＷは、一般に二次元分布を示す。定性的な観点から、前記二次元分布は一次元分布１５に対応しているが、二次元分布は、溶接点４の形状に対応して非対称で不規則な形状を有する場合がある。
【００３２】
熱流ダイナミクスＷの二次元分布は、溶接点４の形状によって実質的に決定される。溶接点４の形状は、溶接ガンのくぼみ１３によって形成される。以下は、熱流ダイナミクスＷの一次元分布１５のより詳細な説明である。しかし、溶接ナゲットを正確に検出するためには、評価が必要となるのは熱流ダイナミクスＷの二次元分布であり、したがって以下の説明は二次元分布にも同様に適用される。
【００３３】
溶接点４の中心において、熱流ダイナミクスＷはピーク値を有し、溶接点４の周囲に向かうと熱流ダイナミクスＷはこのピーク値から減少する。本発明によると、溶接ナゲット５と溶接グルー６との間の境界７で熱流ダイナミクスＷのさらなる局所的減少が起こり、この境界７のすぐ後ろで熱流ダイナミクスＷは再び増加することが分かった。この効果の結果として、熱流ダイナミクスＷの一次元分布１５に関して図２に示されるように強度ビード１６が得られる。溶接ナゲット５の周囲に強度ビード１６が形成される効果は、非対称および不規則である場合があり、そのため、溶接ナゲット５を正確に検出するために評価が必要となるのは熱流ダイナミクスＷの二次元分布である。
【００３４】
溶接ナゲット５を検出するために、第１のステップで最小閾値Ｗｍｉｎが求められる。最小閾値Ｗｍｉｎは、画像背景Ｈの熱流ダイナミクスＷよりも大きい。最小閾値Ｗｍｉｎは、画像背景Ｈの熱流ダイナミクスＷの基準領域Ｒから求められ、基準領域Ｒは画像背景Ｈの一部を形成している。
【００３５】
さらに、溶接点４を通過する熱流ダイナミクスＷのピーク値に対応する最大閾値Ｗｍａｘが求められる。最大ピーク値Ｗｍａｘは、最小閾値Ｗｍｉｎを超える熱流ダイナミクスＷの値を示す領域Ｓの中心に位置する試験領域Ｔから求められる。最大閾値Ｗｍａｘは、試験領域Ｔから得られる熱流ダイナミクスＷの値の平均値である。
【００３６】
あるいは、最大閾値Ｗｍａｘは、領域Ｓ中で互いに対してずれた位置にある同じ大きさの数箇所の試験領域Ｔから求めることもでき、それぞれの試験領域Ｔについて、熱流ダイナミクスＷの値の平均値が試験領域Ｔから得られる。最大閾値Ｗｍａｘはこれらの平均値の最大値である。
【００３７】
溶接ナゲット５を検出するために、動的閾値Ｗｄｙｎを最小閾値Ｗｍｉｎと最大閾値Ｗｍａｘとの間で変動させる。変動する動的閾値はＷｄｙｎ，ｉと記載され、ｉ＝１〜ｎである。動的閾値Ｗｄｙｎは増分量ΔＷｄｙｎで変動する。これは、２つの連続する動的閾値Ｗｄｙｎ，ｉおよびＷｄｙｎ，ｉ＋１が増分量ΔＷｄｙｎだけ互いに離れていることを意味する。最適増分量ΔＷｄｙｎは反復的に求めることができる。
【００３８】
溶接点４を通過する熱流ダイナミクスＷの関連領域Ｂｉが各動的閾値Ｗｄｙｎ，ｉについて求められ、この領域Ｂｉは、動的閾値Ｗｄｙｎ，ｉを超える熱流ダイナミクスＷの値を示す。各領域Ｂｉは、特徴ベクトルによって求められそれによって表される関連周辺部Ｕｉを有する。次に、すべての領域Ｂについて、周辺部の急激な変化ΔＵに関して検査する。動的閾値Ｗｄｙｎが最大閾値Ｗｍａｘと最小閾値Ｗｍｉｎとの間で変動する場合、検査される領域Ｂ溶接ナゲット５と溶接グルー６との間の境界７を横断する場合に周辺部Ｕの急激な増加が起こる。図２は、領域Ｂｉがまだ境界７を横断する前の周辺部Ｕｉを有する領域Ｂｉを示している。図２は、領域Ｂｉ＋１が境界７を既に横断した場合の周辺部Ｕｉ＋１を有する領域Ｂｉ＋１をさらに示している。したがって領域Ｂｉ＋１は溶接グルー６の一部を取り囲んでいる。溶接グルー６の取り囲まれた部分は、境界７よりも大きな熱流ダイナミクスＷを示す。したがって、領域Ｂｉは境界７をまだ横断していない最大の領域であり、したがって溶接グルー６の一部を取り囲んでいない。したがって領域Ｂｉは、実質的に溶接ナゲット５に相当する。したがって溶接ナゲット５の位置および大きさは、領域Ｂｉおよびその関連する周辺部Ｕｉによって評価することができる。
【００３９】
検査される領域Ｂの外形の状態に依存して、周辺部の急激な変化ΔＵの後には、図４に示されるような周辺部の急激な減少、または図３に示されるような周辺部Ｕのさらなる増加が起こりうる。これは、明確な外形を有する物体は、前記物体の表面積が増加すると、理想的な円からのその形状のずれがなくなるかさらに増加するかのいずれかとなる傾向にあることを示すPoisson効果の結果である（Gerthsen Physik，２３ｒｄ edition，１３０頁以下，Springer Verlag，２００６）。物体の大きさが増加するときにこれらのずれがなくなる場合、これによって周辺部が減少する。ずれが実質的になくなるとすぐに、その物体の周辺部は再び持続的に増加する。
【００４０】
検査される領域Ｂの周辺部の急激な変化ΔＵは、従来の信号および画像処理方法によって検出可能である。それらによって、溶接ナゲット５の周囲の非対称で不規則な強度ビード１６の形成を検出することができる。動的および適応性であり、従って自動的な溶接ナゲット５の検出が保証される。
【００４１】
最大閾値Ｗｍａｘである熱流ダイナミクスＷのピーク値から、溶接点４の残りの材料厚さＭの無接触非破壊検査を行うことができる。残りの材料厚さＭを求めるために、検査される合わせ部分２、３の材料の組み合わせに関してあらかじめ材料特性曲線Ｋが作成される。特性曲線Ｋは、種々の残りの材料厚さを有する基準溶接点によって求められ、これらの基準溶接点は、後に検査される対応の合わせ部分２、３を相互に連結している。各基準溶接点について、残りの材料厚さＭは独立した方法によって測定される。さらに熱流ダイナミクスＷのピーク値が基準溶接点について測定される。特性曲線Ｋは、残りの材料厚さＭからの熱流ダイナミクスＷのピーク値の非線形依存性を表している。
【００４２】
特性曲線Ｋによって、検査される溶接点４と、溶接ガンによって形成された溶接点４におけるくぼみ１３との残りの材料厚さＭを調べることができる。検査される溶接点４の最大ピーク値Ｗｍａｘは第１の制限値Ｇ１と比較され、この制限値Ｇ１より大きい場合、これは溶接点４の中に孔が存在することを示している。さらに、検査される溶接点４の最大ピーク値Ｗｍａｘが第２の制限値Ｇ２と比較され、前記最大ピーク値Ｗｍａｘがこの制限値Ｇ２より小さい場合、これは溶接点４の中に空隙が存在することを示している。制限値Ｇ１、Ｇ２は経験的に求められる。
【００４３】
さらに、本発明の方法によって、溶接点４の種々の表面損傷の検出および評価を行うことができる。表面損傷の検出および評価は、溶接ナゲット５の検出される領域Ｂｉ中で行われる。表面損傷は、溶接ナゲット５の検出に使用される結果画像の座標系と同じ座標系を備える別の画像によって検出される。この種類の画像は、たとえば、熱画像、または赤外ロックインサーモグラフィーによって得られる振幅画像であってよい（Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing，Xavier P.V. Maldague，John Wiley and Sons，Inc., ２００１）。欠陥の検出は溶接ナゲット５の領域Ｂｉ中で排他的に行われ、そのため間違った結果は回避される。たとえば溶接ナゲット５と溶接グルー６との間の境界７は欠陥として識別されない。欠陥の評価および検出は、たとえば従来の信号および画像処理方法を使用して行うことができる。
【００４４】
溶接点４は、起源、大きさ、および位置、ならびに検出される欠陥の組み合わせに依存して分類することができる。これによって溶接点４の品質を正確に評価することができる。
【００４５】
本発明による方法によって、溶接点４の自動非接触非破壊検査を工業規模で行うことが可能となる。本発明の方法は欠陥の広範な検出を提供し、それによって、検査される溶接点４の正確で信頼性の高い分類が保証される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの合わせ部分（２、３）の材料接合部（４）の自動非接触非破壊試験方法であって、
ａ．前記材料接合部（４）は、
ｉ．溶融部（５）と
ii．前記溶融部（５）を取り囲む非溶融部（６）と
からなる２区画接合部であり；
ｂ．赤外線画像の検査が、
ｉ．少なくとも１つの励起源（８）が試験サンプル（１）を励起し；
ii．少なくとも１つの赤外線センサー（９）が、発生した熱流を一連の熱画像で検出し；
iii．前記一連の熱画像から結果画像を取得し；
iv．前記熱画像および前記結果画像を検査することで行われる；
自動非接触非破壊試験方法において、
ｃ．前記材料接合部（４）を通過する熱流ダイナミクス（Ｗ）を示す結果画像からの前記溶融部（５）の検出が、
ｉ．画像背景（Ｈ）の熱流ダイナミクス（Ｗ）を超える最小閾値（Ｗｍｉｎ）を求め；
ii．前記材料接合部（４）を通過する前記熱流ダイナミクス（Ｗ）のピーク値に対応する最大閾値（Ｗｍａｘ）を求め；
iii．前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）と前記最大閾値（Ｗｍａｘ）との間で動的閾値（Ｗｄｙｎ）が変動し；
iv．前記動的閾値（Ｗｄｙｎ）を超える前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値を示す、前記材料接合部（４）を通過する前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の一連の領域（Ｂ）を求め；
ｖ．周辺部における急激な変化（ΔＵ）に関して、前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の前記領域（Ｂ）を検査し；
vi．前記領域（Ｂ）から領域（Ｂｉ）として前記溶融部（５）を求め、前記周辺部における急激な変化（ΔＵ）は、前記溶融部（５）と前記非溶融部（６）との間の境界（７）を横断したことを示しており；
vii．前記溶融部（５）の位置および大きさを評価する、ことで行われることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）が、前記画像背景（Ｈ）の前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の基準領域（Ｒ）から求められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が試験領域（Ｔ）から求められ、
ａ．前記試験領域（Ｔ）が、前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）を超える前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値を示す領域（Ｓ）の中心に位置し；
ｂ．前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が、前記試験領域（Ｔ）からの前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値の平均値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が、同じ大きさの数箇所の試験領域（Ｔ）から求められ、
ａ．前記試験領域（Ｔ）が、前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）を超える前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値を示す領域（Ｓ）に位置し、
ｂ．各試験領域（Ｔ）に対して、前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値の平均値が前記試験領域（Ｔ）から求められ、
ｃ．前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が前記平均値の最大値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記動的閾値（Ｗｄｙｎ）が増分量（ΔＷｄｙｎ）で変動し、前記増分量（ΔＷｄｙｎ）が反復的に求められることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記材料接合部（４）が溶接点であり、前記溶融部（５）が溶接ナゲットと称され、前記非溶融部（６）が溶接グルーと称されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記溶接点が材料特性曲線（Ｋ）を用いて評価され、
ａ．種々の残りの材料厚さ（Ｍ）を有し少なくとも２つの合わせ部分（２、３）を相互に連結する基準溶接点によって、前記特性曲線（Ｋ）が求められ；
ｂ．前記残りの材料厚さ（Ｍ）が各基準溶接点について測定され；
ｃ．熱流ダイナミクス（Ｗ）のピーク値が各基準溶接点について測定され；
ｄ．前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の前記ピーク値および関連する残りの材料厚さ（Ｍ）から前記特性曲線（Ｋ）が作成されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が第１の制限値（Ｇ１）と比較され、前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が前記制限値（Ｇ１）を超える場合、前記溶接点に孔が存在することを意味することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が第２の制限値（Ｇ２）と比較され、前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が前記第２の制限値（Ｇ２）未満である場合、前記溶接点に空隙が存在することを意味することを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶接点の表面損傷が別の画像を用いて検出され、
ａ．前記画像が、前記溶接ナゲットを検出した前記結果画像の座標系と同じ座標系を備え；
ｂ．前記溶接ナゲットの検出された領域（Ｂｉ）で表面損傷の検出および評価が行われることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
少なくとも２つの合わせ部分（２、３）の材料接合部（４）の自動非接触非破壊試験方法であって、
ａ．前記材料接合部（４）は、
ｉ．溶融部（５）と
ii．前記溶融部（５）を取り囲む非溶融部（６）と
からなる２区画接合部であり；
ｂ．赤外線画像の検査が、
ｉ．少なくとも１つの励起源（８）が試験サンプル（１）を励起し；
ii．少なくとも１つの赤外線センサー（９）が、発生した熱流を一連の熱画像で検出し；
iii．前記一連の熱画像から結果画像を取得し；
iv．前記熱画像および前記結果画像を検査することで行われる；
自動非接触非破壊試験方法において、
ｃ．前記材料接合部（４）を通過する熱流ダイナミクス（Ｗ）を示す結果画像からの前記溶融部（５）の検出が、
ｉ．画像背景（Ｈ）の熱流ダイナミクス（Ｗ）を超える最小閾値（Ｗｍｉｎ）を求め；
ii．前記材料接合部（４）を通過する前記熱流ダイナミクス（Ｗ）のピーク値に対応する最大閾値（Ｗｍａｘ）を求め；
iii．前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）と前記最大閾値（Ｗｍａｘ）との間で動的閾値（Ｗｄｙｎ）が変動し；
iv．前記動的閾値（Ｗｄｙｎ）を超える前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値を示す、前記材料接合部（４）を通過する前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の一連の領域（Ｂ）を求め；
ｖ．周辺部における急激な変化（ΔＵ）に関して、前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の前記領域（Ｂ）を検査し；
vi．前記領域（Ｂ）から領域（Ｂｉ）として前記溶融部（５）を求め、前記周辺部における急激な変化（ΔＵ）は、前記溶融部（５）と前記非溶融部（６）との間の境界（７）を横断したことを示しており；
vii．前記溶融部（５）の位置および大きさを評価する、ことで行われることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）が、前記画像背景（Ｈ）の前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の基準領域（Ｒ）から求められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が試験領域（Ｔ）から求められ、
ａ．前記試験領域（Ｔ）が、前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）を超える前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値を示す領域（Ｓ）の中心に位置し；
ｂ．前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が、前記試験領域（Ｔ）からの前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値の平均値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が、同じ大きさの数箇所の試験領域（Ｔ）から求められ、
ａ．前記試験領域（Ｔ）が、前記最小閾値（Ｗｍｉｎ）を超える前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値を示す領域（Ｓ）に位置し、
ｂ．各試験領域（Ｔ）に対して、前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の値の平均値が前記試験領域（Ｔ）から求められ、
ｃ．前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が前記平均値の最大値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記動的閾値（Ｗｄｙｎ）が増分量（ΔＷｄｙｎ）で変動し、前記増分量（ΔＷｄｙｎ）が反復的に求められることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記材料接合部（４）が溶接点であり、前記溶融部（５）が溶接ナゲットと称され、前記非溶融部（６）が溶接グルーと称されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記溶接点が材料特性曲線（Ｋ）を用いて評価され、
ａ．種々の残りの材料厚さ（Ｍ）を有し少なくとも２つの合わせ部分（２、３）を相互に連結する基準溶接点によって、前記特性曲線（Ｋ）が求められ；
ｂ．前記残りの材料厚さ（Ｍ）が各基準溶接点について測定され；
ｃ．熱流ダイナミクス（Ｗ）のピーク値が各基準溶接点について測定され；
ｄ．前記熱流ダイナミクス（Ｗ）の前記ピーク値および関連する残りの材料厚さ（Ｍ）から前記特性曲線（Ｋ）が作成されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が第１の制限値（Ｇ１）と比較され、前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が前記制限値（Ｇ１）を超える場合、前記溶接点に孔が存在することを意味することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が第２の制限値（Ｇ２）と比較され、前記最大閾値（Ｗｍａｘ）が前記第２の制限値（Ｇ２）未満である場合、前記溶接点に空隙が存在することを意味することを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶接点の表面損傷が別の画像を用いて検出され、
ａ．前記画像が、前記溶接ナゲットを検出した前記結果画像の座標系と同じ座標系を備え；
ｂ．前記溶接ナゲットの検出された領域（Ｂｉ）で表面損傷の検出および評価が行われることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１０−５１３８８３（Ｐ２０１０−５１３８８３Ａ）
【公表日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４１８３０（Ｐ２００９−５４１８３０）
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０１０８００
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７７４７９
【国際公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（５０９１７４４７３）テルモゼンゾリーク ゲーエムベーハー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１１日（２００７．１２．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０１０８００
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７７４７９
【国際公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（５０９１７４４７３）テルモゼンゾリーク ゲーエムベーハー (2)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]