JP7603682B2

JP7603682B2 - 固体材料の一部の光熱分析

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Publication number: JP7603682B2
Application number: JP2022526190A
Authority: JP
Inventors: トゥロティエ，カミーユ
Original assignee: オフィスナショナルデテュードエドゥルシェルシュアエロスパシアル
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2024-12-20
Anticipated expiration: 2040-10-28
Also published as: KR20220091501A; US12405239B2; WO2021089383A1; FR3102849B1; JP2023500347A; KR102946659B1; CN114616461A; FR3102849A1; EP4055375B1; EP4055375A1; US20220381717A1

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本明細書は、固体材料片の表面に存在する欠陥を明らかにするための光熱分析方法および組立品に関する。

〔背景技術〕
少なくとも１つの固体材料から構成される部品の表面部分に存在する、少なくとも１つの欠陥を、光熱分析方法を使用することによって明らかにすることが知られている。当該方法は以下の工程を含む。
［１］加熱領域と呼ばれる、部品の表面部分の第１の領域に熱を注入し、次に、検出領域と呼ばれ、加熱領域とは別個である、部品の表面部分の別の領域に一部の注入した熱を拡散させた期間の後、分析画像と呼ばれる、検出領域の少なくとも１つの熱イメージを捕捉する工程；および、
［２］少なくとも１つの欠陥が検出領域に存在するかを示す顕現画像（revealing image）を得るため、検出領域に対応する分析画像の少なくとも一部について、当該分析画像から基準画像を差し引く工程。

従来技術（例えば、文献WO98/39641）から知られている上記方法は、工程［１］を実行し、各回は部品の表面部分内の加熱領域を移動させ、連続する検出領域と共に、当該表面部分においてスキャンを行う。検出領域は、部品の表面部分内を加熱領域と共に移動させ、工程［１］を繰り返す度に新規の分析画像を捕捉する。工程［１］の実行毎に工程［２］も繰り返す。文献WO98/39641によれば、同一のスキャン経路に沿って分析対象の同一の表面部分を２回スキャンするが、当該２回はスキャン経路上で反対の移動方向である。そして、同一の検出領域に関する分析画像（スキャン経路上の異なる移動方向についてそれぞれ捕捉されたものである）が互いに差し引かれ、顕現画像を形成する。つまり、第１のスキャン方向について捕捉された分析画像は、第２のスキャン方向について捕捉された分析画像についての基準画像として使用される。このようにして得られた顕現画像は、部品の表面部分に存在するいくつかの欠陥（例えば、各欠陥の一方の側に位置する温度差の形態）を、欠陥側による温度差の兆候とともに明らかにする。実際、欠陥が部品のわずかに高い局所的な熱抵抗を引き起こす場合、スキャンの各方向についての欠陥に向かって移動する、欠陥と熱領域との間にいくらか大きな量の熱が蓄積する。

上記方法は効率的ではあるが、両方の反対のスキャン方向に対応する分析画像を得るために、部品の表面部分を２回スキャンする必要があるという欠点がある。これにより、各部品の分析サイクル時間が長くなり、部品の大量製造と高製造速度とを両立させることは困難である。

〔技術的課題〕
このような状況から、本発明の目的は、各部品の分析サイクル時間がより短縮された、光熱分析方法による部品の検査を可能にすることにある。

本発明の別の目的は、光熱分析によって、従来技術で知られている方法によって提供されるものよりも信号対雑音比の値が高い顕現画像を提供することである。

〔発明の概要〕
これらまたは他の目的のうちの少なくとも１つを達成するために、本発明の第１の態様は、上述の工程［１］および［２］を含む新規の光熱分析方法を提供する。当該方法は、分析画像から差し引かれる基準画像が、部品の表面部分の検出領域に欠陥がない場合に部品の表面部分に注入された熱の少なくとも一部によって引き起こされる、検出領域における熱放出分布に対応する。当該基準画像を使用するために、各検出領域について単一の分析画像で十分であるため、１つの部品を分析するのに必要なサイクル時間は実質半分となる。分析対象の表面部分が大きく、完全にカバーするために多数の連続する検出領域が必要であるときに、分析サイクル時間の節約はさらに重要となる。

さらに、本発明の方法は各検出領域に対して単一の分析画像の捕捉が必要であるのみなので、いくつかの分析画像の組み合わせから各顕現画像が生じる方法と比較して、各顕現画像の信号対雑音比が減少するという変化がもたらされる。

概して、本発明について、分析画像において画像化される検出領域は加熱領域を含んでいてもよく、好ましくは、検出領域はこの加熱領域に対して中心から外れるかまたはシフトしていてもよく、分析対象の表面部分内で加熱領域と隣接しているまたは加熱領域から離れていてもよい。

さらに、概して、本発明について、熱は、加熱領域中に、一定の照射時間、当該加熱領域上に向けられたレーザービームによって注入されてもよい。熱を供給する上記方法は特に、簡便および迅速に実施される。したがって、各部品の分析サイクル時間を短くすることに適している。

本発明の好ましい実施形態において、分析画像から差し引かれる基準画像は、当該分析画像と、部品の表面部分の検出領域に欠陥がない場合を規定するために使用される熱放出分布の構成モデルとの間の適合度検索（search for best match）から得られてもよい。

部品の表面部分の検出領域に欠陥がない場合を規定するために使用される熱放出分布のこのモデルは、当該検出領域内の熱拡散の定常状態に対応させることは可能である。特に、このモデルは、部品の表面部分内に画定される２つの幾何学的座標の関数として温度値を提供する方程式によって説明される熱拡散の定常状態であってもよい。この方程式は、特に、２つの幾何学的座標のうちの少なくとも１つのガウス関数を含み、ガウス関数は一定の振幅係数を乗じ、それに一定のオフセット項を加えたものであってもよい。

あるいは、分析画像から差し引かれる基準画像を、基準領域と呼ばれる、欠陥がないとみなされる部品の表面領域の熱イメージから得てもよい。この場合、工程［１］の構成と同一である加熱領域および検出領域の構成において、基準領域に近いまたは基準領域内の部品に熱量を注入した後に、基準画像として役割を果たすことが目的であるこの熱イメージが捕捉される。

好ましくは、検出領域の範囲よりも大きな範囲を有する部品に効率的に適用できるために、分析対象の表面部分においてスキャンを実行することによって、本方法は実施される。この場合、
工程［１］は数回実行し、各回は部品の表面部分内の加熱領域を移動させ、前記加熱領域の連続する部分と共に、当該表面部分においてスキャンを行い、加熱領域の各位置についての新規の分析画像を捕捉し、前記部品の表面部分内を加熱領域と共に検出領域を移動させることによって、部品の表面部分における任意の位置が検出領域に少なくとも１回含まれ；および、
前記工程［２］は工程［１］の実行毎に繰り返し、各回は当該工程［１］の実行における部品の表面部分に位置する検出領域に割り当てられる基準画像（ＲＥＦ）を使用する。

工程［１］および［２］の異なる繰り返しについて別個の異なる検出領域とは別々に関係する顕現画像を得るために、分析対象の表面部分において検出領域の別個の位置に割り当てられる基準画像は同一であってもよいし、異なっていてもよい。

分析対象の表面部分のスキャンを伴う本発明の上記実施形態について、工程［１］の実行毎に、検出領域は加熱領域に対して、スキャンの間当該加熱領域の移動方向に従って下流にシフトしてもよい。したがって、本方法は、検出領域においてより緩やかな加熱を引き起こす構成と比較して、感度がより高い。

この場合も、スキャンを伴う上記実施形態について、本方法は以下の工程をさらに含んでいてもよい：
［３］工程［２］の複数の実行中に得られるいくつかの顕現画像（ＲＥＶ）に適用される、スプライシング、重ね合わせ、平均化および／または平滑化操作を使用し、部品全体の表面部分の全体画像を再構築し、当該表面部分のすべてに存在する欠陥を示す工程。

全体画像によって、表面部分全体を迅速および効率的に、視覚によって検証することができる。

概して、本発明の方法は、冶金部品、少なくとも一部がセラミック材料から構成される部品、または、少なくとも一部が複合材料から構成される部品を含む、少なくとも１つの固体材料から構成されるあらゆる種類の部品に使用してもよい。特に、本発明は、ターボジェットエンジンまたはファンのブレード、エネルギー生成タービンのブレード、発電所の容器をふさぐまたは密閉する部品、および動きを伝達するための機械部品の分析に有利に使用されてもよい。

部品は任意で、固体基板と、少なくとも分析対象の表面部分において当該基板によって担持されるコーティングとを含んでいてもよい。そして、本方法は、コーティングに存在するかもしれない任意の亀裂を明らかにするために使用し得る。

本発明の第２の態様は、少なくとも１つの固体材料から構成される部品の表面部分に存在する少なくとも１つの欠陥を明らかにするための光熱分析組立品を提案する。当該組立品は、
加熱領域と呼ばれる、部品の表面部分の第１の領域に熱を注入するのに適している熱供給手段；
検出領域と呼ばれ、前記加熱領域とは別個である、部品の表面部分の別の領域の、分析画像と呼ばれる熱イメージを捕捉するために構成された、熱イメージを捕捉するための手段であって、熱供給手段によって注入された熱の一部が前記加熱領域から前記検出領域内に拡散された期間の後、各分析画像を捕捉するために制御されている、熱イメージを捕捉するための手段；
検出領域に対応する分析画像の少なくとも一部について、当該検出領域に少なくとも１つの欠陥が存在するかを示す顕現画像を得るために、各分析画像から基準画像を差し引くのに適している画像処理部；
任意で、加熱領域の連続する位置で当該表面部分においてスキャンを行うために、部品の表面部分内の加熱領域を移動させるのに適しているスキャン手段であって、検出領域は、部品の表面部分内を加熱領域と共に移動させることによって、部品の表面部分における任意の位置が前記検出領域に少なくとも１回含まれる。

捕捉された各分析画像について、当該分析画像から差し引かれる基準画像が、部品の表面部分の検出領域に欠陥がない場合に部品の表面部分に注入された熱の少なくともによって引き起こされる、検出領域における熱放出分布に対応するために画像処理部が適合されている。

上記光熱分析組立品は、本発明の第１の態様に係る方法を実施するのに適しており、上記の好ましい実施形態および任意の改良を含み得る。

〔図面の簡単な説明〕
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照しつつ、いくつかの例の非限定的な実施形態の以下の詳細な記載から、より明確になるであろう。

［図１］は、本発明に係る光熱分析組立品のブロック図である。

［図２］は、本発明に係る方法を使用して分析対象の部品をスキャンするための可能な構成である。

〔発明の詳細な説明〕
明確にする目的で、これらの図で表される要素の寸法は、実際の寸法にも、実際の寸法比にも対応しない。さらに、これらの要素のいくつかは記号を象徴的にのみ表す。

［図１］によると、部品１０の表面において存在するかもしれない欠陥を明らかにすることを目的としている光熱分析組立品は、熱供給手段１および熱イメージを捕捉する手段２を含む。熱供給手段１は、レーザー源に基づいていてもよく、エネルギーの流れを局所的に受け取ることを目的としている、部品１０の表面領域に向かってビームＦが向けられている。熱流束に変換し、部品１０内に拡散するために、部品１０によってレーザー放射が本質的に吸収されるためにレーザー源の波長を選択する。レーザー源は例えば、１０．６μｍ（マイクロメートル）の波長である放射を生成するＣＯ_２レーザーであってもよい。したがって、部品１０に生成された熱流束は、レーザービームＦを受け取る領域から離れた位置において、部品の表面温度の局所的な上昇をもたらす。熱イメージを捕捉する手段２（ＰＨＯＴＯと示す）は、熱供給手段１によって生成される、部品１０の表面温度の局所的な上昇を検出するのに十分な感度を有する。例えば、熱イメージを捕捉する手段２は、マイクロボロメーターイメージセンサから構成されていてもよい。当該センサは、部品１０の表面内の検出領域とイメージセンサの高感度の表面とを光学的に連結するために配置された集束光学系と関連がある。

熱供給手段１および熱イメージを捕捉する手段２を協調的に制御するためにコントローラ３（ＣＲＴＬと示す）を設けてもよい。そして、加熱領域（ＺＣと示す）と呼ばれる、部品１０の表面の一定の領域内に熱量を注入し、検出領域（ＺＤと示し、部品１０の表面内に位置し、加熱領域ＺＣに近接している）の熱イメージを捕捉するために、一連の光熱分析は熱供給手段１を作動させることを含む。加熱領域ＺＣは、部品１０の表面におけるターゲットポイントＰを中心としたレーザービームＦの断面に対応する。熱を加熱領域ＺＣから拡散領域ＺＤ内に拡散させるために、熱供給手段１の作動によって開始する一定持続期間後、検出領域ＺＤの熱イメージが捕捉される。この持続時間（例えば、０．０１秒～０．０５秒であってもよい）は、コントローラ３によって制御される。したがって、手段２によって捕捉される熱イメージを［図１］ではＡＮＡと示し、本明細書の概略部で分析画像と示す。検出領域ＺＤにおける部品１０によって生成される熱放出放射の空間的な変動を再現し、続いて領域ＺＣ内を加熱する。これらの空間的な変動は、加熱領域ＺＣから検出領域ＺＤ内への、部品１０への熱の拡散により生じ、領域ＺＣとＺＤとの間および領域ＺＤ内の部品１０に存在し得るあらゆる欠陥によって引き起こされる障害と組み合わされる。部品１０の表面において検出領域ＺＤが加熱領域ＺＣに近接するために、熱供給手段１および熱イメージを捕捉する手段２は配向されている。赤外線イメージセンサが飽和していない場合、任意に、検出領域ＺＤは加熱領域ＺＣを含んでいてもよい。しかしながら、好ましくは、検出領域ＺＤおよび加熱領域ＺＣは連続している、または、小さな隙間を有して互いに離れている。検出領域ＺＤの範囲は約６ｍｍ（ミリメートル）×４ｍｍであってもよく、加熱領域ＺＣは直径１ｍｍの円板であってもよい。

本発明によれば、画像処理部４は、分析画像ＡＮＡと基準画像とを比較するのに適している。熱イメージを捕捉する手段２によって送達される分析画像ＡＮＡの入力を受け取り、および、基準熱イメージ（ＲＥＦと示し、基準画像と呼ばれる）を受け取るために連結されている、プロセッサ（ＣＰＵと示す）から画像処理部４が構成されていてもよい。処理部４は、分析画像ＡＮＡの強度値からの基準画像ＲＥＦの強度値のポイントツーポイントの差し引きから得られる、差分画像を算出するために設計またはプログラムが作られてもよい。基準画像ＲＥＦが検出領域ＺＤ内に欠陥が存在しないときの部品１０内の熱の拡散に対応しているとき、差分画像は高コントラストで部品１０の欠陥を明らかにする。この理由で、本明細書の概略部において、差分画像は、検出領域ＺＤにおいて少なくとも１つの欠陥が存在することを示す顕現画像と呼び、［図１］においてＲＥＶと示す。

ここで、基準画像ＲＥＦを得るための異なる方法を示す。概して、基準画像ＲＥＦについて、少なくとも１つのパラメータに従って分析画像ＡＮＡに調整されることは有利である。上記調整パラメータは、例えば、一定の乗法因数および一定である加法項を含んでいてもよく、これらは基準画像ＲＥＦの一連の画像点強度値に適用される。これらのパラメータは特に、周囲温度値および分析画像ＡＮＡの捕捉に対応する実験環境と基準画像ＲＥＦに対応する条件との間の加熱領域ＺＣ内に注入される熱量値の偏りを削除することを可能にする。さらなる調整パラメータは、基準画像ＲＥＦを分析画像ＡＮＡに調整するために追加的または代替的に使用してもよく、例えば、部品１０における温度減少の少なくとも１つの特徴的な長さである。上記温度減少の特徴的な長さは、分析画像ＡＮＡの捕捉の実験環境と基準画像ＲＥＦに対応する条件との間に存在し得る熱容量および熱抵抗値の違いの影響を削除することを可能にし得る。概して、適合度順のアルゴリズム（best-match algorithm）を、分析画像ＡＮＡに従って基準画像ＲＥＦのパラメータを調整するのに使用してもよい。

本発明の第１の可能性のある実施形態によると、基準画像ＲＥＦは、加熱領域ＺＣに注入される熱によって引き起こされ、熱拡散の定常状態に対応する、検出領域ＺＤにおける熱放出分布を説明するモデルから得られてもよい。公知の態様において、上記定常状態のモデルは、以下の種類の方程式で表される、検出領域ＺＤにおける温度分布の方程式に対応している。

式中、Ｔは検出領域ＺＤにおける局所温度を示す。Ａは乗法調整因数を示す。Ｂは加法調整項を示す。ｘおよびｙは部品１０の表面において画定される２つのデカルト座標である。ｅ^（．）は基本指数関数ｅを示す。σ_ｘおよびσ_ｙはそれぞれ座標ｘおよびｙに沿った２つの標準偏差である。ｘ_０およびｙ_０は、部品１０の表面に平行である熱分布モデルの並進位置値（translational positioning value）である。標準偏差σ_ｘおよびσ_ｙの値ならびにｘ_０およびｙ_０の値は、パラメータＡおよびＢに加えて、分析画像ＡＮＡに対して調整され得る。公知の態様において、上記温度分布はデカルト座標ｘおよびｙのパラメータで表示されたガウス関数である。

他のモデルは基準画像ＲＥＦを提供するために代替的に使用してもよい。特に、当該他のモデルは部品１０の表面の一定の厚さの層の存在を考慮してもよく、これは部品１０の基礎部分のコーティング材料とは異なるコーティング材料から成る。他のモデルは、インターフェースの検出領域ＺＤにおける存在を考慮してもよく、これは部品１０の隣接部分を構成する２つの異なる材料間の、部品１０の表面に対して垂直または斜めの方向に配向している。また、他のモデルは加熱領域ＺＣの可変な形状、および／または検出領域ＺＤに対する加熱領域の可変な位置を考慮してもよい。

本発明の他の可能性のある実施形態において、基準画像ＲＥＦは、欠陥がないと仮定される部品の表面部分において、分析対象である部品１０の画像捕捉手段１によって捕捉される熱イメージであってもよい。上記欠陥がないと仮定される部品の表面部分は、本明細書の概略部において、基準領域と示す。当該他の実施形態の利点は、分析画像ＡＮＡに使用される実験パラメータ等の実験パラメータに基準画像ＲＥＦが対応し得るという事実による。特に、加熱領域ＺＣに注入されるエネルギー量、周囲温度、加熱領域ＺＣの形状、加熱領域ＺＣおよび検出領域ＺＤの相対的配置、部品１０の材料、本部品の表面のコーティング層の存在の可能性等は、したがって、分析画像ＡＮＡと基準画像ＲＥＦとの間で同一であり得る。

画像処理部４によって算出される顕現画像ＲＥＶは、制御する操作者が観察するために、スクリーン５（ＤＩＳＰＬと示される）に表示してもよい。これは、基準画像ＲＥＦに有効である拡散態様と比較して、熱拡散を変化させる検出領域ＺＤ内の部品１０の態様を明らかにする。当該態様は部品１０の欠陥に対応し、表面に存在する亀裂であってもよく、部品１０の表面のコーティングの亀裂などの、異なる相を含む。任意に、上記欠陥をさらに強調するために、スクリーン５に画像を表示する前に、ハイパス型画像フィルタを顕現画像ＲＥＶに適用してもよい。例えば、ソーベル型画像フィルタを本目的に使用してもよい。

上記光熱分析方法は特に、その後の故障を引き起こす可能性があるいかなる欠陥がない部品１０を検証するために適していてもよい。例えば、部品１０は航空機ターボジェットコンプレッサのブレードであってもよく、これは、薄層１０ｒで被覆されている固体基板１０ｓから構成される。層１０ｒの機能は、腐食に対する保護であってもよい。そして、本発明の光熱分析方法は特に、層１０ｒにおける亀裂のレベルを検査するために使用してもよい。

熱を注入し分析画像を捕捉する単一の順序に対応し、上述で説明した検出領域ＺＤの範囲よりも大きい範囲を有していてもよい部品１０の表面部分を迅速に検査するために、分析対象の部品１０の表面部分をスキャン経路ＳＣに沿ってスキャンしてもよい（［図２］参照）。連続的に採用される加熱領域の中心点は、当該スキャン経路ＳＣに続く。熱供給手段１および熱イメージを捕捉する手段２の相対的な位置および配向は好ましくは一定であるが、部品１０に対して可動である。光熱分析組立品の考えられる１つの構成によれば、部品１０は組立品の基部１１ｂに対して可動である支持体１１ａ上に取り付けてもよく、基部は手段１および２に対して固定される。このように、部品１０は、互いに垂直な２つの方向において、分析対象であるその表面に対して平行に移動し、これらの２つの方向に対して垂直な軸の周りで回転し得る。したがって、スキャン手段１１は、可動支持体１１ａと、基部１１ｂと、手段１および２のトリガと同期する態様において部品１０の動きを制御するための制御装置３の一部とを含む。

［図２］は、部品１０の表面の分析対象の部分の立面図であり、分析対象の表面部分のすべての位置が検出領域内に少なくとも１回含まれるために設計されたスキャン経路ＳＣを示す。加熱領域の中心点は部品１０の表面におけるスキャン経路ＳＣに追従し得、部品１０の連続する位置については、上述した静的光熱分析の順序が各位置で行われる。この場合、熱供給手段１は断続的および周期的に動作し、例えば、レーザーパルスを部品１０の表面に向けてその位置毎に照射する。スキャン経路ＳＣに沿って示された点Ｐは、加熱領域の中心に対する可能な連続した位置を示す。部品１０の分析サイクル時間を短縮するために、これらの位置Ｐは、［図２］に示されている矢印に対応して、スキャン経路ＳＣに沿って連続的な順序で、時系列的に実行してもよい。次いで、特に有利なことは、捕捉された分析画像ＡＮＡのコントラスト、および本発明に従って計算された顕現画像ＲＥＶのコントラストを、分析対象の表面部分における加熱領域の各位置についての１つの顕現画像ＲＥＶの割合で増加させるために、検出領域がスキャン方向に対して加熱領域の下流に位置する。別の言い方をすれば、分析対象の表面内の１つの同じ位置は好ましくは手段１によって標的とされる加熱領域として使用される前に、または当該加熱領域に隣接する前に、手段２によって画像化される検知領域内に最初に現れる。［図２］では、Ｐ_１は、加熱領域ＺＣ_１および検出領域ＺＤ_１に対応する、スキャン経路ＳＣ上の加熱領域の中心点を指定する。後者は、点Ｐ_１を含む経路セグメントに対するスキャン経路ＳＣ上の矢印によって示される移動方向における加熱領域ＺＣ_１に対するオフセットである。同様に、Ｐ_２は、スキャン経路ＳＣ上の加熱領域の別の中心点を指定し、これは点Ｐ_１より後に達成され、加熱領域ＺＣ_２および検出領域ＺＤ_２に対応する。次いで、点Ｐ_２を含む経路セグメントに関するスキャン経路ＳＣ上の矢印によって示される移動方向において検出領域ＺＤ_２は加熱領域ＺＣ_２に対してシフトされる。

スキャン経路ＳＣは好ましくは、部品１０の分析対象のすべての表面部分がすべての連続する点Ｐに関連する検出領域によってカバーされるために設計される。したがって、すべての顕現画像ＲＥＶをグループ化することはスクリーン５上に表示することを目的とした包括的な視覚化画像において、部品１０の分析対処のすべての表面部分を再構成することを可能にする。任意に、異なる検出領域の重複するストリップ（strip）が、スキャン経路ＳＣ内の隣接する蛇行の間に存在してもよい。画像スプライシング操作は個々の顕現画像ＲＥＶの間で使用されてもよく、その結果、画像全体は別個の部分で生成されるためにアーチファクトを含まない。画像処理の分野で公知の方法では、当該画像スプライシング操作は、個々の顕現画像の平均強度値の補正、個々の画像の端を横切る画像パターンの連続性を保証するための隣接する顕現画像の相対変位、個々の画像の端に垂直な画像点の強度値の平滑化などを含んでいてもよい。

したがって、本発明は、表面部分の１回のみスキャンを行うことによって、部品１０の全体の表面部分を検査することが可能である。検証時間（分析サイクル時間と呼ばれる）はしたがって、反対の移動方向においてスキャン経路を２回実行することが必要である光熱分析方法と比較して減少する。部品１０の分析サイクル時間が可動支持体１１ａ上に部品１０を搭載するよりも、むしろ主にスキャンによるとき、分析サイクル時間の節約は２つの因子（factor）のオーダーとなり得る。

さらに、本発明による方法において各顕現画像ＲＥＶは単一の分析画像ＡＮＡを捕捉することのみを必要とすることを考慮すると、各顕現画像が同じ検出領域に関係する２つの分析画像の差から各顕現画像ＲＥＶが推定される従来技術の方法と比較して、信号対雑音比の値が減少している。実際、これらの従来の方法では、一緒に組み合わされる２つの分析画像の各々が他の分析画像のものとは無関係なランダムな熱画像形成ノイズの影響を受ける。顕現画像の信号対雑音比（ＳＮＲと表記される）が以下の式に従ってデシベル（ｄＢ）で表されるとき、

式中、Ｓは部品１０の表面の亀裂における画像点の強度の変動の最大振幅であり、Ｂは、欠陥がないとみなされる部品１０の表面の基準領域で測定される熱画像形成ノイズの最大振幅である。腐食に対する保護の薄層で覆われた固体基板で構成される分析対象の物品に対して、２．８～６．３の因子の信号対雑音比の改善が得られた。

引用された利点の少なくともいくつかを保持しながら、上記で詳細に説明した実施形態の第２の態様を改変することによって本発明を再現してもよいことが理解される。特に、加熱領域ＺＣは、任意の形状（特に、スキャン経路ＳＣに対して垂直に配向された直線セグメントの形状）を有していてもよい。同様に、検出領域ＺＤの形状は、熱イメージセンサのアレイに対応する直方体に限定されない。例えば、検出領域ＺＤは、焦点が加熱領域ＺＣの中心に重ね合わされ、スキャン経路ＳＣ上の進行方向に対して後者の下流に配向されていてもよい半円板の形状を有していてもよい。さらに、引用されたすべての数値は単に例示の目的のためであり、関連する用途に応じて変更してもよい。

本発明に係る光熱分析組立品のブロック図である。本発明に係る方法を使用して分析対象の部品をスキャンするための可能な構成である。

Claims

少なくとも１つの固体材料から構成される、部品（１０）の光熱分析方法であって、
前記方法は、少なくとも１つの欠陥が前記部品の表面部分に存在するかを明らかにすることを目的とし、
前記方法は、
［１］加熱領域（ＺＣ）と呼ばれる、前記部品の表面部分の第１の領域に熱を注入し、次に、検出領域（ＺＤ）と呼ばれ、前記加熱領域とは別個である、前記部品の表面の別の領域に注入した熱の一部を拡散させた期間の後、分析画像（ＡＮＡ）と呼ばれる、前記検出領域の少なくとも１つの熱イメージを捕捉する工程；および、
［２］少なくとも１つの欠陥が前記検出領域に存在するかを示す顕現画像（ＲＥＶ）を得るため、前記検出領域（ＺＤ）に対応する前記分析画像（ＡＮＡ）の少なくとも一部について、当該分析画像から基準画像（ＲＥＦ）を差し引く工程、を含み、
前記方法は、
捕捉された各分析画像（ＡＮＡ）について、当該分析画像から差し引かれる前記基準画像（ＲＥＦ）が、当該部品の表面部分の前記検出領域に欠陥がない場合に前記部品（１０）の表面部分に注入された熱の少なくとも一部によって引き起こされる、前記検出領域（ＺＤ）における熱放出分布に対応し、
前記分析画像（ＡＮＡ）から差し引かれる前記基準画像（ＲＥＦ）が、当該分析画像と、前記部品（１０）の表面部分の前記検出領域（ＺＤ）に欠陥がない場合を規定するために使用される熱放出分布の構成モデルとの間の適合度の検索から得られる、方法。
熱が前記加熱領域（ＺＣ）中に、一定の照射時間、当該加熱領域上に向けられたレーザービーム（Ｆ）によって注入される、請求項１に記載の方法。
前記部品（１０）の表面部分の検出領域（ＺＤ）に欠陥がない場合を規定するのに使用される熱放出分布モデルは、当該検出領域内の熱拡散の定常状態、特に、前記部品の表面部分内に画定される２つの幾何学的座標の関数として温度値を提供する方程式によって説明される熱拡散の定常状態に対応し、
前記方程式は前記２つの幾何学的座標のうちの少なくとも１つのガウス関数を含み、一定の振幅係数を乗じ、それに一定のオフセット項を加えたものである、請求項１または２に記載の方法。
前記工程［１］を数回実行し、各回は前記部品（１０）の表面部分内の前記加熱領域（ＺＣ）を移動させ、前記加熱領域の連続する部分と共に、当該表面部分においてスキャンを行い、当該加熱領域の各位置についての新規の分析画像（ＡＮＡ）を捕捉し、前記部品の表面部分内を前記加熱領域と共に前記検出領域（ＺＤ）を移動させることによって、前記部品の表面部分における任意の位置が前記検出領域に少なくとも１回含まれ；および、
前記工程［２］は工程［１］の実行毎に繰り返し、各回は当該工程［１］の実行における前記部品（１０）の表面部分に位置する検出領域（ＺＤ）に割り当てられる基準画像（ＲＥＦ）を使用する、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
前記工程［１］の実行毎に、前記検出領域（ＺＤ）は前記加熱領域（ＺＣ）に対して、スキャンの間当該加熱領域の移動方向に従って下流にシフトする、請求項４に記載の方法。
以下の工程をさらに含む、請求項４または５に記載の方法：
［３］工程［２］の複数の実行中に得られるいくつかの前記顕現画像（ＲＥＶ）に適用される、スプライシング、重ね合わせ、平均化および／または平滑化操作を使用し、前記部品（１０）の全体の表面部分の全体画像を再構築し、すべての前記表面部分に存在する欠陥を示すことを目的とする、工程。
冶金部品、少なくとも一部がセラミック材料から構成される部品、少なくとも一部が複合材料から構成される部品、特にターボジェットエンジンまたはファンのブレード、エネルギー生成タービンのブレード、発電所の容器をふさぐまたは密閉する部品、および動きを伝達するための機械部品に使用される、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
前記部品（１０）が、固体基板（１０ｓ）と、少なくとも当該部品の表面部分において当該基板によって担持されるコーティング（１０ｒ）とを含み、
前記方法は、前記コーティングに存在する亀裂を明らかにするために使用される、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
少なくとも１つの固体材料から構成される部品（１０）の表面部分に少なくとも１つの欠陥が存在するかを明らかにするための、光熱分析組立品であって、
加熱領域（ＺＣ）と呼ばれる、前記部品（１０）の表面部分の第１の領域に熱を注入するのに適している熱供給手段（１）；
検出領域（ＺＤ）と呼ばれ、前記加熱領域（ＺＣ）とは別個である、前記部品（１０）の表面部分の別の領域の、分析画像（ＡＮＡ）と呼ばれる熱イメージを捕捉するために構成された、熱イメージを捕捉するための手段（２）であって、前記熱供給手段（１）によって注入された熱の一部が前記加熱領域から前記検出領域内に拡散された期間の後、各分析画像を捕捉するために制御されている、手段；および、
前記検出領域（ＺＤ）に対応する分析画像の少なくとも一部について、当該検出領域に少なくとも１つの欠陥が存在するかを示す顕現画像（ＲＥＶ）を得るために、各分析画像（ＡＮＡ）から基準画像（ＲＥＦ）を差し引くのに適している画像処理部（４）を含み、
捕捉された各分析画像（ＡＮＡ）について、当該分析画像から差し引かれる基準画像（ＲＥＦ）が、当該部品の表面部分の前記検出領域に欠陥がない場合に前記部品（１０）の表面部分に注入された熱の少なくとも一部によって引き起こされる、前記検出領域（ＺＤ）における熱放出分布に対応するために、前記画像処理部（４）が適合され、
前記分析画像（ＡＮＡ）から差し引かれる前記基準画像（ＲＥＦ）が、当該分析画像と、前記部品（１０）の表面部分の前記検出領域（ＺＤ）に欠陥がない場合を規定するために使用される、熱放出分布の構成モデルとの間の適合度の検索から得られる、組立品。
請求項２～８のいずれか１項に記載の方法の実行にさらに適している、請求項９に記載の組立品。