新技術紹介!非破壊検査のインライン化と高分解能化を実現!!

非破壊検査のインライン化を実現
*** 搬送速度60m/minに対応 ***

非破壊検査における「マイクロ波」の有効性

非破壊検査技術は工業・産業分野だけではなく、建築や医療など、広く社会の安全・安心・品質保証において重要な役割を果たしています。これまでその手法としてX線や超音波、マイクロ波などが用いられてきました。

マイクロ波はX線と違って伝播経路が複雑であり、検査画像の再構成における課題が多くありました。しかし昨今の技術手法によって問題は多く解決されつつあり、マイクロ波を用いた乳がん検査などで急速に実用化が進められてきています。

X線は一般的に装置が高価で、また被曝のリスクが避けられません。超音波は多くの場合接触方式であり、その測定条件に制限があります。マイクロ波はそれらのデメリットを避ける有効な検査方式として、近年注目を浴びています。

検査方式測定方法測定分解能コスト免許
マイクロ波非接触サブミリオーダー比較的安価不要
超音波接触ミクロンオーダー安価不要
X線非接触ミクロンオーダー高価管理責任者が必要

マイクロ波は、他の検査方式に比べ比較的安価に、非接触で内部検査が可能

マイクロ波の原理と応用

マイクロ波は電磁波の一種であり、周波数において比較的短い波長域のものを指します。物質中を透過する際にそのエネルギーの一部が物質に吸収され熱に変わったり、物質境界面において一部は反射し、一部は透過するといった特徴を持ちます。これらの特徴を利用し、加熱や通信・センシング等、広く様々な分野で利用されています。

当社、八光オートメーションの製品は、基本的にレーダーやセンシングなどの「小電力応用」に該当します。非破壊検査においては、誘電率の違いにより生じるマイクロ波の変化を捉えることで、物質内部を検査します。X線では識別が難しい密度差が小さい異物でも、誘電率の違いがあれば検出が可能です。

X線は、主に物質に吸収されるエネルギー量から検査を行います。吸収されるエネルギー量は、主に物質の密度と通過する位置距離に依存しており、密度差が小さい異物は検出が難しくなります。一方、マイクロ波は誘電率の違いから検査を行います。密度差が小さい異物でも、誘電率に違いがあれば、マイクロ波の挙動が変化し、検出することができます。なお、誘電率とは、物質の電気的特性を表す物質量の1つです。物質は固有の誘電率を持ち、電磁波であるマイクロ波の挙動(反射や位相変化等)を決定する最も重要な要素の一つです。

お客様の「実際の」お困りごと

お客様のお困りごとを解決するべく、これまで長年八光オートメーションはマイクロ波の応用技術開発に取り組み、そのノウハウを培ってきました。これまでのご相談の内容をグラフ化すると、以下のようになります。

ゴム、木材、樹脂、食品関係といった様々な業界に共通するのは、「異物混入」や「ボイド」についてのお困りごとが多く、その環境として「インライン検査」が多いという特徴です。

業界毎のターゲットサイズを整理すると、お困りごと解決のためには最低限5mm程度の空間分解能は必須となります。アンテナ形状の工夫や周波数帯の変更などで、ある程度は空間分解能を向上できますが、それだけでは限界があったため、信号処理での高分解能化の開発を進めてきました。

マイクロ波による「これからの」課題解決

そこで、基本コンセプトとしてインライン化の実現と空間分解能を向上を挙げ、開発を進めています。

1.インライン化の実現

▶高速処理により2msecのサンプリング時間を短縮
▶独自の補間処理によるデータ点数の削減

1点目のインライン化の実現については、サンプリング時間の短縮と、データ点数の削減によって実現します。

まず、高速処理によりサンプリング時間自体を短縮します。さらに、計測対象物の情報を反映したデータ補間を行います。本技術により、空間分解能を低下させることなく、計測点数を削減することが可能となります。

これらの処理により、60m/minの搬送速度まで対応可能となり、インラインでの非破壊検査により全数検査が可能となります。

2.空間分解能の向上

▶当社独自の信号処理により、高分解能化を実現

空間分解能の向上については、当社独自の信号処理により従来比5倍の高分解能化を実現しました。

従来技術では空間分解能不足によりとらえきれなかった形状を、とらえることができるようになりました。

さらに、データ自体は3次元的なデータとすることができるので、X線CTのような内部解析機能を搭載します。取得したデータを3次元的に画像で表すことにより、物体内部の状態をよりリアルな形でイメージすることが可能となり、一目で分かるように可視化することが出来ます。

3.設置の簡素化

▶簡易に設置が可能

設置方法を簡素化することで、貸し出して使用していただけるものをイメージして開発しています。

上図のようにマグネットスタンドなどで簡単に設置して、使用できるような製品開発を進めています。

実際に、装置の性能を感じていただきたいと考えています。

カタログダウンロード

詳しくは、カタログをダウンロードしてご確認ください。

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