赤外線カメラ透過画像と金属加工検査の現場活用

赤外線カメラ透過画像の活用方法

赤外線カメラ透過撮影の基本原理

赤外線カメラによる透過撮影は、物体が放射する赤外線の特性を活用した高度な撮影技術です 。可視光線よりも波長が長い近赤外線（700nm～3000nm）は直進性が高く、金属や樹脂などの物質内部を透過する性質があります 。この特性により、従来の可視光カメラでは不可能だった内部構造の可視化が実現できます 。
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赤外線カメラでは、IRフィルターを使用して可視光線をカットし、近赤外線のみを透過させることで透過画像を撮影します 。特に金属加工現場では、樹脂を透過して内部の回路パターンや欠陥部分を撮影することが可能で、非破壊検査における重要な技術として位置づけられています 。CCD方式のセンサーは従来のC-MOS方式よりも赤外線によく反応するため、より鮮明な透過画像の取得が期待できます 。
参考）赤外線写真の魅力

赤外線透過画像による金属材料検査技術

金属加工現場において、赤外線透過画像技術は非破壊検査の革新的な手法として注目されています 。従来の放射線検査や超音波検査と比較して、測定可能な範囲が大きく、非接触での検査が可能という特徴があります 。特に鋳造製品などの金属製品に対する追加工前の簡易的な検査として、その利用価値が高く評価されています 。
参考）https://www.iti-yamaguchi.or.jp/_files/00042123/2021_2.pdf

赤外線検査装置は、人の目では確認できない微細な傷や欠陥を検出することができ、パイプなどの鏡面加工品や金属加工品、セラミック成形品の品質管理に活用されています 。また、アクティブサーモグラフィ法では人為的に温度変化を生じさせて内部欠陥の視認性を向上させることで、表面や内部の欠陥、亀裂、剥離、密度差等を効率よく検査することが可能です 。
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赤外線カメラ画像処理による品質管理システム

現代の金属加工現場では、赤外線画像処理技術を活用した高度な品質管理システムが導入されています 。サーモカメラ監視システムは、観察対象物の熱放射を検知して画像に変換するサーモグラフィ技術を基盤とし、工場における温度管理や異常検知に用いられています 。固体の熱伝導はもちろん、空間や液体、透明なフィルムなどの温度も可視化できるため、幅広い用途に対応可能です 。
延伸のために加熱したフィルムを冷却ロールで冷却した後の温度分布調査や、発熱体付近の空間温度分布の調査など、作業環境設定のための事前確認にも活用されています 。また、最新の短波長赤外線カメラでは、赤外線透過窓越しでも高温物体の正確な温度測定が可能となり、金属加工、溶融炉、レーザー溶接、クリーンプロセスなど過酷環境下での温度監視に革新をもたらしています 。
参考）https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000131932.html

赤外線透過技術の工業プロセス応用例

赤外線透過技術は金属加工以外にも多岐にわたる工業プロセスで実用化されています 。切削工具メーカーでは、冷却式赤外線カメラを用いた切削点の非接触・高速温度解析という画期的な試みが進められており、中赤外線カメラX6901scを使用して加工チップ一つ程度の極めて狭い領域を対象とした高精度な温度計測が行われています 。
参考）赤外線ハイスピードカメラによる切削の温度解析事例

1秒間に5,000フレームという高速撮影により、切削点のような高速で動く対象でもブレの少ない明瞭な温度画像を取得できます 。この技術は金属溶接における溶融池温度の可視化など、様々なプロセス観察にも応用されており、これまで経験や勘に頼りがちだった加工条件の最適化を、より科学的な視点から可能としています 。属人性の排除と高品質なものづくりへの貢献が期待される革新的な技術です 。

赤外線画像撮影技術の独自活用方法

金属加工現場における赤外線画像撮影技術の独自活用として、従来のサーモカメラでは困難とされてきた金属表面の温度分布を高精度に計測する特殊波長技術があります 。TS300SWという製品では、常温にある周囲環境からはほとんど放射されず、測定対象からのみ放射される波長帯の赤外線を利用することにより、外乱の影響を受けることなく温度計測を可能としています 。
参考）https://www.avio.co.jp/products/infrared/lineup/pdf/catalog-ts300sw-jp.pdf

この技術により、溶融状態の金属や成型直後の金属の表面温度を、非接触で高精度に計測することができ、アルミの場合160℃以上の温度を±4％の精度で計測可能です 。また、最小5μsの高速シャッターによりインラインでの高速温度計測が実現でき、外部機器からのパルス信号に同期した熱画像の取得も可能となっています 。冷却器やメカニカルシャッターなどの消耗部品を使用しない構造により、メンテナンスフリーを実現している点も、現場での継続的な運用において大きな優位性を持っています 。
参考）金属表面の温度分布を高精度で計測するサーモグラフィカメラ　 …