JP3690580B2

JP3690580B2 - 磁気探傷方法

Info

Publication number: JP3690580B2
Application number: JP2000111614A
Authority: JP
Inventors: 淳一四辻; 宏晴加藤; 章生長棟
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: JP2001296277A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属被検体の表面に対して磁気センサを対向配置させて、異なる２種の探傷条件での漏洩磁束の測定を行い、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算して、その結果に基づいて欠陥を検出する磁気探傷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁性体である金属被検体の表面又は内面に存在する欠陥を検出する方法として、金属被検体を磁化し、欠陥が存在する部分から漏洩する磁束を検出することにより欠陥を検出する磁気探傷方法が、従来使用されてきている。しかしながら、この磁気探傷方法においては、金属被検体の表面粗さ等がノイズとなり、欠陥検出のＳ／Ｎ比が低下するという問題点があった。
【０００３】
本発明者らは、この問題点を解決するために、異なる２種の探傷条件での漏洩磁束の測定を行い、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算して、その結果に基づいて欠陥を検出する磁気探傷方法を発明し、平成１１年特許願２９７８２号として特許出願を行っている。
【０００４】
その概要を図４により説明する。製品検査ラインを搬送ローラ２２ａ、２２ｂでほぼ一定速度Ｖで搬送される、たとえば薄鋼帯等の強磁性体金属被検体２１の搬送路に沿って漏洩磁束探傷装置２３が配設されている。この漏洩磁束探傷装置２３は、走行状態の強磁性体金属被検体２１表面近傍に配設された磁気センサ２５ａと、磁気センサ２５ａより強磁性体金属被検体２１の走行方向に一定距離離れた場所に配設された磁気センサ２５ｂと、磁気センサ２５ａ、２５ｂに対してそれぞれ強磁性体金属被検体２１を挟んで反対側に設置され、強磁性体金属被検体２１を磁化する磁化器２４ａ、２４ｂと、磁気センサ２５ａ、２５ｂからの検出信号を増幅する増幅器２７ａ、２７ｂと、これらの信号に基づいて強磁性体金属被検体２３の内部又は表面の欠陥３０を検出する信号処理装置２８とで構成されている。
【０００５】
強磁性体金属被検体２３に欠陥３０が存在すると、この欠陥３０に起因して漏洩磁束により強磁性体金属被検体２３の周囲の磁場が乱される。磁気センサ２５ａ、２５ｂはこの磁場の変化を検出する。磁場変化によって生じる信号の強さは欠陥３０の規模などに対応するが、磁化器２４ａ、２４ｂによる磁界の大きさは異なっているため、磁気センサ２５ａと磁気センサ２５ｂの検出する信号の強さには差がある。一方強磁性体金属被検体２３の表面粗さ等の要因による磁場の変化は磁気センサ２５ａの検出する信号と磁気センサ２５ｂの検出する信号では差が少ない。そこで磁気センサ２５ａと磁気センサ２４ｂの出力を演算することにより、表面粗さ等の要因による磁場の変化を相殺して、欠陥の信号を強調することができる。
【０００６】
図５に信号処理の様子を示す。(a)は磁気センサ２５ａの出力で、印加する磁界が強い方の信号とする。(b)は磁気センサ２５ｂの出力で磁界が弱い方の出力とする。それぞれ欠陥部と雑音部があるが、欠陥部と雑音部の出力比が異なっており、雑音部を除去するように演算することにより、欠陥部がより強調される(c)の結果となる。このように、平成１１年特許願２９７８２号に係る発明においては、強磁性体金属被検体上の同位置に対応する２種の信号同士を演算し、その結果に基づいて欠陥の検出を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら磁気センサの出力には、電気的な雑音のように金属被検体に起因しない出力が有ったり、金属被検体に起因する雑音にしても、欠陥に比べ広い範囲に存在（例えば折れ跡などの内部応力歪）する大きな雑音が発生する場合がある。このような場合には、平成１１年特許願２９７８２号に係る発明においては、欠陥として出力してしまう場合があった。
【０００８】
その例を図６に示す。(a)は２種の磁化条件の強い磁化の方の磁気センサ出力、(b)は磁化条件の弱い磁化の磁気センサ出力、(c)は(a)と(b)の信号の演算結果の出力であり、(c)＝(a)−ｋ・(b)という演算を行ったものである。ただし、ｋは予め実験で定められた定数である。
【０００９】
図６を見ると分かるように、内部欠陥が存在する場合は、(a)、(b)ではＳ／Ｎが悪くても(c)ではＳ／Ｎ比が向上している。それに対して電気ノイズの場合（(a)の磁気センサに電気ノイズが入った場合）には、(c)において、この電気ノイズが強調されてしまい、欠陥が存在すると判定してしまう。
【００１０】
折れ跡の場合には、(a)の出力と(b)の出力の関係は、表面粗さに起因する関係と異なるため、前記演算では打ち消すことができず、(c)に示すように大きな信号が残り、欠陥が存在すると判定してしまう。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電気的ノイズが片側のセンサに発生したり、漏洩磁束に影響を与える欠陥以外のものが存在する場合にも、Ｓ／Ｎ比良く欠陥を検出できる磁気探傷方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、金属被検体の表面に対して磁気センサを対向配置させて、異なる２種の探傷条件での漏洩磁束の測定を行い、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算して、その結果に基づいて欠陥を検出する磁気探傷方法であって、前記測定結果同士の演算方法は、第１の条件における測定信号から、第２の条件における測定信号に係数を掛けたものを差し引くものであり、当該係数は、前記金属被検体表面上の２次元領域における、第１の条件における測定信号と第２の条件における測定信号の比であることを特徴とする磁気探傷方法（請求項１）である。
【００１５】
本手段においては、後に発明の実施の形態において説明するように、電気的ノイズが入った場合や、鋼板の広い部分に亘って信号が変化した場合には、それを反映した係数が得られる。よって、このような場合にも欠陥をＳ／Ｎ比良く検出することができる。
【００１６】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記異なる２種の探傷条件が、磁化条件であることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１７】
磁化条件（磁化の強さ）を変えることによって、表面粗さに基づくノイズと、内部欠陥に基づく信号との関係が大きく変化する。よって、このうち表面粗さに基づくノイズを消去するような演算を行ってやれば、内部欠陥に基づく信号をノイズに対して強調することができ、欠陥検出のＳ／Ｎ比が向上する。
【００１８】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算し、さらに、その演算結果を、前記金属被検体の１次元又は２次元の所定領域内で単純平均し、その値に基づいて欠陥を検出することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１９】
たとえば電気ノイズは瞬間的に発生することが多く、欠陥信号に対して短い時間しか継続しない。よって、金属被検体の長さ方向に亘って所定距離内における信号の平均をとり、その平均値により欠陥を検出することにすれば、電気ノイズのレベルを欠陥信号に対して低下させることができてＳ／Ｎ比が向上する。また、折れ跡等に起因する信号は、欠陥信号に対して２次元的な広がりが大きい。よって、金属被検体の２次元方向に渡って所定面積内における信号の平均をとり、その平均値により欠陥を検出することにし、平均値が所定値を超えた場合には欠陥と判定しないようにすれば、折れ跡等を欠陥と誤検出する可能性が低下する。
【００２０】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算し、その結果、欠陥と判定された部分の長さ、幅、面積のいずれかに応じて、真の欠陥か擬似欠陥かを判別することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２１】
前述のように、電気的のノイズは金属被検体長さ方向に短い距離の信号となって現れ、折れ跡のような異常部は、広い面積の信号となって現れる。この性質を利用して、欠陥と判定された部分の長さ、幅、面積のいずれかに応じて、これら擬似欠陥を欠陥と区別することができ、Ｓ／Ｎ比良く欠陥を検出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１例である磁気探傷方法を実施するための磁気探傷装置の例を示す概要図であり、薄鋼板の内部欠陥を探傷するものである。図１において、１は薄鋼板、２ａ、２ｂは搬送ロール、３は磁気探傷装置、４ａ、４ｂは磁化器、５ａ、５ｂは磁気センサ、６は信号処理装置、７は欠陥、８は遅延回路、９はプリアンプ、１０はフィルタ、１１はＡ／Ｄ変換器、１２は計算機である。
【００２３】
薄鋼板１は、搬送ロール２ａ、２ｂによってほぼ一定の速度Ｖ＝30m/minで搬送される。この製品検査ラインでは、薄鋼板１の搬送路に沿って磁気探傷装置３が設置されている。この磁気探傷装置３は、主に磁化器４ａ、４ｂ、磁気センサ５ａ、５ｂ、信号処理装置６から構成されている。磁化器４ａ、４ｂは薄鋼板１を異なる強さに磁化する。漏洩磁束は、それぞれ磁気センサ５ａ、５ｂにより検出される。
【００２４】
図示していないが、複数個の磁気センサ５ａ、５ｂは板幅方向に直線的に２mmピッチで配列されており、500組1000個の磁気センサにて１ｍ幅を探傷する。磁気センサ５ａの列と５ｂの列との距離は１ｍとされている。磁化器４ａ、４ｂと鋼板との距離はそれぞれ５mmとされ、磁化器４ａの磁化力は4000AT、磁化器４ｂの磁化力は1000ATとされている。
【００２５】
磁気センサ５ａの出力は、遅延回路８にて薄鋼板１が磁気センサ５ａと５ｂの間を走行する時間である２秒遅延される。その後プリアンプ１０にて100倍増幅され、フィルター１１(バンドパスフィルタ：200Hz-800Hz)で処理される。一方磁気センサ５ｂの出力は遅延回路８を経ずにプリアンプ９、フィルタ１０を通る。処理された５ａ、５ｂのそれぞれの信号はＡ／Ｄ変換装置１１にてディジタル化され計算機１２のメモリーに格納される。
【００２６】
計算機１２は、図２に示すような処理を行う。処理された磁気センサ５ａの信号をV(a)、磁気センサ５ｂの信号をV(b)とすると、各々のデータを薄鋼板１の移動距離１ｍ分蓄積する。すなわち、V(a)、V(b)が、薄鋼板幅方向500チャンネル分（幅１ｍ）について、それぞれ、長さ１ｍ分のデータとして蓄積される。
【００２７】
次に、この１ｍ×１ｍの範囲について信号のＲＭＳを求め、それぞれＲａ、Ｒｂとする。このＲａ、Ｒｂは広い範囲の信号のＲＭＳであるので、薄鋼板１の表面粗さの平均値を表しているものと考えられる。よって、V(a)とV(b)の信号をそれぞれＲａ、Ｒｂで正規化して差し引くことにより、表面粗さの信号をキャンセルことを考える。すなわち、
V(t)=Va(t)-V(b)*Ra/Rb
により、各チャンネルごとにＶ（ｔ）を求め、これが所定の閾値を超える範囲を抽出することにより、欠陥候補領域Ｄを抽出する。
【００２８】
そして、欠陥候補領域Ｄの幅、長さに基づいて欠陥を判定する。通常、内部欠陥の場合、幅が４〜６mm、長さが４〜８mmであるので、幅、長さがこの範囲にある場合には内部欠陥と判定する。長さが４mm未満又は幅が４mm未満である場合には、瞬間的な電気ノイズであるとして、欠陥出力は行わない。幅が６mmを超えたり長さが８mmを超えた場合には、欠陥でなく内部磁気歪であるとして欠陥出力は行わない。
【００２９】
図３に計算機１２の他の信号処理の例を示す。この信号処理においては、Ｖ（ｔ）の算出までは、図２に示した例と同じである。本処理においては、Ｖ（ｔ）を算出した後、所定領域についてこれを平均し平均値Ｖ（ｔ）’を算出する。そして、このＶ（ｔ）’の大きさに基づいて欠陥の判定を行う。例えば、薄鋼板の長さ方向10mm、幅10mmの範囲において平均値Ｖ（ｔ）’を計算する。
【００３０】
例えば電気ノイズの場合は、その幅、長さが小さいので平均値Ｖ（ｔ）’は小さくなり、閾値以下となって欠陥として検出されない。内部磁気歪の場合は、その幅、長さが大きいので、平均値Ｖ（ｔ）’の値は内部欠陥の場合より大きくなり、内部欠陥と区別することができる。
【００３１】
また、図示を省略するが、電気的ノイズに対しては、たとえば長さ４mm、幅４mmの範囲において平均値Ｖ（ｔ）’を計算し、平均値Ｖ（ｔ）’の大きさで欠陥を判定することにより除去を行ない、内部磁気歪に対しては、例えば長さ10mm、幅10mmの範囲において平均値Ｖ（ｔ）’を計算し、平均値計算の本になった出力Ｖ（ｔ）との差を求め、その差が小さいときは内部磁気歪であるとして欠陥と区別するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、異なる２種の探傷条件にて探傷を行う漏洩磁束探傷信号同士の演算に、２次元の空間的な特徴を利用した信号処理を加えているので、内部欠陥以外の出力信号を効果的に排除でき、安定した探傷精度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である磁気探傷方法を実施するための磁気探傷装置の例を示す概要図である。
【図２】図１に示す実施の形態における信号処理の１例の概要を示す図である。
【図３】図１に示す実施の形態における信号処理の他の例の概要を示す図である。
【図４】先願発明である漏洩磁束探傷装置の概要を示す図である。
【図５】図４に示す漏洩磁束探傷装置の信号処理における信号波形の例を示す図である。
【図６】図４に示す漏洩磁束探傷装置において、電気ノイズが入った場合や、折れ跡があった場合の信号波形の例を示す図である。
【符号の説明】
１…薄鋼板、２ａ、２ｂ…搬送ロール、３…磁気探傷装置、４ａ、４ｂ…磁化器、５ａ、５ｂ…磁気センサ、６…信号処理装置、７…欠陥、８…遅延回路、９…プリアンプ、１０…フィルタ、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…計算機

Claims

金属被検体の表面に対して磁気センサを対向配置させて、異なる２種の探傷条件での漏洩磁束の測定を行い、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算して、その結果に基づいて欠陥を検出する磁気探傷方法であって、前記測定結果同士の演算方法は、第１の条件における測定信号から、第２の条件における測定信号に係数を掛けたものを差し引くものであり、当該係数は、前記金属被検体表面上の２次元領域における、第１の条件における測定信号と第２の条件における測定信号の比であることを特徴とする磁気探傷方法。
請求項１に記載の磁気探傷方法であって、前記異なる２種の探傷条件が、磁化条件であることを特徴とする磁気探傷方法。
請求項１又は請求項２に記載の磁気探傷方法であって、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算し、さらに、その演算結果を、前記金属被検体の１次元又は２次元の所定領域内で単純平均し、その値に基づいて欠陥を検出することを特徴とする磁気探傷方法。
請求項１又は請求項２に記載の磁気探傷方法であって、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算し、その結果、欠陥と判定された部分の長さ、幅、面積のいずれかに応じて、真の欠陥か擬似欠陥かを判別することを特徴とする磁気探傷方法。