JPH04357453A - 渦電流検査器 - Google Patents
渦電流検査器Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
記載の回転する回転ヘッドと間隔補償装置とを有するう
ず電流検査器に関する。
査器は、非破壊材料検査において長い間にわたり公知で
ある。ほぼ同様に長い間にわたり、しかし少なくとも非
摩擦形センサの導入以来、このような機器において間隔
補償装置を使用することが公知である(米国特許第32
81667号明細書、***特許出願公開第177350
1号公報)。このような間隔補償装置は必要であること
が分かった、何故ならば間隔補償装置が無い場合には、
不可避の間隔変動に起因して著しく感度変化に曝される
欠陥信号を、欠陥値に対応して意味ある評価を行うこと
は可能でない。当時、調整素子として、非線形制御特性
曲線を有する制御可能な増幅器を使用した。この非線形
制御特性曲線は、間隔信号の種々異なる関数と、欠陥信
号の感度変化の種々異なる関数とがセンサ間隔に依存す
る事情を考慮するために所定の変化を有しなければなら
なかった。到達可能な制御精度に関して妥協を覚悟しな
ければならなかった。種々異なる特性曲線を有するセン
サを交換することは不可能ではないにしても問題があっ
た。これらの問題は、線形制御可能な増幅器を有する、
適当な回路定数の抵抗連鎖接続体により間隔関数の組合
せを行うデジタル制御装置を有する間隔補償装置により
ただ部分的に解決されたにすぎなかった(***特許出願
公開第2530816号公報)。種々異なるセンサ配置
に対して種々異なる抵抗連鎖接続体が必要であった。現
在までの以前として残る実際の上での重大な欠点は、円
形トラックに沿ってずらして配置されている各検査ヘッ
ドが間隔センサ、間隔信号調整装置及び間隔関数組合せ
回路網を必要とする点である。その理由は、例えば偏心
性又は被検査部分の円形歪等の間隔変動の発生源が特定
の時点で、円形トラックの各点に対して、ひいてはずら
して配置されている検査ヘッドに対して異なって作用す
ることにある。回転ヘッドにおいて、回転部分から固定
部分への信号伝達が常に必要であるので、各検査ヘッド
の間隔信号のために例えば回転変圧器の形の固有の伝送
チャネルが使用される。多数のいずれにせよ必要である
伝送チャネルにおいてこれは、満足することがしばしば
困難な要求である。
トラックに沿ってずらして配置されている複数の検査ヘ
ッドの間隔補償をただ1つの間隔センサにより可能にす
る冒頭に記載の形式のうず電流検査器を提供することに
ある。
は請求項1の特徴部分に記載の構成を有するうず電流検
査器により解決される。
クの経過及び位置を所要の精度の範囲内で一定と見なす
ことができ、更に、通常の回転ヘッドにおいては回転速
度が高速の場合には円形部分に対する被検査部分の位置
が僅かしか変化しないことから出発した。これは、1回
転内にただ1つの間隔センサにより被検査部分の幾何学
的形状を検出して記憶し、存在する検査ヘッドのそれぞ
れに対して適当な瞬間に、間隔補償を実施する適切な情
報を正しい場所から呼出すことを可能にしかつ意味のあ
るものにする。本発明の解決方法は、使用される検査ヘ
ッドの数が大きければ大きいほど利点も大きくする。し
かし、ただ2つの検査ヘッドにおいても、1つの間隔セ
ンサ、1つの信号調整装置、1つの伝送チャネルが不要
となることにより著しくコストを低減することができる
。例えば1つの前もって与えられている回転変圧器を使
用することにより伝送チャネルの数が一定の場合、第1
の検査ヘッドの他の各検査ヘッドに対して、伝送チャネ
ルが自由になり付可的な他の検査チャネルとして占有す
ることができる。
導出される制御信号を第1の表の正しい場所に記憶する
ことが簡単な方法で、すなわちパルス切換回路の中で周
縁クロックパルスを発生し、これらの周縁クロックパル
スを、円形トラックに設けられているパルス発生器によ
り同期する方法で可能となる。次いで更に複数の順次に
続く周縁クロックパルスを1つの走査クロック信号に統
合し、この走査クロック信号のクロック時間内で制御信
号の記憶及び呼出しを実施することができる。本発明の
別の1つの実施例においては、アナログ間隔信号はA/
D変換器でデジタル化される。A/D変換器で得られた
デジタル間隔信号により第2の表から、間隔hに直接対
応するデジタル補助信号が取出される。このデジタル補
助信号により第3の表からデジタル信号が取出され、こ
のデジタル制御信号は前記第1の表に記憶されて、後に
正しい場所から呼出される。本発明の別の1つの実施例
においては、間隔補償のプロセスをマイクロコンピュー
タにより制御することができる。本発明の別の1つの実
施例においては、間隔センサからの間隔信号は先ず初め
に被制御整流器で、2つの成分を有するベクトル信号に
整流され、次いでこのベクトル信号からベクトル値形成
器で値信号が形成される。
く説明する。
れていない回転ヘッドに属する検査ヘッド10の一部の
断面が略示されている。検査ヘッド10は、検査ヘッド
10の回転の際に矢印方向に移動する管状被検査部分に
おける、検査ヘッド10から間隔hをおいて走査する表
面を検出する2つの欠陥センサ12と1つの間隔センサ
14とを有する。間隔hは、被検査部分16が衝撃を受
けずに案内され被検査部分16の横断面が正確に円形で
ある場合にのみ一定である。実際の上では案内誤差及び
形状誤差を覚悟しなければならない。例えば値aの偏心
が存在するとすると間隔hは値aと共に正弦関数に従っ
て変化する。欠陥18によりセンサ12で導出された欠
陥信号は、間隔変動に相応する変化を受ける。
対応しこれらのセンサから取出すことのできる、間隔h
に依存して欠陥信号Fの振幅がいかに変化するかを示す
2つの関数20,22が示されている。センサのタイプ
の他に、関数20,22の変化のためのその他のパラメ
ータ、すなわち主に検査周波数、被検査材料及び被検査
部分の幾何学的形状が重要である。
信号Fの依存性を、例えばhoからhuまでに及ぶこと
もある十分に広い動作領域において除去することにある
。 このために必要な間隔センサ14は間隔信号Aを供給し
、間隔hに対する間隔信号Aの依存性は、間隔センサと
してうず電流センサを使用する場合には図3の関数24
に相応することもある。この場合、関数24の変化も前
述のパラメータにより決まる。間隔補償を行うために2
つの関数A=f(h)及びF=f(h)を結合する場合
、これらのパラメータのうちの1つのパラメータが顕著
に変化する都度に、対応する関数の変化曲線も変化し、
この変化は、間隔補償を有効に保持するためには考慮し
なければならないことから出発しなければならない。こ
れは、後述のように本発明の範囲内で非常に簡単に可能
である。
流検査器の全構成を略示し、このうず電流検査器は、検
査センサ32−38及び間隔センサ40を有する回転ヘ
ッド30と、検査センサ32−38からの欠陥信号を処
理する、42のみが完全に図示されている一連の信号処
理装置42−48と、同様にただ1つのみが図示されて
いる対応する一連の評価装置52−58と、間隔信号を
導出し処理し間隔補償に使用する間隔補償装置60とに
大まかに分割することができる。
、互いに90゜ずらして配置されている4つの検査ヘッ
ドの中に組込まれている。検査センサ32−38は発電
機62により回転変圧器64を介して交流電流が給電さ
れる。図1に示されているように、この場合に使用され
ている1つの検査センサの代わりに、より大きい検査幅
を得るために複数の検査センサを互いに隣同士で検査ヘ
ッドの中に設けることもできる。動作中に検査センサ3
2−38は中心点68の周りを円状の円形トラック66
を描く。中心点68に対して被検査部分16の軸70は
ずれており、従って検査表面と検査センサ32−38と
の間の間隔hは周期的に正弦関数に従って変化する。
転変圧器72−78を介して、信号処理装置42−48
に対応して配置されている増幅器82−88の入力側に
供給される。信号処理装置44−48は全部が図示され
ていない、何故ならば一方ではスペースが無く、他方で
は信号処理装置42と正確に同一に構成されているから
である。信号処理装置42において欠陥信号Fは増幅器
82から被制御整流器90の入力側に到達し、整流器9
0で欠陥信号Fは、互いに垂直な欠陥信号成分XF及び
YFに分解される。欠陥信号成分XF及びYFは低域フ
ィルタ92,94で、例えば搬送波周波数等の高い周波
数の障害信号が除去され、高域フィルタ96,98で、
例えば回転ヘッド30の回転周波数等の低い周波数の障
害信号が除去される。
価装置52−58も対応して配置されている。評価装置
52−58は、例えばディスプレー画面における表示及
び記録装置等、また特に計算機制御される欠陥解析装置
等の通常の評価手段を有することもある。
償装置60の中での十分な間隔補償である。補償装置6
0は主に間隔センサ40に支持されており、間隔センサ
40は検査センサ32と共に1つの共通の検査ヘッドに
より担持されている。間隔センサ40の中で発生された
間隔信号は回転変圧器100及び増幅器102を介して
被制御整流器104の入力側に到達し、整流器104で
2つの互いに垂直な間隔信号XA及びYAに分解される
。 被制御整流は、間隔信号が変質する可能性を除去するた
めに意味があり有益であることが分かった。低域フィル
タ106,108を介して信号成分XA,YAが零補償
段110,112の入力側に供給される。零補償段11
0,112は、間隔センサ40の補償不足及びばらつき
特に回転変圧器の中のばらつきに起因するオフセット電
圧を信号成分XA,YAから取除くために用いられる。 このために被検査部分の無い状態の回転ヘッドにおいて
零補償段110,112の入力側におけるオフセット電
圧を求め、これらのオフセット電圧を、大きさは等しい
が正負が逆の補償電圧を重畳する。更に信号成分XA,
YAは整合増幅器114,116及び絶対値形成器11
8を介してアナログ/デジタル変換器120の入力側に
供給される。2つの整合増幅器114,116は、間隔
信号を間隔補償の動作領域に整合するために用いられる
。
号電圧で、すなわち被検査部分表面と間隔センサ40と
の間のhが可及的最小すなわちh=0に調整されて実施
される。絶対値形成器118においてアナログ計算素子
により計算動作
ナログ量(A)は、間隔補償を実施するために、すなわ
ち信号処理装置42−48と評価装置52−58との間
に挿入接続されている一連のデジタル調整素子121−
128を制御するために必要とされるデジタル間隔信号
に変換される。この場合、4つの信号処理装置42−4
8の各信号成分XF,YFに対して1つの固有の調整素
子が必要であり、従って全部で8つの調整素子が必要で
ある。
ンスはマイクロプロセッサ130により制御され、この
ためにマイクロプロセッサ130はバス132を介して
アナログ/デジタル変換器120、調整素子121−1
28、零補償段110,112及び整合増幅器114,
116と接続されている。線134及び136を介して
アドレス又はデータを伝達するバス132には更に第1
のデジタルメモリ素子138及び第2のデジタルメモリ
素子140とが接続されている。例えばRAMにより実
現されている第1のデジタルメモリ素子は、タスクにつ
いては後述する3つのテーブルI及びII及びIIIを
記憶するために用いられ、例えばEPROMにより実現
されている第2のデジタルメモリ素子140においては
前述のシーケンスのためのプログラムが記憶されている
。
れ、値(A)に対応するアドレスから、値hに対応する
デジタル補助信号を示す。表IIIは関数F=f(h)
から導出され、アドレスとしての前述のデジタル補助信
号により、間隔hと無関係にするためにすなわち所望の
制御信号を得るために誤差信号成分XF及びYFを乗算
するデジタル乗算器に供給する。
整素子123−128は、必要な制御信号を求めるため
に、制御信号が周縁場所に依存して記憶されている表I
が更に付加的に必要である。このために更にパルス発生
器142及びパルス切換回路144が必要であり、パル
ス切換回路144はマイクロプロセッサ130により制
御され、マイクロプロセッサ142に情報を供給する。 パルス発生器142はライトバリヤと共働し、このライ
トバリアから送光される光線は回転ヘッド30の各回転
毎に1度中断され、中断の都度に1つのパルスを発生し
、このパルスにより、パルス切換回路144で発生され
る1連の例えば360個の周縁クロックパルスが同期さ
れる。例えば3又は6つの順次に続く周縁クロックパル
スを1つの走査クロックパルスに統合すると1回転毎に
120又は60個の走査クロック信号が得られる。検査
ヘッドから検査ヘッドへの区間に整数のクロック信号が
対応する場合、1回転毎の走査クロック信号の数は検査
ヘッドの数により割切れなければならず、これはこれら
2つの場合に当嵌まる。検査部分の直径が小さい場合又
は要求が厳しくない場合には60個の走査クロック信号
で十分である。表Iを記憶し読出すことは、その都度の
1つの走査クロック信号のクロック時間内で行われる。 各クロック時間の経過中に表Iは、表IIIからのその
時に丁度存在する情報を表Iにおける正しい個所に、す
なわち間隔センサ40の周縁場所に対応するアドレスに
記憶することにより更新される。次いで、検査ヘッドの
周縁場所に対応するその都度のアドレスにより表Iが読
出され、先行の回転の際に記憶された対応する情報が、
検査ヘッドに対応する調整素子に供給される。このよう
にしてすべての調整素子123−128は、それらに対
応する制御信号を受取る。
隔センサを、異なる特性を有する別の間隔センサにより
置換する、又は検査センサを別のタイプの検査センサに
より置換する必要がある場合、又はセンサの特性をパラ
メータを変えることにより変化させる必要がある場合に
は非常に有利である。この場合、表II及び/又は表I
IIは、対応する補助メモリにより外部から短時間にわ
たりかつコストをかけずに転移させることもできる。こ
のためとそして表を一度だけ記憶するためとにマイクロ
プロセッサ130において、ホスト計算機のための入力
側146が設けられている。別個の表II及びIIIに
よる動作は別の1つの利点を有する。表IIIからの、
間隔hに直接に対応するデジタル補助信号は外部に供給
することもでき、付加的な監視タスクに使用することも
できる。
Claims (1)
- 【請求項1】 円状トラック(66)に沿ってずらし
て配置されており被検査材料(16)を走査するうず電
流検査センサ(32,34,36,38)を有する少く
とも2つの検査ヘッド(10)を有する回転する回転ヘ
ッドと、検査センサ(32,34,36,38)の中で
被検査材料(16)の欠陥原因に起因する欠陥信号を導
出するのに用いられこれらの欠陥信号を処理する信号処
理装置(42,44,46,48)と、欠陥信号を評価
する評価装置(52,54,56,58)と、間隔セン
サ(32,34,36,38)と被検査材料(16)と
の間の間隔hに関して欠陥信号を補償する間隔補償装置
(60)とを具備し、間隔hから間隔信号を導出する間
隔センサ(40)と、間隔信号を制御信号に整形する信
号調整装置(102−120)と、信号処理装置(42
,44,46,48)と評価装置(52,54,56,
58)との間に接続されており、一方の制御入力側への
制御信号に依存して欠陥信号を変化させ、間隔信号から
調整された制御信号が他方の制御入力側に供給される調
整素子(121−128)とから成るうず電流検査器に
おいて、ただ1つの間隔センサ(40)と1つの信号調
整装置(102−120)とを設け、この間隔センサ(
40)の中で該回転中に導出される制御信号を周縁場所
に依存して第1の表(II)に記憶し、1つの周縁場所
を通過する都度に検査センサ(32,34,36,38
)により、この周縁場所のために記憶されている制御信
号を呼出し、前記の検査ヘッド(19)の検査センサ(
32,34,36,38)に対応する1つ又は複数の調
整素子(121−128)を制御するためにこの制御信
号を用いることを特徴とするうず電流検査器。
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DE4003330.9 | 1990-02-05 |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP2546546B2 (ja) |
DE (2) | DE4003330A1 (ja) |
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