JPH11271278A - 鋼材の欠陥検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋼材の欠陥を正確に検出する。 【解決手段】鋼材２を磁化し、この鋼材２近傍の磁束を
検出して欠陥８を検出する鋼材の欠陥検出方法におい
て、鋼材２と、磁束の水平方向成分のレベルを検出する
センサ１１ａ及び磁束の垂直方向成分のレベルを検出す
るセンサ１１ｂを相対的に移動させながら、磁束の水平
方向成分のレベルと垂直方向成分のレベルを検出し、検
出された磁束の水平方向成分のレベル及び垂直方向成分
のレベルによって定められる２次元ベクトルの時間変化
に基づいて特徴量を算出し、当該算出された特徴量に基
づいて欠陥判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の表面又は内
部に存在する介在物などの異物を鋼材表面に対向して配
置された磁気センサによって検出することにより、鋼材
の欠陥を検出する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄工場の製品検査ラインにおいては、
製造された鋼材の欠陥を検出するための一般的な手法と
して漏洩磁束探傷法がある。この漏洩磁束探傷法を適用
した製品検査ラインには、磁気センサを有する磁気探傷
装置が取付けられている。

【０００３】図１１は、製品検査ラインにおける磁気探
傷装置の測定原理を示すブロック図であり、鋼材が板状
に成形された鋼板の欠陥を検出する場合を例として示し
ている。

【０００４】製品検査ライン１においては、鋼板２が搬
送ローラ３ａ、３ｂの回転動作によってほぼ一定の速度
Ｖで搬送される。磁気探傷装置４は、製品検査ライン１
における鋼板２の搬送路に沿って配置される。

【０００５】この磁気探傷装置４は、走行状態の鋼板２
に磁界を印加する磁化器５と、この磁化器５に励磁電流
を供給する図示しない制御処理部と、鋼板２を挟んで磁
化器５の対向位置に配置された磁気センサ６と、この磁
気センサ６の検出信号に基づいて鋼板２の内部又は表面
の欠陥を検出する信号処理装置７とで構成される。

【０００６】鋼板２に欠陥８が存在すると、この欠陥８
に起因して鋼板２内の磁力線が乱され、鋼板２の外部に
漏洩して漏洩磁束となる。磁気センサ６はこの漏洩磁束
を検出する。漏洩磁束の強度は欠陥の規模に対応するの
で、磁気センサ６の検出信号の信号レベルによって欠陥
８の規模を評価することが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
鋼材の欠陥検出方法においては、磁気センサの検出信号
の信号レベルによって欠陥を検出していた。しかしなが
ら、磁気センサによって検出される磁気的な信号には、
上記の欠陥に起因する漏洩磁束以外にも、鋼材における
局部的な磁気的特性変化、むらなどに起因する鋼材外部
の磁束分布の乱れが含まれる場合がある。この磁束分布
の乱れは、欠陥検出という観点からすれば不要な磁束
（雑音磁束）である。

【０００８】このような雑音磁束による影響を避けるた
め、欠陥漏洩磁束に起因する信号と雑音磁束に起因する
信号とで周波数が異なることを利用して、欠陥を判断す
る方法が用いられる場合がある。

【０００９】図１２は、欠陥信号と雑音磁束の周波数特
性の測定結果の一例を示す図である。すなわち、図１２
は、薄鋼板を一定速度で走行させた状態において、欠陥
に起因する漏洩磁束を磁気センサで検出した場合の欠陥
信号の周波数特性と、雑音磁束を磁気センサにより検出
した場合の周波数特性とを例示している。

【００１０】この図１２において示すように、欠陥信号
の方が雑音磁束よりも高い周波数成分を持っている。そ
こで、信号処理装置に遮断周波数ｆを有するハイパスフ
ィルタを組み込み、磁気センサから当該信号処理装置に
出力された検出信号のうち、欠陥信号を雑音磁束に比べ
て相対的に強調して抽出することが可能である。

【００１１】しかし、欠陥信号の周波数特性と雑音磁束
の周波数特性は重なり合う部分もあるため、検出すべき
欠陥が小さいために欠陥信号のレベルが小さい場合や、
雑音磁束が大きい場合には、たとえ検出信号を周波数弁
別したとしても、欠陥を検出できるレベルまで雑音磁束
を除去することは困難である。

【００１２】また、特開平２−２４７５５６号公報にお
いては、脱炭部は健全部と比べ局所的に透磁率が高く、
逆に表面欠陥は健全部に比べ局所的に透磁率が低いとい
う物性値の差異を利用し、交流磁化時の水平方向検出用
磁気センサと垂直方向検出用磁気センサによる検出波形
を作業者が目視し、予め定められた基準波形と比較する
ことにより、脱炭部と表面欠陥を区別する脱炭層検出方
法及び装置が開示されている。

【００１３】この脱炭層検出方法及び装置を用いて欠陥
に起因する漏洩磁束と雑音磁束を弁別する方法が考えら
れる。しかし、この脱炭層検出方法及び装置を用いた漏
洩磁束と雑音磁束の弁別方法においては、検出波形を作
業者が目視で判断するため、処理に時間がかかり、オン
ライン欠陥検査のように広い２次元領域を高速に探傷す
るのは、事実上不可能である。

【００１４】また、検出波形を作業者が目視で判断する
ため、定量的な取り扱いが困難である。さらに、作業者
は、水平方向検出用磁気センサと垂直方向検出用磁気セ
ンサによって検出される２つの別々の検出波形によって
判断するため、水平成分と垂直成分との関係が付けづら
く磁束分布における物理的な特徴を抽出しにくいという
問題がある。

【００１５】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、磁束の水平方向成分のレベルと垂直方向成
分のレベルを検出して定められる磁場分布ベクトルの時
間変化に関する特徴量を算出し、この特徴量により欠陥
判定を行うことで、微小な欠陥であっても検出可能であ
り、検出精度の高い鋼材の欠陥検出方法を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。本発明は、鋼
材を磁化し、この鋼材近傍の磁束を検出して欠陥を検出
する鋼材の欠陥検出方法において、鋼材と、磁束の水平
方向成分のレベルを検出するセンサ及び磁束の垂直方向
成分のレベルを検出するセンサを相対的に移動させなが
ら、磁束の水平方向成分のレベルと垂直方向成分のレベ
ルを検出し、当該検出された磁束の水平方向成分のレベ
ル及び垂直方向成分のレベルによって定められる２次元
ベクトルの時間変化に基づいて特徴量を算出し、当該算
出された特徴量に基づいて欠陥判定を行う鋼材の欠陥検
出方法である。

【００１７】ここで、磁束の水平方向成分のレベル及び
垂直方向成分のレベルによって定められる２次元ベクト
ルの終点は、鋼材に欠陥がある場合には円状の軌跡を描
き、この円状の軌跡を描く時間は欠陥がない場合に比べ
て長くなる。すなわち、この２次元ベクトルの軌跡と軌
跡が描かれる時間は、鋼材に欠陥がある場合とない場合
とで大きく相違し、たとえ雑音磁束が含まれていても大
きく相違する。

【００１８】したがって、本発明の鋼材の欠陥検出方法
においては、この軌跡に表れる特徴を特徴量として欠陥
検出を行うため、雑音磁束の影響を受けることなく、欠
陥の検出精度を向上させることができる。

【００１９】本発明は、鋼材を磁化し、この鋼材近傍の
磁束を検出して欠陥を検出する鋼材の欠陥検出方法にお
いて、鋼材と、磁束の水平方向成分のレベルを検出する
センサ及び磁束の垂直方向成分のレベルを検出するセン
サを相対的に移動させながら、磁束の水平方向成分のレ
ベルと垂直方向成分のレベルを検出し、当該検出された
磁束の水平方向成分のレベル及び垂直方向成分のレベル
の直流分を除去して交流分のみとし、当該交流分のみの
磁束の水平方向成分のレベル及び垂直方向成分のレベル
を座標値とする２次元平面上の点が時間の経過に伴って
２次元平面を移動する場合に、２次元平面上の点と原点
を結ぶ線が所定時間内に通過する部分の面積を求め、当
該求められた面積に基づいて特徴量を算出し、 当該算
出された特徴量に基づいて欠陥判定を行う鋼材の欠陥検
出方法である。

【００２０】上記発明で求められる面積は、鋼材に欠陥
がある場合にのみ大きくなり、また鋼材に欠陥がある場
合にのみこの面積の大きい状態が維持される傾向があ
る。したがって、本発明の鋼材の欠陥検出方法において
は、この面積に基づいて特徴量を算出することにより、
雑音磁束が含まれていても正確に欠陥を検出することが
できる。

【００２１】本発明は、上記各発明の鋼材の欠陥検出方
法において、鋼材と両センサの間の相対移動方向におけ
る両センサ間の位置ずれ量と、鋼材と両センサ間の相対
移動速度とに基づいて、一方のセンサで検出された鋼材
の位置が、他方のセンサで検出されるまでの時間差を求
め、両センサのいずれか一方の検出時間を時間差だけず
らして特徴量を算出する鋼材の欠陥検出方法である。

【００２２】したがって、本発明の鋼材の欠陥検出方法
においては、センサの取付け位置の差によって生ずる検
出位置の誤差を補正し、鋼材の同一位置で検出されたレ
ベルどうしを対応付けるため、正確な磁場分布測定が可
能となる。そして、この正確な磁場分布に基づいて特徴
量を算出するため、鋼材の欠陥検出精度を一層向上させ
ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本実施の形態に係る鋼材
の欠陥検出方法を適用した製品検査ラインを示す側面図
である。なお、図１において、図１１と同一の部分には
同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ詳しく説明する。

【００２４】この製品検査ライン９では、漏洩磁束探傷
法により欠陥の検出が行なわれる。この製品検査ライン
９においては、鋼板２の搬送路に沿って磁気探傷装置１
０が設置されている。

【００２５】この磁気探傷装置１０は、主に、磁化器
５、磁性センサ１１ａ、１１ｂ、信号処理装置１２によ
って構成されている。磁気センサ１１ａ、１１ｂは、鋼
板２を挟んで磁化器５の対向位置に配置されており、一
対となっている。この各磁気センサ１１ａ、１１ｂと鋼
板２の間の距離であるリフトオフの値は双方ともＬであ
る。

【００２６】磁気センサ１１ａは、鋼材２近傍の磁束
（磁場）の水平方向成分のレベルＶ_xを検出し、信号処
理装置１２に出力する。一方、磁気センサ１１ｂは、鋼
材２近傍の磁束（磁場）の垂直方向成分のレベルＶ_y を
検出し、信号処理装置１２に出力する。

【００２７】信号処理装置１２は、磁気センサ１１ａ、
１１ｂの検出信号のレベルＶ_x 、Ｖ_y を入力し、この検
出信号のレベルＶ_x 、Ｖ_y に基づいて特徴量を算出し、
この特徴量に基づいて欠陥の検出を行う。

【００２８】以下に、本実施の形態に係る鋼材の欠陥検
出方法の処理について説明する。磁気探傷装置１０にお
いて、磁化器５によって鋼板２の表層部を磁化させた場
合に、磁化器５から供給される磁束の大半は鋼板２内の
みを通過するが、一部の磁束は鋼板２から漏れ出て直流
浮遊磁界を構成する。この直流浮遊磁界の影響は単純な
ハイパスフィルタ処理によって削除する。

【００２９】ここで、鋼板２の内部又は表面に介在物な
どの異物が存在し、欠陥８があると、さらに鋼板２から
磁束が漏れ出て、図２のような漏洩磁束分布が発生す
る。したがって、時間ｔ毎の磁気センサ１１ａ、１１ｂ
の検出信号Ｖ_x （ｔ）、Ｖ_y （ｔ）は図３（ａ）、図３
（ｂ）に示すように、欠陥８の検出時間において大きく
変化する。

【００３０】図４は、この磁気センサ１１ａによって検
出される磁束の水平方向成分（水平方向磁場成分）のレ
ベルＶ_x （ｔ）を横軸の値とし、磁気センサ１１ｂによ
って検出される磁束の垂直方向成分（垂直方向磁場成
分）のレベルＶ_y （ｔ）を縦軸の値として２次元磁場平
面上の点で表し（以下、この点を「磁束点」という）、
時間ｔの経過にしたがってあらわれる磁束点の軌跡（リ
サージュ図形）を図示したものである。

【００３１】このリサージュ図形では、磁気センサ１１
ａ、１１ｂが欠陥８による漏洩磁束を測定して欠陥信号
を出力した場合には、円に近い形状となる。加えて、欠
陥信号の場合には、上記のように軌跡が円状になるのみ
ではなく、この円状の軌跡を描く時間も他の場合よりも
長くなる。

【００３２】これに対し、鋼板２の局部的な材質変化や
むらなどに起因して磁場分布を乱す雑音磁束が発生して
いる場合の磁束分布は、図５に示すようになる。なぜな
ら、磁場の乱れを生じさせる鋼板上の材質変化、むらが
空間的に広がってそれ自体が分布を持っており、形成さ
れる磁場自体が多くの部分からの寄与からなっているた
めである。

【００３３】このような雑音磁束を磁気センサ１１ａ、
１１ｂにより検出すると、この雑音磁束の検出信号は、
図３及び図４で示す変化のうち、欠陥８による変化では
ない部分と同様の信号となる。

【００３４】すなわち、水平方向磁場成分のレベルＶ_x
（ｔ）を横軸の値とし、垂直方向磁場成分のレベルＶ_y
（ｔ）を縦軸の値として２次元磁場平面上に磁束点をあ
らわし、この磁束点の時間ｔ毎の軌跡を描くと、欠陥８
によるリサージュ図形とは異なり、磁束点はランダムに
移動し様々な形を描くことになる。

【００３５】このような雑音磁束によるリサージュ図形
で、部分的には欠陥８のリサージュ図形と同様に円状と
なる場合もあるが、雑音磁束の場合には、円状の軌跡を
描くためにかかる時間が漏洩磁束の場合よりも短くな
る。

【００３６】ゆえに、リサージュ図形の形状及びリサー
ジュ図形の描かれる時間に着目することで、欠陥漏洩磁
束と雑音磁束とを弁別し、欠陥検出の精度を上げること
が可能となる。

【００３７】以下に、鋼板２の欠陥検出に使用する特徴
量の具体例を説明する。特徴量の算出及び算出された特
徴量に基づく欠陥の検出は、信号処理装置１２において
実行される。信号処理装置１２は、まず磁気センサ１１
ａ、１１ｂの検出信号Ｖ_x （ｔ）、Ｖ_y （ｔ）の直流分
を除去して交流分のみとし、交流分のみの検出信号Ｖ_x
（ｔ）、Ｖ_y （ｔ）の値を座標値として２次元磁束平面
上の磁束点をあらわす。

【００３８】そして、この磁束点を、図６に示すよう
に、時間ｔの変化に伴って軌跡Ａとして表現したとき
に、この磁束点の軌跡Ａと、２次元磁場平面の原点Ｏを
結ぶ線Ｌが所定時間Ｔ₀ 内に通過する部分の面積Ｓを求
める。

【００３９】図７は、面積Ｓを求める際の概念図であ
る。任意の磁束点をＰ₁ とし、所定時間Ｔ₀ 経過後に得
られる磁束点をＰ₂ とする。原点Ｏを始点とし磁束点Ｐ
₁ を終点とする２次元磁場ベクトルをＢ₁ 、原点Ｏを始
点とし磁束点Ｐ₂ を終点とする２次元磁場ベクトルをＢ
₂ とすると、面積Ｓは（１）式に示すように、２次元磁
場ベクトルＢ₁ 、Ｂ₂ の外積を２で割って求めることが
できる。

【００４０】Ｓ＝（Ｂ₁ ×Ｂ₂ ）／２ …（１） すなわち、面積Ｓは、検出信号Ｖ_x （ｔ）、Ｖ_y （ｔ）
によって定められる２次元磁場ベクトルＢ₁ 、Ｂ₂ の時
間変化から算出される。

【００４１】この面積Ｓにより、欠陥漏洩磁束のリサー
ジュ図形が円に近いパターンになり、この変化が雑音磁
束の場合に比べてゆっくり起こることを数値化できる。
すなわち、面積Ｓの値が大きく、この面積Ｓの値の大き
い状態がある程度継続されることで、欠陥漏洩磁束の検
出を判定することができる。

【００４２】最終的に、本実施の形態では、特徴量とし
て面積Ｓを複数個たして平方根をとった値を用いる。こ
こで、複数個の面積Ｓを加算する理由は、軌跡がゆっく
りと円状に変化することを面積Ｓを複数個たしてこの値
が大きくなることであらわすためである。

【００４３】また、平方根をとる理由は、求めた特徴量
と、一般の線形処理の結果の物理的次元とをあわせるた
めである。以上説明したように、リサージュ図形の変化
は、鋼材の欠陥による漏洩磁束による変化と雑音磁束に
よる変化とで大きく異なっている。本実施の形態に係る
鋼材の欠陥検出方法においては、このリサージュ図形の
変化に基づいて特徴量を算出し、当該特徴量を用いて欠
陥の検出を行っている。

【００４４】したがって、雑音磁束に影響されることな
く、鋼材における欠陥を正確に検出することができる。
なお、本実施の形態においては、原点Ｏと軌跡Ａとを結
ぶ線Ｌが所定時間内Ｔ₀ 内に通過する部分の面積Ｓに基
づいて特徴量を算出し、欠陥の判定を行っているが、特
徴量はこれに限定されるものではなく、様々なものを用
いることができる。

【００４５】また、当該特徴量に従来のバンドパスフィ
ルタ処理波形による特徴量や、他の特徴量を組合わせて
用いてもよい。さらに、本実施の形態においては、面積
Ｓを複数個たして平方根をとった値を特徴量としている
が、面積Ｓにより特徴量を求める手法はこれに限定され
るものではない。例えば他の手法として、面積Ｓ、面積
Ｓを複数個たした値、面積Ｓの平方根を複数個たした値
等を特徴量としてもよい。

【００４６】（第２の実施の形態）本実施の形態におい
ては、検出された水平方向磁場成分のレベルＶ_x （ｔ）
と垂直方向磁場成分のレベルＶ_y （ｔ）とを対応付けて
磁束点の座標値とする際に、この対応付けられる座標値
どうしが鋼材の同一位置で検出されるように処理する。

【００４７】なお、本実施の形態において、第１の実施
の形態で説明したものと同一のものについては同一の符
号を付してその説明を省略する。図８は、本実施の形態
に係る鋼材の欠陥検出方法に用いられる遅延処理を示す
概念図である。

【００４８】ここで、図８（ａ）は遅延処理の実行しな
い場合を示しており、図８（ｂ）は、遅延処理を実行し
た場合を示している。例えば、磁気センサ１１ａ、１１
ｂのサイズに比べ、欠陥８のサイズが大きく、欠陥８の
存在によって生じる漏洩磁束の空間的な変化のスケール
も磁気センサ１１ａ、１１ｂのサイズに比べて大きい場
合は、鋼板２の移動方向における磁気センサ１１ａと磁
気センサ１１ｂの位置の差は無視することができる。

【００４９】しかし、微小なサイズの欠陥８を検出の対
象とする場合には、磁気センサ１１ａ、１１ｂ自体のサ
イズにより発生する鋼板２に対する位置的なずれが無視
できなくなる。すなわち、異なる磁気センサ１１ａ、１
１ｂによって、鋼板８の同一の位置の漏洩磁束を同時に
検出することはできず、図８（ａ）のように欠陥８がず
れて検出される。

【００５０】そこで、本実施の形態においては、磁気セ
ンサ１１ａ、１１ｂ間の相対的な位置のずれ、及び磁気
センサ１１ａ、１１ｂと鋼板２の間の相対移動速度Ｖに
基づいて、磁気センサ１１ａで検出された鋼板２の位置
が、磁気センサ１１ｂで検出されるまでの時間差Δｔを
求める。

【００５１】そして、図８（ｂ）に示すように、磁束点
の座標値を対応付けする際に、遅延させた磁気センサ１
１ａの検出信号Ｖ_x （ｔ＋Δｔ）と磁気センサ１１ｂの
検出信号Ｖ_y （ｔ）とを対応付ける。

【００５２】図９は、本実施の形態に係る鋼材の欠陥検
出方法を適用した製品検査ラインを示す側面図である。
なお、図９において、図１と同一の部分には同一の符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ詳しく説明する。

【００５３】磁気センサ１１ａは、磁気センサ１１ｂよ
りも製品検査ラインの上流側に設置されている。また、
この磁気センサ１１ａ、１１ｂは、この両磁気センサ１
１ａ、１１ｂを結ぶ線が鋼板２の移動方向と平行になる
ように設置されている。

【００５４】ここで、磁気センサ１１ａの中心と磁気セ
ンサ１１ｂの中心とは鋼板２の移動方向に対してｄ[
ｍ] ずれているとする。また、鋼板２と各磁気センサ１
１ａ、１１ｂ間の相対変位速度はＶ[ ｍ／ｓ]であると
する。

【００５５】本実施の形態においては、磁束点の座標値
どうしが鋼板２の同一位置で検出されたものどうしとな
るようにするために、鋼板２の移動方向における磁気セ
ンサ１１ａ、１１ｂの位置ずれ量ｄと、鋼板２の移動速
度Ｖとに基づいて、磁気センサ１１ａで検出された鋼板
２の位置が、磁気センサ１１ｂで検出されるまでの時間
差Δｔを（２）式によって求める。

【００５６】Δｔ＝ｄ／Ｖ[ ｓ] …（２） この製品検査ライン１３に設置されている磁気探傷装置
１４の信号処理装置１５には、遅延処理装置１６及び信
号処理装置本体１７が設けられている。この遅延処理装
置１６は、磁気センサ１１ａの検出信号Ｖ_x （ｔ）を入
力すると、この入力した検出信号Ｖ_x （ｔ）をΔｔだけ
遅延させ検出信号Ｖ_x （ｔ＋Δｔ）として信号処理装置
本体１７に出力する。

【００５７】したがって、信号処理装置本体１７は、磁
気センサ１１ａから遅延処理装置１６を介して入力した
検出信号Ｖ_x （ｔ＋Δｔ）と磁気センサ１１ｂから入力
したＶ_y （ｔ）とを対応付けて磁束点とし、特徴量を算
出する。

【００５８】以上説明したように、本実施の形態に係る
鋼材の欠陥検出方法においては、磁気センサ１１ａの検
出信号Ｖ_x （ｔ）を遅延処理装置１６によって時間差Δ
ｔ遅延させることにより、図８（ａ）に示すように信号
間にずれがある場合でも、図８（ｂ）に示すように、ず
れをなくすことができる。

【００５９】したがって、一層正確に鋼材の欠陥を検出
することができる。なお、本実施の形態に係る鋼材の欠
陥検出方法において利用される遅延処理装置１６には、
アナログ又はデジタルの遅延電子回路を適用することが
でき、さらにはソフトウェアによって実現してもよい。

【００６０】また、遅延させる際には、相対的な遅延処
理が重要であるため、絶対的な遅延時間は問題とはなら
ない。したがって、磁気センサ１１ａ、１１ｂによる測
定信号の双方を遅延させ、相対的な遅延時間が適切にな
るように遅延処理を実行してもよい。

【００６１】さらに、本実施の形態においては、水平方
向、垂直方向の磁気センサ１１ａ、１１ｂを一組だけ用
いているがこれに限定されるものではなく、鋼板２の移
動方向に垂直な範囲、すなわち板幅方向の欠陥を検出す
るために、複数の組の磁気センサ１１ａ、１１ｂをアレ
イ状に配置してもよい。

【００６２】

【実施例】以下、本発明の鋼材の欠陥検出方法による欠
陥の検出状態を調べるために行った実験の結果について
説明する。以下に述べる実験は、先に示した図９と同様
の製品検査ラインにおいて実施している。

【００６３】なお、製品検査ラインを搬送される鋼板
（薄鋼帯）２の厚さは０．２[ ｍｍ]である。また、こ
の鋼板２は、搬送ローラ３ａ、３ｂによってほぼ一定速
度Ｖ＝１００[ ｍ／ｍｉｎ] で搬送される。

【００６４】各磁気センサ１１ａ、１１ｂと鋼板２まで
の距離であるリフトオフＬは、０．７[ ｍｍ] に設定さ
れている。また、図示していないが、複数個の磁気セン
サ１１ａ、１１ｂが、板幅方向に直線的に５ｍｍピッチ
で配列されており、２００組の磁気センサ１１ａ、１１
ｂにて板幅方向１ｍをカバーする。

【００６５】信号処理装置１５は、各磁気センサ１１
ａ、１１ｂの検出信号Ｖ_x （ｔ）、Ｖ_y （ｔ）を１０ｋ
Ｈｚのサンプリング周波数（サンプリング周期Ｃの逆数
＝１／Ｃ）によりアナログ−ディジタル変換する。

【００６６】また、鋼板２の移動方向における磁気セン
サ１１ａと磁気センサ１１ｂの位置ずれ量ｄを、逐次実
測した鋼板速度Ｖで除して時間差Δｔを求め、磁気セン
サ１１ａの検出信号Ｖ_x （ｔ）を相対的に磁気センサ１
１ｂの検出信号Ｖ_y （ｔ）に対して遅らせて検出信号Ｖ
_x （ｔ＋Δｔ）とする。

【００６７】また、検出信号Ｖ_x （ｔ＋Δｔ）、Ｖ_y
（ｔ）は、直流分及び欠陥信号周波数より高い電気ノイ
ズなどの雑音をカットするするためにバンドパスフィル
タにかけられる。

【００６８】欠陥判定のために、このバンドパスフィル
タによるフィルタリング後の水平方向磁場成分のレベル
Ｖ_x （ｔ＋Δｔ）、垂直方向磁場成分のレベルＶ_y
（ｔ）から得られるリサージュ図形における原点と予め
定められた数の連続した磁束点とで囲まれた領域を特徴
量とする。

【００６９】すなわち、ＤＳＰ等の演算装置によって、
隣り合う磁束点と原点で囲まれる三角形の面積Ｓ、すな
わち２つの２次元磁場信号ベクトルの外積を２で割って
面積Ｓを計算し、この面積Ｓを予め定められた数加算し
て特徴量を算出する。

【００７０】ここでは、雑音磁束と欠陥漏洩磁束の軌跡
の時間的な変化の特徴を強調するために、求めた三角形
の面積Ｓを５つ分加えた値の平方根をとって特徴量とす
る。このように、５つ分加えることにより移動平均処理
がなされ、特徴量の値が欠陥部の場合は大きくなり、雑
音磁束の場合は小さくなる。

【００７１】図１０は、本実験によって算出された特徴
量の変化を示す状態図である。図１０（ａ）のように、
水平方向磁場成分のレベルＶ_x （ｔ＋Δｔ）の場合に
は、欠陥を有する場合のレベルＲを雑音の場合のレベル
Ｎで割った値が１．２であり、あまり差があらわれな
い。

【００７２】同様に、図１０（ｂ）のように、垂直方向
磁場成分のレベルＶ_y （ｔ）の場合であっても、Ｒ／Ｎ
は２以下であり、あまり差があらわれない。しかしなが
ら、図１０（ｃ）に示すように、本実験において算出さ
れた特徴量においては、Ｒ／Ｎは３以上となり、欠陥を
有する場合のレベルと雑音の場合のレベルとの間での特
徴量の差が大きくなる。ゆえに、正確に欠陥を検出する
ことができる。

【００７３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の鋼材の欠陥
検出方法においては、磁束の水平方向成分のレベル及び
垂直方向成分のレベルによって定められる２次元ベクト
ルの時間変化に基づいて特徴量を算出し、欠陥の検出を
行う。

【００７４】この本発明において定められる２次元ベク
トルの時間変化は、欠陥による変化と雑音磁束による変
化とで、大きく異なる。したがって、この２次元ベクト
ルの時間変化に基づいて特徴量を算出することにより、
欠陥に起因する漏洩磁束と雑音磁束とを明確に区別する
ことができる。ゆえに、鋼材の欠陥が微小であっても確
実に検出でき、欠陥検出精度を大幅に向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る鋼材の欠陥検
出方法を適用した製品検査ラインを示す側面図。

【図２】鋼材に欠陥がある場合の漏洩磁束分布を示す状
態図。

【図３】水平方向磁場成分及び垂直方向磁場成分の変化
を示す状態図。

【図４】リサージュ図形の一例を示す図。

【図５】雑音磁束分布を示す状態図。

【図６】磁束点の軌跡を示す状態図。

【図７】面積を求める際の概念図。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る鋼材の欠陥検
出方法に用いられる遅延処理を示す概念図。

【図９】同実施の形態に係る鋼材の欠陥検出方法を適用
した製品検査ラインを示す側面図。

【図１０】実験において算出された特徴量の変化例を示
す状態図。

【図１１】製品検査ラインにおける磁気探傷装置の測定
原理を示すブロック図。

【図１２】欠陥信号と雑音磁束の周波数特性の測定結果
の一例を示す図。

【符号の説明】

１、９、１３…製品検査ライン ２…鋼板 ３ａ、３ｂ…搬送ローラ ４、１０、１４…磁気探傷装置 ５…磁化器 ６…磁気センサ ７、１２、１５…信号処理装置 ８…欠陥 １１ａ…水平方向成分測定用磁気センサ １１ｂ…垂直方向成分測定用磁気センサ １６…遅延処理装置 １７…信号処理装置本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材を磁化し、この鋼材近傍の磁束を検
   出して欠陥を検出する鋼材の欠陥検出方法において、 前記鋼材と、磁束の水平方向成分のレベルを検出するセ
   ンサ及び前記磁束の垂直方向成分のレベルを検出するセ
   ンサを相対的に移動させながら、前記磁束の水平方向成
   分のレベルと垂直方向成分のレベルを検出し、 当該検出された磁束の水平方向成分のレベル及び垂直方
   向成分のレベルによって定められる２次元ベクトルの時
   間変化に基づいて特徴量を算出し、 当該算出された特徴量に基づいて欠陥判定を行うことを
   特徴とする鋼材の欠陥検出方法。
2. 【請求項２】 鋼材を磁化し、この鋼材近傍の磁束を検
   出して欠陥を検出する鋼材の欠陥検出方法において、 前記鋼材と、磁束の水平方向成分のレベルを検出するセ
   ンサ及び前記磁束の垂直方向成分のレベルを検出するセ
   ンサを相対的に移動させながら、前記磁束の水平方向成
   分のレベルと垂直方向成分のレベルを検出し、 当該検出された磁束の水平方向成分のレベル及び垂直方
   向成分のレベルの直流分を除去して交流分のみとし、 当該交流分のみの磁束の水平方向成分のレベル及び垂直
   方向成分のレベルを座標値とする２次元平面上の点が時
   間の経過に伴って２次元平面を移動する場合に、前記２
   次元平面上の点と原点を結ぶ線が所定時間内に通過する
   部分の面積を求め、 当該求められた面積に基づいて特徴量を算出し、 当該算出された特徴量に基づいて欠陥判定を行うことを
   特徴とする鋼材の欠陥検出方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の鋼材の欠陥
   検出方法において、 前記鋼材と前記両センサの間の相対移動方向における前
   記両センサ間の位置ずれ量と、前記鋼材と前記両センサ
   間の相対移動速度とに基づいて、一方のセンサで検出さ
   れた前記鋼材の位置が、他方のセンサで検出されるまで
   の時間差を求め、前記両センサのいずれか一方の検出時
   間を前記時間差だけずらして前記特徴量を算出すること
   を特徴とする鋼材の欠陥検出方法。