JP2010281762A - 非破壊検査装置および非破壊検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 検査対象物表面からの磁界を測定し、測定磁界データを出力する磁気センサと、前記磁気センサのセンサ部の前記検査対象物表面に対する垂直位置を検出し、垂直位置データを出力する1つ以上の垂直位置検出部と、前記測定磁界データと前記垂直位置データとに基づいて、前記検査対象物表面に平行な所定の基準面における基準磁界データを算出して出力するデータ処理部と、を有する。
【選択図】 図1
Description
===非破壊検査装置の構成===
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、本実施形態において、磁気センサ2は、検査対象物9の不連続部91に起因する漏洩磁束Hを測定するのに十分な感度を有しているものとする。本実施形態では、一例として、SQUIDを用いる場合について説明する。
まず、図2を参照して、垂直位置データRaないしRcに基づいて傾斜角度θを算出する角度算出工程について説明する。
Zb=Rb−Ra、
Zc=Rc−Ra
となり、いずれも垂直位置データRaないしRcから求めることができる。また、図2において、短破線で示される三角形AB0C0は、正三角形ABCのXY平面への正射影を示しており、長破線で示される三角形A1B1C1は、正三角形ABCの検査対象物9の表面への正射影を示している。
|v_AB|2=Xb2+Zb2=4a2、
|v_AC|2=Xc2+Yc2+Zc2=4a2
の関係が成立する。また、正三角形ABCの内角は、いずれも60°であるので、ベクトルv_ABおよびv_ACの内積(ドット積)を計算すると、
v_AB・v_AC=XbXc+ZbZc=2a2
の関係が成立する。
Xb2=4a2−Zb2、
Xc2=(2a2−ZbZc)2/Xb2、
Yc2=4a2−Zc2−(2a2−ZbZc)2/Xb2
と表すことができる。
v_n=v_AB×v_AC=(−ZbYc,ZbXc−XbZc,XbYc)
となり、法線ベクトルv_nの大きさは、
|v_n|=|v_AB||v_AC|sin60°=(2√3)a2
である。また、検査対象物9の表面の単位法線ベクトルは、XY平面の単位法線ベクトルv_z=(0,0,1)と等しく、傾斜角度θは、法線ベクトルv_nと単位法線ベクトルv_zとがなす角度に等しいので、両法線ベクトルの内積を計算すると、
v_n・v_z=XbYc=(2√3)a2cosθ
の関係が成立する。
cos2θ=(1/12a4)[Xb2(4a2−Zc2)−(2a2−ZbZc)2]
=1−(Zb2+Zc2−ZbZc)/3a2
と表すことができる。前述したように、ZbおよびZcは、垂直位置データRaないしRcから求めることができるため、垂直位置データRaないしRcに基づいて傾斜角度θを算出することができる。なお、後述するように、基準磁界データH0の算出には、cosθが用いられる。
次に、図3を参照して、測定磁界データH2と、垂直位置データRaないしRc、および傾斜角度θとに基づいて、基準磁界データH0を算出するデータ補正工程について説明する。なお、図3は、走査部1と検査対象物9との位置関係を、XY平面に平行な方向から見た図である。
H1=H2/cosθ
となり、傾斜角度θの影響を補正することができる。
Rm=(Ra+Rb+Rc)/3
となる。また、検査対象物9の表面から所定の基準面までの距離をR0とすると、基準磁界データH0は、
H0=H1(Rm2/R02)
=H2(Ra+Rb+Rc)2/(9R02cosθ)
と表すことができる。したがって、測定磁界データH2と、垂直位置データRaないしRc、および傾斜角度θとに基づいて、基準磁界データH0を算出することができる。
===非破壊検査装置の構成===
以下、図4を参照して、本発明の第2の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。
本実施形態の非破壊検査装置は、第1実施形態の非破壊検査装置を、特に渦電流法に好適な構成としたものであり、垂直位置検出部3aないし3cは、それぞれ渦電流式変位センサを備えている。なお、図4においては、垂直位置検出部3aないし3cのうち、それぞれ渦電流式変位センサのコイル31aないし31cのみが示されている。
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。
走査部1は、固定された検査対象物9の表面に対して、検出コイル21、および渦電流式変位センサのコイル31aないし31cが略平行に移動する。
===非破壊検査装置の構成===
以下、図5を参照して、本発明の第3の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。
図5に示されている非破壊検査装置は、第1実施形態の非破壊検査装置に対して、データ処理部4aの代わりにデータ処理部4bを含んで構成されている。また、走査部1の内部には、垂直位置検出部3bの代わりに垂直・水平位置検出部5が配置されている。
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。
走査部1は、固定された検査対象物9の表面に対して、検出コイル21、垂直位置検出部3a、3c、および垂直・水平位置検出部5が略平行に移動する。
===非破壊検査装置の構成===
以下、図6を参照して、本発明の第4の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。
本実施形態の非破壊検査装置は、第3実施形態の非破壊検査装置を、さらに望ましい構成としたものであり、垂直・水平位置検出部5は、例えばCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)イメージセンサや、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)イメージセンサなどを用いたカメラ51を備えている。なお、図6においては、垂直・水平位置検出部5のうち、カメラ51のみが示されている。
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。
第3実施形態の非破壊検査装置と同様に、走査部1は、固定された検査対象物9の表面に対して、検出コイル21、垂直位置検出部3a、3c、および垂直・水平位置検出部5が略平行に移動する。
さらに、当該正多角形が正三角形の場合に、必要な垂直位置検出部の個数が最小となる。
2 磁気センサ
3a、3b、3c 垂直位置検出部
4a、4b、4c データ処理部
5 垂直・水平位置検出部
9 検査対象物
21 検出コイル
31a、31b、31c コイル
51 カメラ
91 不連続部
Claims (10)
- 検査対象物表面からの磁界を測定し、測定磁界データを出力する磁気センサと、
前記磁気センサのセンサ部の前記検査対象物表面に対する垂直位置を検出し、垂直位置データを出力する1つ以上の垂直位置検出部と、
前記測定磁界データと前記垂直位置データとに基づいて、前記検査対象物表面に平行な所定の基準面における基準磁界データを算出して出力するデータ処理部と、
を有することを特徴とする非破壊検査装置。 - 前記垂直位置検出部を3つ以上有し、
前記データ処理部は、前記垂直位置データに基づいて、前記磁気センサのセンサ面の前記検査対象物表面に対する傾斜角度をさらに算出し、前記測定磁界データと前記垂直位置データおよび前記傾斜角度とに基づいて、前記基準磁界データを算出して出力することを特徴とする請求項1に記載の非破壊検査装置。 - 前記垂直位置検出部は、前記磁気センサのセンサ部の中心を重心とする、前記磁気センサのセンサ面と同一平面上の正多角形の頂点にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項2に記載の非破壊検査装置。
- 前記正多角形は、正三角形であることを特徴とする請求項3に記載の非破壊検査装置。
- 前記垂直位置検出部は、前記検査対象物表面に渦電流を誘導する磁界をコイルから発生させ、前記コイルのインピーダンスの変化に基づいて前記垂直位置を検出する渦電流式変位センサを備え、
前記磁気センサは、前記渦電流によって発生する磁界を測定することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の非破壊検査装置。 - 前記垂直位置検出部は、前記検査対象物表面にレーザ光を照射し、前記検査対象物表面からの反射光を受光して前記垂直位置を検出するレーザ式変位センサを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の非破壊検査装置。
- 前記磁気センサのセンサ部の前記検査対象物表面に対する水平位置の変位を示す水平変位データを出力する水平位置検出部をさらに有し、
前記データ処理部は、前記水平変位データに基づいて、前記磁気センサのセンサ部の前記検査対象物表面に対する水平位置をさらに算出し、前記基準磁界データを前記水平位置と対応付けて出力することを特徴とする請求項1ないし請求項6の何れかに記載の非破壊検査装置。 - 前記水平位置検出部は、前記水平変位データを画像データとして出力するカメラを備え、
前記データ処理部は、前記基準磁界データおよび前記画像データを前記水平位置と対応付けて出力することを特徴とする請求項7に記載の非破壊検査装置。 - 検査対象物表面からの磁界を磁気センサによって測定し、
前記磁気センサのセンサ部の前記検査対象物表面に対する垂直位置を1つ以上の垂直位置検出部によって検出し、
前記磁気センサによる測定磁界と前記垂直位置とに基づいて、前記検査対象物表面に平行な所定の基準面における基準磁界を算出することを特徴とする非破壊検査方法。 - 3つ以上の前記垂直位置検出部による前記垂直位置に基づいて、前記磁気センサのセンサ面の前記検査対象物表面に対する傾斜角度をさらに算出し、
前記測定磁界と前記垂直位置および前記傾斜角度とに基づいて、前記基準磁界を算出することを特徴とする請求項9に記載の非破壊検査方法。
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