JP2016180684A - 渦流探傷装置の感度補正方法および感度補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】渦流センサで生じる感度変化に対して製造ラインが操業中に感度を補正すること。
【解決手段】非金属ロール上を走行する金属帯を検査する探傷用センサを有する渦流探傷装置の感度補正方法において、金属帯の製造ラインが操業中に、非接触式の渦流センサからなる補正用センサによって、非金属ロールのロール面のうち幅方向で金属帯のエッジ部よりも外側に設けられた金属片を検出する検出ステップ（ステップＳ１，Ｓ２）と、補正用センサによる金属片の検出値に基づいて補正係数を算出する算出ステップ（ステップＳ３）と、探傷用センサから出力される金属帯の検出値を補正係数によって感度補正する補正ステップ（ステップＳ５）とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、渦流探傷装置の感度補正方法および感度補正装置に関する。

従来、導体である金属帯の表層に存在する欠陥を検出する方法として、渦流探傷法が広く知られている。渦流探傷法は、一次コイルを励磁することにより金属帯の表層に渦電流を発生させ、その渦電流によって生じる磁界が二次コイルに誘導電圧を誘起し、その誘導電圧による出力電圧を計測することで金属帯の欠陥を検出する。

金属帯の表面に欠陥があった場合、欠陥で渦電流の流れが変化するため、渦電流による磁界の生じ方が変化し、二次コイルに誘起される誘導電圧が通常とは異なる。そのため、二次コイルを差動接続している場合には、その欠陥によって二次コイル間の出力電圧がゼロではなくなるため、金属帯の欠陥を検出することが可能である。

例えば、特許文献１には、渦流探傷装置に使用する非接触式の渦流センサとして、Ｅ形状のコアに一次コイルと二つの二次コイルとが巻かれたＥ型センサが開示されている。Ｅ型センサでは、中央脚部に一次コイルが巻かれ、両側脚部に巻かれた二つの二次コイルが差動的に接続されている。その三本の脚部が検査対象となる金属帯の表面へ向けて突出するようにして、Ｅ型センサを金属帯とは非接触の位置に配置させる。

また、特許文献２には、定期的に製造ラインを停止させて、センサ列のＥ型センサについて感度を校正する渦流探傷装置の感度校正方法が記載されている。このように、渦流探傷装置には、長期間にわたり精度良く安定して金属帯の欠陥を検出できることが要求されるため、定期的に渦流センサの感度校正を実施する必要がある。

特開平７−１１６７３２号公報 特開２００６−２３４７５０号公報

しかしながら、渦流探傷装置を継続的に使用すると、渦流センサや電気回路における温度変化による感度変化や経時変化などが生じる。そのため、製造ラインを停止して定期的に感度校正を実施しても、次回の感度校正を実施するまでの間、渦流センサの感度は一定であるとは限らない。

また、製造ラインを停止しなければならない場合、鉄鋼製造ラインのように大規模ラインでは頻繁に感度校正を行うことが困難となる。短くて３〜４ヶ月周期でライン停止中の感度校正が実施されるため、その間に渦流センサの感度が大きく変化することもある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、渦流センサで生じる感度変化に対して製造ラインが操業中に感度を補正できる渦流探傷装置の感度補正方法および感度補正装置を提供することを目的とする。

本発明に係る渦流探傷装置の感度補正方法は、非金属ロール上を走行する金属帯を検査対象とする非接触式の渦流センサからなる探傷用センサを有する渦流探傷装置の感度補正方法において、前記金属帯の製造ラインが操業中に、非接触式の渦流センサからなる補正用センサによって、前記非金属ロールのロール面のうち前記金属帯の幅方向で当該金属帯のエッジ部よりも外側に設けられた金属片を検出する検出ステップと、前記補正用センサによる前記金属片の検出値に基づいて補正係数を算出する算出ステップと、前記操業中に、前記探傷用センサから出力される前記金属帯の検出値を、前記補正係数によって感度補正する補正ステップとを含むことを特徴とする。

上記渦流探傷装置の感度補正方法は、前記補正係数が予め定められた所定閾値を超える場合、前記補正ステップによる感度補正を行わずに、前記補正係数が所定閾値を超えた旨を識別可能な情報で報知する報知ステップをさらに含むことが好ましい。

上記渦流探傷装置の感度補正方法は、前記検出ステップは、前記製造ラインが操業再開時に、前記補正用センサによって前記金属片を検出し、かつ当該金属片の検出値を基準値として取得するステップと、前記基準値を取得後に、所定周期で前記金属片を複数回検出し、かつ当該金属片の検出値を現在検出値として取得するステップとを含み、前記算出ステップは、前記現在検出値に対する前記基準値の比となる前記補正係数を算出するステップを含むことが好ましい。

上記渦流探傷装置の感度補正方法は、前記検出ステップは、複数の前記補正用センサによって前記金属片を検出するステップを含み、前記算出ステップは、前記複数の補正用センサによる前記金属片の検出値に基づく平均値を用いて前記補正係数を算出するステップを含むことが好ましい。

本発明に係る渦流探傷装置の感度補正装置は、非金属ロール上を走行する金属帯を検査対象とする非接触式の渦流センサからなる探傷用センサを有する渦流探傷装置の感度補正装置において、前記非金属ロールのロール面のうち前記金属帯の幅方向で当該金属帯のエッジ部よりも外側に位置する非接触面に設けられた金属片と、前記非接触面および前記金属片と対向するように配置された非接触式の渦流センサからなる補正用センサと、前記金属帯の製造ラインが操業中に、前記補正用センサによって前記金属片を検出する検出手段と、前記補正用センサからの前記金属片の検出値に基づいて補正係数を算出する算出手段と、前記操業中に、前記探傷用センサから出力される前記金属帯の検出値を、前記補正係数によって感度補正する補正手段とを備えていることを特徴とする。

上記渦流探傷装置の感度補正装置は、前記補正係数が予め定められた所定閾値を超えた場合、当該補正係数が所定閾値を超えた旨を識別可能な情報で報知する報知手段をさらに備え、前記補正手段は、前記補正係数が前記所定閾値を超えた場合、感度補正を実施せず、前記補正係数が前記所定閾値以内である場合には、当該補正係数によって前記探傷用センサを感度補正することが好ましい。

上記渦流探傷装置の感度補正装置は、前記検出手段は、前記製造ラインが操業再開時に、前記補正用センサによって前記金属片を検出し、かつ当該金属片の検出値を基準値として取得する手段と、所定周期で前記金属片を複数回検出し、かつ当該金属片の検出値を現在検出値として取得する手段とを含み、前記算出手段は、前記現在検出値に対する前記基準値の比となる前記補正係数を算出することが好ましい。

上記渦流探傷装置の感度補正装置は、前記金属片は、前記非接触面上に貼り付けられた金属テープであり、前記金属テープは、前記金属帯とは接触せずに前記非金属ロールの軸線方向に沿って所定長さに形成されていることが好ましい。

上記渦流探傷装置の感度補正装置は、前記金属片は、前記金属帯の幅方向で前記金属帯の一方のエッジ部よりも外側に位置する一方の非接触面に設けられた第１金属片と、前記金属帯の幅方向で前記金属帯の他方のエッジ部よりも外側に位置する他方の非接触面に設けられた第２金属片とを含み、前記補正用センサは、前記第１金属片を検出する第１補正用センサと、前記第２金属片を検出する第２補正用センサとを含み、前記算出手段は、前記第１補正用センサからの前記第１金属片の検出値と前記第２補正用センサからの前記第２金属片の検出値とに基づく平均値を用いて前記補正係数を算出することが好ましい。

本発明によれば、製造ラインの操業中に、補正用センサによって非金属ロールに設けられた金属片を検出し、その検出値に基づいて金属帯を検査中の探傷用センサについて感度補正することができる。これにより、製造ラインを停止させなくても短い周期で探傷用センサの感度を補正できるため、探傷用センサによる金属帯の検査精度を向上させることができる。

図１は、本実施形態における渦流探傷装置の感度補正方法の処理フローを示すフローチャート図である。 図２は、本実施形態における渦流探傷装置の感度補正装置を示す模式図である。 図３は、感度補正装置の補正用センサを模式的に示す図である。 図４は、渦流探傷装置の探傷用センサを模式的に示す図である。 図５は、感度補正装置の電子制御装置を示すブロック図である。 図６は、定期オフライン校正におけるセンサ感度比を示すグラフである。 図７は、補正後のセンサ感度比を示すグラフである。 図８（ａ）は、オフライン校正方法の一例を示す模式図である。図８（ｂ）は、オフライン校正用の治具を示す図である。図８（ｃ），図８（ｄ）は、探傷用センサで治具を検出する際のセンサ脚部と治具との相対的な位置関係を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態における渦流探傷装置の感度補正装置について具体的に説明する。

（１．感度補正装置）
図２は、本実施形態における渦流探傷装置の感度補正装置を示す模式図である。渦流探傷装置の感度補正装置（以下、単に「感度補正装置」という）１は、非金属ロール２に貼り付けられた銅テープ３と、銅テープ３を検出する非接触式の渦流センサである補正用センサ４と、補正用センサ４からの検出信号が入力される電子制御装置２０（図２に示せず）とにより構成されている。

その感度補正装置１は、製造ラインを走行する鋼帯５を検査対象とする渦流探傷装置１０の探傷用センサ１１に対して感度補正するものである。探傷用センサ１１は、非金属ロール２上を走行中の鋼帯５の欠陥を検査する。そして、渦流探傷装置１０は、複数（例えば５０チャンネル）の探傷用センサ１１が鋼帯５の幅方向に配列されてセンサ列を形成しているため、非金属ロール２上を走行中の鋼帯５について幅方向全域を検査領域に含めることができる。

その製造ラインでは、非金属ロール２上を様々な幅に形成された鋼帯５が走行可能であるため、非金属ロール２の軸線方向長さは鋼帯５の最大幅よりも大きく形成されている。したがって、非金属ロール２において、円柱状外周面に形成されたロール面のうち軸線方向で両端側は走行中の鋼帯５とは接触しない非接触面２ａとなる。

銅テープ３は、その非接触面２ａに貼り付けられている。図２に示すように、走行中の鋼帯５に対して鋼帯５の幅方向で両外側に非接触面２ａが存在するため、その両外側に第１銅テープ３Ａと第２銅テープ３Ｂとが設けられている。

第１銅テープ３Ａは、鋼帯５の一方の幅方向端部（以下「一方のエッジ部」という）５ａよりも幅方向外側に位置する一方の非接触面２ａに貼り付けられている。第２銅テープ３Ｂは、鋼帯５の他方の幅方向端部（以下「他方のエッジ部」という）５ｂよりも幅方向外側に位置する他方の非接触面２ａに貼り付けられている。

各銅テープ３Ａ，３Ｂは、補正用センサ４が検出可能な所定厚さを有する長方形状に形成されており、その長手方向が非金属ロール２の軸線方向に沿って平行になるように非接触面２ａに貼り付けられている。図２に示すように、各銅テープ３Ａ，３Ｂは、ロール面の軸線方向両端側から中央側へ所定長さで直線状に延び、その中央側端部が鋼帯５の両エッジ部５ａ，５ｂとは接触しない。つまり、鋼帯５の幅方向において、第１銅テープ３Ａは一方のエッジ部５ａよりも外側に位置し、かつ第２銅テープ３Ｂは他方のエッジ部５ｂよりも外側に位置する。なお、第１銅テープ３Ａと第２銅テープ３Ｂとは、非金属ロール２の回転方向（ロール面の円周方向）において、同じ位置に設けられていてもよく、あるいは異なる位置に設けられていてもよい。

補正用センサ４は、第１銅テープ３Ａを検出する第１補正用センサ４Ａと、第２銅テープ３Ｂを検出する第２補正用センサ４Ｂとを含む。第１補正用センサ４Ａは、第１銅テープ３Ａおよび一方の非接触面２ａと対向する位置に設けられているため、鋼帯５との相対的な位置関係では一方のエッジ部５ａよりも幅方向外側に位置する。第２補正用センサ４Ｂは、第２銅テープ３Ｂおよび他方の非接触面２ａと対向する位置に設けられているため、鋼帯５との相対的な位置関係では他方のエッジ部５ｂよりも幅方向外側に位置する。

また、補正用センサ４は非接触式センサであるため、非金属ロール２の半径方向では、第１補正用センサ４Ａは第１銅テープ３Ａおよび一方の非接触面２ａから所定距離だけ離れている。同様に、第２補正用センサ４Ｂは第２銅テープ３Ｂおよび他方の非接触面２ａから所定距離だけ離れている。

さらに、補正用センサ４は、鋼帯５を検査するためのセンサではない。そのため、各補正用センサ４Ａ，４Ｂは、誤って鋼帯５を検出しないように、鋼帯５を検出できない位置に設けられている。言い換えれば、各銅テープ３Ａ，３Ｂは、センサ列のうち各補正用センサ４Ａ，４Ｂと幅方向で隣に配置された、すなわちセンサ列のうち幅方向で最も外側に配置された各探傷用センサ１１,１１による鋼帯５の検出に影響しない位置に貼り付けられている。

探傷用センサ１１は、非接触式の渦流センサであり、鋼帯５の表面と対向し、かつその表面から所定距離だけ離れた位置に設けられている。センサ列としては、鋼帯５の幅方向において、探傷用センサ１１同士が所定間隔を空けて複数配列されている。さらに、センサ列の探傷用センサ１１と各補正用センサ４Ａ,４Ｂとは鋼帯５の幅方向において一列に並んでおり、センサ列の探傷用センサ１１の幅方向両側に各補正用センサ４Ａ,４Ｂが設けられている。

なお、この説明では、第１銅テープ３Ａと第２銅テープ３Ｂを特に区別しない場合には銅テープ３と記載する。同様に、第１補正用センサ４Ａと第２補正用センサ４Ｂを特に区別しない場合には補正用センサ４と記載する。

図３は、補正用センサ４のセンサ構造を説明するための模式図である。補正用センサ４は、三本の脚部７ａ，７ｂ，７ｃを有するＥ形状のコア７と、一次コイル（励磁コイル）８と、二次コイル（検出コイル）９とからなるＥ型センサである。また、補正用センサ４は図示しない支持部材によって支持されている。

一次コイル８は、コア７の中央脚部７ａに巻かれており、その両端部が交流電源（図示せず）に電気的に接続されている。二次コイル９は、差動的に接続された二つの二次コイル９Ａ，９Ｂによって構成されている。一方の二次コイル９Ａは、コア７の一方の両側脚部７ｂに巻かれている。他方の二次コイル９Ｂは、コア７の他方の両側脚部７ｃに巻かれている。さらに、差動接続された二次コイル９Ａ，９Ｂの両端部は、一方の二次コイル９Ａと他方の二次コイル９Ｂの間の出力を位相検波する位相検波器（図示せず）に電気的に接続されている。

また、三本の脚部７ａ，７ｂ，７ｃはいずれも平行かつ同じ長さに形成されているため、中央脚部７ａと一方の両側脚部７ｂの間隙幅が中央脚部７ａと他方の両側脚部７ｃの間隙幅と同じ広さである。この場合、各銅テープ３Ａ，３Ｂの幅（ロール面の周方向長さ）は、中央脚部７ａと各両側脚部７ｂ，７ｃとの間隙以下の大きさに形成される。そして、全脚部７ａ，７ｂ，７ｃが非接触面２ａへ向けて突出し、かつ非接触面２ａの接線方向に沿って並ぶようにして補正用センサ４が配置される。図３に示すように、非金属ロール２の回転方向で、一方の両側脚部７ｂ、中央脚部７ａ、他方の両側脚部７ｃの順に並ぶ。

ここで、補正用センサ４による銅テープ３の検出原理について説明する。補正用センサ４は、銅テープ３の位置を検出する渦流式変位センサである。製造ラインの操業中、非金属ロール２が回転し銅テープ３の周方向位置（回転方向位置）は変化するものの、補正用センサ４は固定されているため、補正用センサ４に対して銅テープ３は変位する。要するに、銅テープ３は、補正用センサ４と対向する領域（対向領域）内を周期的に通過することになる。対向領域とは、補正用センサ４を非接触面２ａに投影した領域とも言える。

具体的には、銅テープ３は、まず一方の二次コイル９Ａが巻かれた一方の両側脚部７ｂとの対向領域（第１領域）を通過する。その後、一方の両側脚部７ｂと中央脚部７ａの間隙部との対向領域（第２領域）を介して、一次コイル８が巻かれた中央脚部７ａとの対向領域（第３領域）を通過する。そして、中央脚部７ａと他方の両側脚部７ｃの間隙部との対向領域（第４領域）を介して、他方の二次コイル９Ｂが巻かれた他方の両側脚部７ｃとの対向領域（第５領域）を通過する。

このように、銅テープ３が補正用センサ４との対向領域（第１〜第５領域）を通過する際に、補正用センサ４の一次コイル８を励磁することによって、一次コイル８による磁界内に銅テープ３が存在するため、銅テープ３に渦電流が生じる。その銅テープ３の渦電流により生じる磁界によって各二次コイル９Ａ，９Ｂに誘導電圧が誘起される。そして、補正用センサ４は銅テープ３を検出し、その検出信号を電子制御装置２０へ出力する。補正用センサ４から出力される検出信号（銅テープ３の検出信号）には、銅テープ３の検出値を表す二次コイル９Ａ，９Ｂの出力電圧Ｖ_ｏｕｔが含まれる。

例えば、銅テープ３が一方の両側脚部７ｂと中央脚部７ａの間隙部との対向領域（第２領域）内に位置する場合、一方の二次コイル９Ａに誘起される第１誘導電圧Ｖ_ｉ＿１は、他方の二次コイル９Ｂに誘起される第２誘導電圧Ｖ_ｉ＿２よりも大きい。つまり、差動接続された二次コイル９Ａ，９Ｂにおいて、第１誘導電圧Ｖ_ｉ＿１と第２誘導電圧Ｖ_ｉ＿２との差分が０よりも大きい値となるため、出力電圧Ｖ_ｏｕｔは０ではなくなる。

また、銅テープ３が中央脚部７ａとの対向領域（第３領域）内に位置する場合、一方の二次コイル９Ａにおける第１誘導電圧Ｖ_ｉ＿１は、他方の二次コイル９Ｂにおける第２誘導電圧Ｖ_ｉ＿２とは同じ大きさになる。二つの二次コイル９Ａ，９Ｂが差動接続されていることにより、第１誘導電圧Ｖ_ｉ＿１と第２誘導電圧Ｖ_ｉ＿２とは互いに打ち消し合うため、出力電圧Ｖ_ｏｕｔは０となる。

そして、銅テープ３が中央脚部７ａと他方の両側脚部７ｃの間隙部との対向領域（第４領域）内に位置する場合、他方の二次コイル９Ｂにおける第２誘導電圧Ｖ_ｉ＿２は、一方の二次コイル９Ａにおける第１誘導電圧Ｖ_ｉ＿１よりも大きい。つまり、差動接続された二次コイル９Ａ，９Ｂの出力電圧Ｖ_ｏｕｔは０ではなくなる。

このようにして銅テープ３を検出した補正用センサ４は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを表す検出信号（銅テープ３の検出信号）を電子制御装置２０へ出力する。なお、補正用センサ４が作る磁界内に銅テープ３が位置しない場合には、銅テープ３に起因する磁界が二次コイル９Ａ，９Ｂに作用しないため、出力電圧Ｖ_ｏｕｔは０になる。

図４は、探傷用センサ１１のセンサ構造を模式的に示す図である。この渦流探傷装置１０では、探傷用センサ１１のセンサ構造が補正用センサ４と同じ構造である。そのため、探傷用センサ１１について、補正用センサ４と同じ構成については説明を省略しその参照符号を引用する。また、探傷用センサ１１により鋼帯５の欠陥を検査する探傷原理は従来の渦流探傷法を用いてよい。

鋼帯５の表面層に欠陥がない場合、探傷用センサ１１において第１誘導電圧Ｖ_ｉ＿１と第２誘導電圧Ｖ_ｉ＿２は等しくなるため、その差分である二次コイル９Ａ，９Ｂの出力電圧Ｖｏｕｔは０になる。一方、鋼帯５の表面層に欠陥がある場合、鋼帯５で渦電流の生じ方が変化するため、探傷用センサ１１の二つの二次コイル９Ａ，９Ｂで生じる誘導電圧Ｖ_ｉ＿１，Ｖ_ｉ＿２に差が生じ、その出力電圧Ｖ_ｏｕｔが０ではなくなる。その際、探傷用センサ１１は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを表す検査信号（鋼帯５の検出信号）を電子制御装置２０へ出力する。これにより、電子制御装置２０では鋼帯５の表面層に欠陥があるか否かを判定できる。

このように、補正用センサ４と探傷用センサ１１とが同一のセンサ構造であるので、探傷用センサ１１の経時変化は、補正用センサ４の経時変化と同じようになる。そのため、感度補正装置１では、製造ラインが操業中に、補正用センサ４による経時変化による感度変化を代表値として、探傷用センサ１１の感度を補正することが可能である。これにより、複数の探傷用センサ１１（例えばセンサ列）において、一定感度での検査に近づけることができる。

（１−１．電子制御装置）
図５は、電子制御装置２０の構成を説明するためのブロック図である。電子制御装置２０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算を実行するように構成されている。その電子制御装置２０には、補正用センサ４からの信号（銅テープ３の検出信号）Ｓｇ１と、探傷用センサ１１からの信号（鋼帯５の検査信号）Ｓｇ２とが入力される。

電子制御装置２０は、検出部２１と、算出部２２と、感度補正部２３と、補正係数判定部２４と、報知制御部２５とを備える。検出部２１は、補正用センサ４から入力される銅テープ３の検出信号Ｓｇ１、および探傷用センサ１１から入力される鋼帯５の検査信号Ｓｇ２を検出する手段である。算出部２２は、補正用センサ４からの検出信号Ｓｇ１に含まれる銅テープ３の検出値Ｖ_１（補正用センサ４の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ）に基づいて補正係数αを算出する手段である。補正係数αとは、探傷用センサ１１の感度を補正するための値であって、探傷用センサ１１から入力される検査信号Ｓｇ２に含まれる鋼帯５の検出値Ｖ_２（鋼帯５の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ）を補正する係数である。

感度補正部２３は、探傷用センサ１１から入力された検出値Ｖ_２に補正係数αを乗算することにより、探傷用センサ１１の感度を補正する手段である。補正係数判定部２４は、補正係数αが、上下限値として予め設定された所定閾値βを超えるか否かを判定する手段である。所定閾値βとは、補正係数αが正常値であるか、あるいは異常値であるかを判定するための閾値である。報知制御部２５は、補正係数αが所定閾値βを超える異常値の場合に、その異常である旨を外部へ報知する手段である。報知制御部２５からの出力信号は、電子制御装置２０と通信可能に接続された報知装置６へ入力される。

報知装置６は、ブザーやランプやモニタなどにより構成される。報知制御部２５から報知装置６に信号が入力されると、補正係数αが異常である旨を識別可能な情報、例えば警報音や警報光や警告画面などで外部へ報知する。

（２．感度補正方法）
図１は、本実施形態における渦流探傷装置の感度補正方法の処理フローを示すフローチャート図である。この感度補正方法は、前回のオフライン校正を実施した後から次回のオフライン校正を実施するまでの間、すなわち製造ラインが操業中に実施される。なお、オフラインとは、製造ラインが停止していることを意味する。

図１に示すように、感度補正装置１は、定期的なオフライン校正直後に、補正用センサ４によって銅テープ３を検出し、その検出値Ｖ_１を補正用の基準値Ｖ_３として取得する（ステップＳ１）。基準値Ｖ_３とは、前回のオフライン校正から次回のオフライン校正までの間に探傷用センサ１１の感度を補正する際に用いられる感度基準値である。また、ステップＳ１で取得した基準値Ｖ_３は電子制御装置２０の記憶手段に記憶される。ステップＳ１は、オフライン校正を行った後に製造ラインを再開するタイミング、すなわち製造ラインが操業中かつオフライン校正直後（例えば再開当日中など）に実施する。

感度補正装置１は、製造ラインが操業中、定期的に補正用センサ４によって銅テープ３を検出し、その検出値Ｖ_１を現在検出値Ｖ_４として取得する（ステップＳ２）。現在検出値Ｖ_４とは、補正用の基準値Ｖ_３を取得した後に、その基準値Ｖ_３とは別に現在の補正用センサ４の感度を表す値として取得されるデータである。このステップＳ２は、製造ラインが操業中に定期的（例えば一週間に一回など）に実施される。そのため、次回のオフライン校正が実施されるまでの間に、感度補正装置１はステップＳ２を複数回実施し、複数取得した現在検出値Ｖ_４を記憶手段に記憶する。

感度補正装置１は、現在検出値Ｖ_４に対する補正用の基準値Ｖ_３の比となる補正係数αを算出する（ステップＳ３）。補正用センサ４の感度において、基準値Ｖ_３は、前回のオフライン校正時の値に近い値であり、現在検出値Ｖ_４は、製造ラインが操業中に感度変化した後の値である。したがって、現在検出値Ｖ_４を基準値Ｖ_３で除算すると、ステップＳ１で基準値Ｖ_３を検出した時点からステップＳ２で現在検出値Ｖ_４を検出した時点までに補正用センサ４の感度がどの程度変化したかを表す感度変化比（現在検出値Ｖ_４／基準値Ｖ_３）が求まる。そのため、ステップＳ３では、感度変化比を算出し、かつ感度変化比の逆数を算出して、その逆数を補正係数α（基準値Ｖ_３／現在検出値Ｖ_４）とすることができる。要するに、ステップＳ３で算出される補正係数αは基準値Ｖ_３を現在検出値Ｖ_４で割った値であればよいため、その算出過程は、上述したように感度変化比を算出してからその逆数を求めてもよく、あるいは感度変化比を算出せずに基準値Ｖ_３を現在検出値Ｖ_４で除算してもよい。

上述したステップＳ１〜Ｓ３について、補正用センサ４が第１補正用センサ４Ａと第２補正用センサ４Ｂとを含む場合で説明する。例えば、ステップＳ１において、第１補正用センサ４Ａからの第１検出値Ｖ_１＿Ａを第１基準値Ｖ_３＿Ａとし、かつ第２補正用センサ４Ｂからの第２検出値Ｖ_１＿Ｂを第２基準値Ｖ_３＿Ｂとして取得する。ステップＳ２において、第１補正用センサ４Ａについての第１現在検出値Ｖ_４＿Ａと第２補正用センサ４Ｂについての第２現在検出値Ｖ_４＿Ｂとを取得する。そして、ステップＳ３において、第１補正用センサ４Ａについての第１感度変化比（第１現在検出値Ｖ_４＿Ａ／第１基準値Ｖ_３＿Ａ）を算出し、かつ第２補正用センサ４Ｂについての第２感度変化比（第２現在検出値Ｖ_４＿Ｂ／第２基準値Ｖ_３＿Ｂ）を算出する。さらに、ステップＳ３では、第１感度変化比と第２感度変化比との平均値を算出し、その平均値の逆数を補正係数αとする。このように、複数の補正用センサ４からの検出値Ｖ_１に基づく平均値を用いて補正係数αを算出することで、探傷用センサ１１の感度補正精度を向上させることができる。

図１の説明に戻り、感度補正装置１は、補正係数αが正常値であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、補正係数αと所定閾値βとを比較して、補正係数αが所定閾値βを超えない場合には正常値であると判断し、反対に補正係数αが所定閾値βを超える場合には異常値であると判断する。また、所定閾値βは上限値と下限値であってよい。この場合、補正係数αは下限値としての所定閾値βと上限値としての所定閾値βとの範囲内に含まれる場合には正常値であって、その上下限値としての所定閾値βを超える場合には異常値となる。例えば、補正用センサ４が銅テープ３を検出する際に何らかの不都合が生じて異常な検出値Ｖ_１を取得する可能性がある。仮に、異常な検出値Ｖ_１に基づいて算出された補正係数αを用いて探傷用センサ１１の感度補正を行うと、本来の感度変化に対して適切な補正がなされず、渦流探傷装置１０の信頼性が低下する。ステップＳ４はこのような異常状態を抑制するために実施される処理である。

補正係数αが正常値であるとしてステップＳ４で肯定的に判断した場合、感度補正装置１は、補正係数αを探傷用センサ１１からの検出値Ｖ_２に積算することによって探傷用センサ１１の感度補正を行う（ステップＳ５）。例えば、探傷用センサ１１が全５０チャンネルの場合、全５０個の検出値Ｖ_２のそれぞれに補正係数αを積算することにより、各探傷用センサ１１の感度を補正することになる。製造ラインが操業中、探傷用センサ１１は常に鋼帯５を検査し続けているため、電子制御装置２０には探傷用センサ１１からの検査信号Ｓｇ２が入力され続けている。ステップＳ５では、補正係数αを用いて、複数の探傷用センサ１１からの検出値Ｖ_２の全てに対して感度補正を行う。ここでは、前回のオフライン校正によって校正された後の探傷用センサ１１の感度を所定値Ｖａとすると、ステップＳ５で検出値Ｖ_２に補正係数αを積算することにより求まる値、すなわち補正後の探傷用センサ１１の感度は、校正後の感度である所定値Ｖａに近い値になる。

一方、補正係数αが異常値であるとしてステップＳ４で否定的に判断した場合、感度補正装置１は、補正係数αが異常値である旨を識別可能な情報を報知手段６から外部へ報知する（ステップＳ６）。その報知があった場合に感度補正装置１を停止するなどの対処が可能になる。要するに、渦流探傷装置１では補正係数αが所定閾値βを超える場合には、その異常値である補正係数αに基づいて探傷用センサ１１の感度補正を行わないように構成されている。

また、本実施形態では、上述したステップＳ２〜Ｓ５を所定周期（例えば一週間に一回の周期）で繰り返し実施することにより、実際に探傷用センサ１１で生じている感度変化を補正するのに適した補正係数αに更新することができる。これにより探傷用センサ１１による鋼帯５の検査精度を向上できる。具体的には、感度補正装置１は、週一回ステップＳ２を実施し、ステップＳ３において今週取得した現在検出値Ｖ_４＿１に基づいて補正係数α_＿１を算出し、ステップＳ５において補正係数α_＿１によって一週間探傷用センサ１１からの検出値Ｖ_２を補正する。そして、感度補正装置１は、次週新たに取得した現在検出値Ｖ_４＿２に基づいてステップＳ３において補正係数α_＿２を算出し、ステップＳ５において補正係数α_＿２によって一週間探傷用センサ１１からの検出値Ｖ_２を補正する。このように補正係数αを所定期間で更新する場合でも基準値Ｖ_３は同一である。

さらに、本実施形態では、過去のデータに基づく平均値を用いて補正係数αを算出することができる。例えば、ステップＳ３において、ステップＳ２で取得した過去数回分の現在検出値Ｖ_４に基づいてその平均値である平均検出値Ｖ_４＿aveを算出し、かつ平均検出値Ｖ_４＿aveを用いて上述した算出方法で補正係数αを求めることができる。なお、複数の補正用センサ４からの検出値Ｖ_１に基づく平均値を用いて補正係数αを算出する場合には、第１補正用センサ４Ａについての補正係数（第１基準値Ｖ_３＿Ａ／第１現在検出値Ｖ_４＿Ａ）を算出し、かつ第２補正用センサ４Ｂについての補正係数（第２基準値Ｖ_３＿Ｂ／第２現在検出値Ｖ_４＿Ｂ）を算出してから、その補正係数の平均値を算出し補正係数αとする場合が含まれる。

ここで、定期的に製造ラインを停止して実施する感度校正方法について説明する。なお、定期オフライン校正方法は従来から知られている方法であってよい。図８（ａ）には、従来から知られる定期オフライン校正方法の一例を示してある。図８（ｂ）は、そのオフライン校正で用いる治具を示す。図８（ｃ），図８（ｄ）は、探傷用センサで治具を検出する際のセンサ脚部と治具との相対的な位置関係を説明するための図である。なお、図８（ａ）〜（ｄ）には、探傷用センサ１１の一次コイル８および二次コイル９を示さない。

図８（ａ）に示すように、このオフライン校正方法では、オフライン校正用の治具４０を、センサ列を形成する探傷用センサ１１における脚部の下方（第３方向下方）に配置する。治具４０は、非金属板４１と導体４２とからなる。

非金属板４１は、例えばアクリル板やベーク板などであり、所定の厚みで長方形状に形成されている。非金属板４１の長手方向長さ（第１方向長さ）は、センサ列の探傷用センサ１１におけるセンサ列幅（第１方向幅）よりも大きい。治具４０では、非金属板４１の表面４１ａが第３方向で探傷用センサ１１の各脚部と対向するように配置される。また、非金属板４１の裏面４１ｂには、銅や鉄やアルミなどの材質からなるテープ状の導体４２が貼り付けられている。

図８（ｂ）に示すように、裏面４１ｂに貼り付けられた導体４２は、非金属板４１の長手方向（第１方向）に沿ってその全域に亘り直線状に延びている。導体４２の長さ（第１方向長さ）は、非金属板４１の長さ（第１方向長さ）と等しいため、探傷用センサ１１のセンサ列幅（第１方向幅）よりも長い。導体４２の幅（第２方向長さ）は、図８（ｃ），図８（ｄ）に示すように、各探傷用センサ１１における一方の両側脚部７ｂと中央脚部７ａの間隙幅（第２方向間隔）、および他方の両側脚部７ｃと中央脚部７ａとの間隙幅（第２方向間隔）よりも短い。

そして、第２方向において、導体４２が探傷用センサ１１における脚部同士の間隙間に位置するように治具４０を配置して、探傷用センサ１１によって導体４２の検出値を取得することにより、オフライン校正を実施する。その校正時の測定状態では、探傷用センサ１１の各間隙部と導体４２とが第１方向に沿って平行になるように配置される。

まず、図８（ｃ）に示すように、第２方向において一方の両側脚部７ｂと中央脚部７ａとの間に導体４２が位置する状態（第１測定状態）で、各探傷用センサ１１における出力電圧Ｖ_ｏｕｔを計測し、その出力電圧Ｖ_ｏｕｔを第１検査値Ｖ_５＿１として取得する。例えば、各探傷用センサ１１から電子制御装置２０（図８には示さず）に出力信号が入力される。次いで、図８（ｄ）に示すように、第２方向において中央脚部７ａと他方の両側脚部７ｃとの間に導体４２が位置する状態（第２測定状態）で、各探傷用センサ１１における出力電圧Ｖ_ｏｕｔを計測し、その出力電圧Ｖ_ｏｕｔを第２検査値Ｖ_５＿２として取得する。

そして、電子制御装置２０では、各探傷用センサ１１について第１検査値Ｖ_５＿１と第２検査値Ｖ_５＿２との差分Ｖｓを算出し、その差分Ｖｓが上述した所定値Ｖａになるように感度校正を実施する。その差分Ｖｓは感度校正前の探傷用センサ１１の感度を表し、所定値Ｖａは感度校正後の探傷用センサ１１の感度を表す。

（３．感度比の比較）
次に、図６，図７を参照して、オフライン校正におけるセンサ感度比について説明する。なお、図６，図７には、全５０チャンネルのセンサ列となる探傷用センサ１１を対象とした場合を示す。

図６は、補正なしの感度比を示す図である。図６に示す前回値とは、前回のオフライン校正によって校正された探傷用センサ１１の感度（所定値Ｖａ）のことである。また、図６に示す今回値とは、今回のオフライン校正直前の探傷用センサ１１の感度（差分Ｖｓ）のことである。

経時変化によって探傷用センサ１１の感度が実際にどの程度低下したのかを図６に示していることになる。図６に示すように、感度補正装置１による感度補正を実施しない場合、定期的なオフライン校正の間（例えば三ヶ月間）に製造ラインが操業することで徐々に探傷用センサ１１の感度は変化し、次回のオフライン校正直前には、探傷用センサ１１の感度がセンサ列平均で前回オフライン校正時（所定値Ｖａで表される感度）に比べて約２２％低い感度で鋼帯５を検査していたことになる。

図７は、感度補正装置１による感度補正を実施した場合の補正ありの感度比を示す図である。補正ありの感度比とは、前回のオフライン校正時の探傷用センサ１１の感度（上記所定値Ｖａで表される感度）に対する、今回のオフライン校正直前のタイミングで感度補正装置１によって感度補正された後の探傷用センサ１１の感度（補正係数αで補正された後の感度）の比である。すなわち、図７には、所定値Ｖａに近づける補正が行われた結果の感度比が示されている。図７に示すように、感度補正装置１が感度補正を実施することにより、次回のオフライン校正直前であっても、感度補正後の値は、所定値Ｖａからの数％以内の変化値であることが分かる。その感度補正後の値は、所定値Ｖａからの乖離度合が１０％の範囲内に収まっている。このように、感度補正装置１による感度補正を実施することにより、探傷用センサ１１による鋼帯５の検査精度を大幅に（例えば感度精度で約２０％）改善できる。

以上説明した通り、本実施形態における渦流探傷装置の感度補正方法および感度補正装置によれば、製造ラインが操業中に補正用センサから取得した検出値に基づいて探傷用センサの感度を補正できる。これにより、定期的なオフライン校正間に探傷用センサで生じるセンサ感度の経時変化による影響を抑制することができる。したがって、探傷用センサによる鋼帯の欠陥検査精度を向上させることができる。

また、既に製造ライン中にセンサ列の探傷用センサが設けられている場合、本実施形態の感度補正装置を追加することが容易である。つまり、センサ列の両端側に補正用センサを設ければよく、省スペースかつ低コストで導入可能である。

例えば、上述した本実施形態を、鉄鋼製造プロセスにおける酸洗ラインへ適用することが可能である。この場合には、後工程である冷間圧延ラインへ挿入する前に、ヘゲ欠陥を検出可能になる。そのため、冷間圧延前にヘゲ部を除去することや、ヘゲ混入情報を冷間圧延ラインへ伝達することや、ヘゲ部について圧延ミルを開放することなど、様々な対処を行うことが可能になる。よって、ヘゲ欠陥による板破断や圧延ロールへのダメージを未然に防ぐことが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、探傷用センサ１１のセンサ列幅方向両側に二つの第１および第２補正用センサ４Ａ，４Ｂを設けた構成であったが、本発明において補正用センサ４の数は特に限定されない。一つの補正用センサ４を有する感度補正装置１である場合には、各補正用センサ４Ａ，４Ｂのうち、第１補正用センサ４Ａのみを備えた構成であってもよく、あるいは第２補正用センサ４Ｂのみを備えた構成であってもよい。

また、本発明では、補正用センサ４が検出対象とするものは銅テープ３に限定されない。要するに、補正用センサ４が検出可能な導体であればよいため、銅以外の金属からなる金属片や金属テープを用いることができる。さらに、長方形状の金属片であれば、テープである必要はなく、その金属片が非接触面２ａから剥離しないように設けられていればよい。

さらに、補正用センサ４および探傷用センサ１１では、二次コイル９を中央脚部７ａに巻き、かつ差動的に接続された二つの一次コイル８を両側脚部７ｂ，７ｃに巻いたＥ型センサであってもよい。この場合でも、二次コイル９の出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、上述した実施形態と同様に差分効果が得られているためである。

加えて、本発明は、従来の定期オフライン校正方法を完全代替するものでなく、センサ列における個々の探傷用センサの特性のばらつきに対して有効なオフライン校正と併用することが好ましい。本発明では、オフライン校正を実施するよりも短周期で探傷用センサ１１の感度を補正できるためである。

１ 感度補正装置
２ 非金属ロール
３ 銅テープ
４ 補正用センサ
５ 鋼帯
１０ 渦流探傷装置
１１ 探傷用センサ

Claims (9)

1. 非金属ロール上を走行する金属帯を検査対象とする非接触式の渦流センサからなる探傷用センサを有する渦流探傷装置の感度補正方法において、
   前記金属帯の製造ラインが操業中に、非接触式の渦流センサからなる補正用センサによって、前記非金属ロールのロール面のうち前記金属帯の幅方向で当該金属帯のエッジ部よりも外側に設けられた金属片を検出する検出ステップと、
   前記補正用センサによる前記金属片の検出値に基づいて補正係数を算出する算出ステップと、
   前記操業中に、前記探傷用センサから出力される前記金属帯の検出値を、前記補正係数によって感度補正する補正ステップと
   を含むことを特徴とする渦流探傷装置の感度補正方法。
2. 前記補正係数が予め定められた所定閾値を超える場合、前記補正ステップによる感度補正を行わずに、前記補正係数が所定閾値を超えた旨を識別可能な情報で報知する報知ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の渦流探傷装置の感度補正方法。
3. 前記検出ステップは、
   前記製造ラインが操業再開時に、前記補正用センサによって前記金属片を検出し、かつ当該金属片の検出値を基準値として取得するステップと、
   前記基準値を取得後に、所定周期で前記金属片を複数回検出し、かつ当該金属片の検出値を現在検出値として取得するステップとを含み、
   前記算出ステップは、前記現在検出値に対する前記基準値の比となる前記補正係数を算出するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の渦流探傷装置の感度補正方法。
4. 前記検出ステップは、複数の前記補正用センサによって前記金属片を検出するステップを含み、
   前記算出ステップは、前記複数の補正用センサによる前記金属片の検出値に基づく平均値を用いて前記補正係数を算出するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の渦流探傷装置の感度補正方法。
5. 非金属ロール上を走行する金属帯を検査対象とする非接触式の渦流センサからなる探傷用センサを有する渦流探傷装置の感度補正装置において、
   前記非金属ロールのロール面のうち前記金属帯の幅方向で当該金属帯のエッジ部よりも外側に位置する非接触面に設けられた金属片と、
   前記非接触面および前記金属片と対向するように配置された非接触式の渦流センサからなる補正用センサと、
   前記金属帯の製造ラインが操業中に、前記補正用センサによって前記金属片を検出する検出手段と、
   前記補正用センサからの前記金属片の検出値に基づいて補正係数を算出する算出手段と、
   前記操業中に、前記探傷用センサから出力される前記金属帯の検出値を、前記補正係数によって感度補正する補正手段と
   を備えていることを特徴とする渦流探傷装置の感度補正装置。
6. 前記補正係数が予め定められた所定閾値を超えた場合、当該補正係数が所定閾値を超えた旨を識別可能な情報で報知する報知手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記補正係数が前記所定閾値を超えた場合、感度補正を実施せず、前記補正係数が前記所定閾値以内である場合には、当該補正係数によって前記探傷用センサを感度補正する
   ことを特徴とする請求項５に記載の渦流探傷装置の感度補正装置。
7. 前記検出手段は、
   前記製造ラインが操業再開時に、前記補正用センサによって前記金属片を検出し、かつ当該金属片の検出値を基準値として取得する手段と、
   所定周期で前記金属片を複数回検出し、かつ当該金属片の検出値を現在検出値として取得する手段とを含み、
   前記算出手段は、前記現在検出値に対する前記基準値の比となる前記補正係数を算出する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の渦流探傷装置の感度補正装置。
8. 前記金属片は、前記非接触面上に貼り付けられた金属テープであり、
   前記金属テープは、前記金属帯とは接触せずに前記非金属ロールの軸線方向に沿って所定長さに形成されている
   ことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の渦流探傷装置の感度補正装置。
9. 前記金属片は、
   前記金属帯の幅方向で前記金属帯の一方のエッジ部よりも外側に位置する一方の非接触面に設けられた第１金属片と、
   前記金属帯の幅方向で前記金属帯の他方のエッジ部よりも外側に位置する他方の非接触面に設けられた第２金属片とを含み、
   前記補正用センサは、
   前記第１金属片を検出する第１補正用センサと、
   前記第２金属片を検出する第２補正用センサとを含み、
   前記算出手段は、前記第１補正用センサからの前記第１金属片の検出値と前記第２補正用センサからの前記第２金属片の検出値とに基づく平均値を用いて前記補正係数を算出する
   ことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の渦流探傷装置の感度補正装置。

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