JP4215664B2 - 欠陥検出装置 - Google Patents
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Description
出装置に係り、特に、内部欠陥と表面疵とを非接触で、同時に識別判定する欠陥検出装置
に関する。
能の異常の原因となることから、鋼材の製造段階において厳格に管理されている。
コストをかけて行っている。例えば、その検査方法製鋼工程のスラブ材からサンプル切り
出し、介在物の最大粒径を測定し、製品の欠陥検出頻度を統計的に予測する方法が知られ
ている(特許文献1参照。)。
査方法で行って、その発生の防止と品質の保証を行っている。
することができない問題がある。
み合わせて介在物による内部欠陥と表面疵とを識別して検出する方法が知られている(例
えば、特許文献2参照。)。
させて測定する方法であるので、このロールによって新たな表面疵の発生の可能性がある
ので、ロールの品質管理が難しい問題がある。
の検出位置を精度良く合わせて判定することが難しい問題がある。
みわせて、薄鋼板の内部に発生する介在物欠陥か、表面疵かを識別する方法であるので、
検出感度が高くできる反面、システムが複雑で高価になる問題がある。
の品質管理が難しい問題がある。
じ検出手段で同時に識別処理して検出することが可能な欠陥検出装置を提供することを目
的とする。
えた第1及び第2の検出装置を並置して、夫々の検出信号の位置を合わせ、基準材の出力
で検出感度を補正する補正テーブルを備え、夫々の検出感度が一致するようにして、夫々
の検出信号の差を求め、第1第2の検出信号及び第1と第2の検出信号の差を予め設定さ
れる判定値と比較して欠陥の有無を判定し、夫々の判定出力の有無の発生パターンから欠
陥を識別するようにしたので、被測定材の内部欠陥及び表面疵を非接触で、同時に検出す
ることができる欠陥検出装置を提供できる。
る被測定材1の幅方向から被測定材1を挟むように挿入された検出部2及び3、被測定材
1の移動方向の単位長さの同期信号を発信する速度検出器4と、検出部2の測定位置の検
出信号を移動方向下流に距離Lの間隔を置いて並置された検出部3の測定位置まで同期信
号で同期をとって遅延し、測定位置が合わされた検出信号とするトラッキング回路5、位
置合わせされた検出部2及び3の検出信号から欠陥信号を予め設定された判定値と比較判
定する演算部6及び判定された欠陥信号の発生パターンから内部欠陥か表面疵かを識別す
る欠陥識別回路7とから構成される。
2a(3a)と、フレーム2a(3a)の腕部上部に設けられ、被測定材1の両端部に放
射線を放射する2台の放射線源21a、21b(31a、31b)と、夫々の両端部の透
過放射線を検出する幅方向に配置配列された多チャンネル検出器22a、22b(32a
、32b)とから構成される。
は、腕部下部先端部に対向して配置された多チャンネル検出器22aで、被測定材1の一
方の端部を透過した透過放射線を検出し、同様に、検出部2のフレーム2aの腕部上部の
後端部に設けられた放射線源21bからの放射線は、腕部下部後端部に設けられた22b
で、被測定材1の他方の端部を透過した透過放射線を検出する。
から被測定材1の幅方向の両端部を検査する構成としたが、幅方向全幅について検査する
場合には、放射線源21a(31a)とその多チャンネル検出器22a(32a)の台数
を増やして、全幅検査する構成とすれば良い。
出部2、3内の放射線源21a、21、31a、31bのエネルギースペクトルは同一の
ものとするが、検出部2の放射線源21a、21bと検出部3の放射線源31a、31b
とは、そのエネルギースペクトルが異なるもので構成する。
程におけるアルミナやその他の金属、非金属の介在物による成分からなるので、これらの
介在物成分の放射線に対する吸収率の差が出易いようなエネルギースペクトルの放射線源
を選択する。
の検出部2、3で検出され、且つ検出感度差が発生しない場合は内部欠陥による材質異常
でなく単に凹凸の変化、即ち表面疵として検出ようとするためである。
管球に印加する管電圧を制御して、検出部2の放射線源21a、21bの方を60keV
、検出部3の方を100keVとする。そうすると、このエネルギースペクトルの材質に
よる吸収率の相違から、欠陥部の材質の変化が検出される。
タを設けたりして調整する。γ線の線量は、核物質の量及び金属フィルタを選択して調整
するが、選択は、10keV乃至10MeVの管理された市販の線源から選択する。
、核物質の量及び金属フィルタを選択して調整するが、選択は、10keV乃至10Me
Vの管理された市販の線源から選択する。
る内部欠陥の異常部の材質によって予めサンプル材で検証して、後述する多チャンネル検
出器22a、22b、32a、32bから所定の検出感度が得られることを確認して設定
される。
射線源21a、31aからの透過放射線検出の構成の場合について説明し、被測定材1の
他方の端部を検出する放射線源21b、31bからの透過放射線検出の構成の場合につい
ては同じ構成であるので、その説明を省略する。
22a(32a)と、この多チャンネル検出器22a(32a)からの信号を増幅するプ
リアンプ23(33)と、プリアンプ23(33)の出力を高速で走査して、各チャンネ
ルの信号をデジタル化するマルチプレクサ24(34)及びAD変換回路25(35)と
から構成される。
放射線を光信号に変換するシンチレータと光信号を電気信号に変換するホトダイオードを
組み合わせしたものでも良い。
の窓形状とピッチは、対象とする欠陥のサイズに近い形状が必要である。
空間分解能が必要とされる。しかしながら、空間分解能と検出感度は、相反する要素なの
で所定のS/N比を確保する可能な放射線のエネルギー強度(線量)を決定し、サンプル
による検出感度を検証して最小の空間分解能と、検査可能な被測定材の移動速度を設定す
る。
単位長さ信号を発信する速度検出器4の単位長さΔlの同期信号毎に、例えば、5mm毎
に多チャンネル検出器22a(32a)の全チャンネルの信号をAD変換回路25(35
)でデジタル信号に変換する。
いて上流側に配置された検出部2からのAD変換信号を、シフトレジスタで構成される遅
延回路によって、L/Δlビット分遅延し、検出部3からの出力信号と測定位置が一致し
た信号とされる。
演算部6の構成を、図4は、後述する演算部6の補正テーブル6a1、6b1の例を、ま
た、図5は演算部6の動作を説明する図である。図3において、演算部6は、多チャンネ
ル検出器22a、32aの各チャンネルの検出感度を均一にするための感度補正回路6a
、6bと、補正された検出信号から欠陥信号を抽出する演算回路6cとから構成される。
射線のエネルギー強度分布を補正するもので、図5(c)に示す放射線源21a、21b
(31a、31b)らファンビームのエネルギー強度分布は、通常、図5(d)に示す様に
、ガウス分布形状の山形になっているので、図5(f)に示す様に、このエネルギー強度
分布と逆関数のゲイン特性値を有する補正値を補正テーブル6a、6b1に格納して備え
ておく。
て測定し、補正値を補正テーブルとして予め作成する。この補正テーブルは厚さや材質な
どの異なる製品の種類分の基準材で作成しておく。
ルのAD変換回路25(35)の出力Voを測定し、その逆関数値に定数kを乗じて補正
値として感度テーブルに基準材1の品種毎に予め測定しておく。したがって感度補正され
た感度補正回路6aと感度補正回路6bとの出力の差は、基準材においては同じ出力を示
すので、差は生じないことになる。
参照して説明する。図5(a)は、被測定材1で、同図(b)の断面図に示すように、両
端部の一方に表面に凹凸をもつ表面疵ds、他方に内部欠陥diが発生している場合を図
示したものである。
同図(d)に示すようなガウス分布形状のエネルギー強度分布の放射線を照射され、被測
定材1を透過した放射線が同図(e)に示すような直線上に並べられたアレイ状の多チャ
ンネル検出器22a、22bで検出される。
れ、内部欠陥diは多チャンネル検出器32aのチャンネルアドレスmでの位置に存在し
ているとする。
で測定した補正テーブル6a1の同図(f)に示す補正値でゲイン補正され、同図(g)
に示すような均一波高値の信号に補正される。
に来ると、夫々多チャンネル検出器32a、32bで検出される。多チャンネル検出器の
32a、32bからの検出信号は検出部2と同様に、感度補正回路6bにおいて、補正テ
ーブル6b1の補正値で補正され、同図hに示すような波高値が均一の出力となる。
検出器32aからの信号は同一の値を示す。ところが、基準材の材質と異なる介在物等の
内部欠陥di部からの信号は、照射されたエネルギースペクトルが異なるため吸収率特性
が異なり、多チャンネル検出器22bチャンネルmと多チャンネル検出器32bチャンネ
ルmの出力は異なる値となる。
の出力と感度補正回路の6bの差の演算出力は、同図iに示すように、内部欠陥di部の
みが差として検出され、表面疵ds部は検出信号レベルが同一であるため差が検出されな
い。
出された夫々の感度補正回路6a、6bで補正された欠陥部の信号、及び感度補正回路6
aと感度補正回路6bとの差から検出された欠陥部の信号とを予め設定される夫々の欠陥
信号の判定値と比較して欠陥を抽出し、抽出された欠陥信号の発生パターンを論理判定し
て表面疵か内部欠陥かを欠陥判定部7で識別判定する。
号が検出され、検出部1と検出部2の差演算の出力から欠陥信号が検出されないときは表
面疵と判定し、差演算の出力から欠陥信号が検出されたときは、内部欠陥と判定する。
らの検出信号を、基準材で校正した補正テーブルの補正値で補正演算し、その演算出力の
差を予め設定される内部欠陥の判定値と比較判定して内部欠陥の有無を判定し、検出部1
及び検出部2から欠陥信号が検出され、このとき内部欠陥が検出なければ、表面疵と識別
判定するようにしたので、表面疵と内部欠陥の検出を識別でき、且つ誤検出の恐れが少な
い薄鋼板の欠陥検出装置の提供が可能となる。
スペクトルを選択使用することによって、被測定材が非金属場合においても、予め基準材
とする材質で補正テーブルを作成しておくことによって、非金属の表面疵と内部欠陥を同
時に識別処理して検出することが可能な欠陥検出装置を提供することができる。
2、3 検出部
4 速度検出器
5 トラッキング回路
6 演算部
6a、6b 感度補正回路
6a1、6b1 補正テーブル
6c 演算回路
7 欠陥識別回路
21a、21b 放射線源
31a、31b 放射線源
22a、22b 多チャンネル検出器
32a、32b 多チャンネル検出器
Claims (6)
- 被測定材を薄鋼材とし、該薄鋼材の表面に生成された表面疵と薄鋼材の内部に生成された介在物による内部欠陥とを識別する欠陥検出装置であって、
異なるエネルギースペクトルを有する放射線源と多チャンネル検出器とを被測定材を挟み込むように対向配置して、前記被測定材幅方向の透過線量の変化を検出する多チャンネル検出器を有する検出手段を前記被測定材の移動方向で所定の間隔を置いて平行に並置した第1及び第2の検出手段と、
前記被測定材の移動方向の上流に置かれる前記第1の検出手段の出力信号を前記第2の検出手段の出力信号の検出位置まで遅延するトラッキング処理手段と、
前記第1の検出手段の出力信号と前記第2の検出手段の出力信号との差を求める演算手段と、
前記第1及び前記第2の検出手段の出力信号を予め設定される第1の疵判定値と比較して欠陥信号の有無を判定し、前記演算手段の出力信号を予め設定される第2の判定値と比較して欠陥信号の有無を判定して、これらの欠陥信号の発生パターンから欠陥の存在が前記内部欠陥か前記表面疵かを識別する欠陥識別手段とを備え、
前記被測定材に発生する表面疵と内部欠陥とを識別検出するようにしたことを特徴とする欠陥検出装置。 - 前記放射線源は、夫々、異なるエネルギースペクトルを有する制動X線で構成したこと
を特徴とする請求項1に記載の欠陥検出装置。 - 前記放射線源は、一方が制動X線、他方がγ線で構成したことを特徴とする請求項1に記載の欠陥検出装置。
- 前記演算手段は、前記第1及び前記第2の検出手段の検出感度が、前記被測定材の基準材で一致するように補正した補正テーブルを備えたことを特徴とする請求項1に記載の欠陥検出装置。
- 前記欠陥識別手段は、前記演算手段の欠陥出力があったとき前記内部欠陥と判定し、前記演算手段の欠陥出力がなく前記第1及び前記第2の検出手段の欠陥出力があったとき前記表面疵と判定するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の欠陥検出装置。
- 前記多チャンネル検出器は、前記被測定材の幅方向にアレイ状に並べられ、幅方向において同一位置に置かれた前記第1及び第2の検出手段の前記多チャンネル検出器の各チャンネルの出力信号の差を前記演算手段で求めるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の欠陥検出装置。
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