JPH04279856A - 探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査材の探傷を行う
探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板のように表面状態が均一で美麗な強
磁性体の表面疵等の表面欠陥を検査する装置として、本
出願人が出願した特願平２−４３３５５　号に示される
如き磁気光学探傷装置がある。図６は従来の磁気光学探
傷装置の構成を示す模式的斜視図である。これは、磁化
した鋼板１に、反射膜を前記鋼板１に近接する面に蒸着
した磁気光学素子列２を近接配置し、該磁気光学素子列
２に、直線偏光を発生させるレーザ光源３から出力する
直線偏光のレーザ光を、回転鏡よりなる走査器４を介し
て入射させ、前記磁気光学素子列２からの反射光を検光
子（前記直線偏光の偏光軸に対し４０〜８０度偏光軸を
傾けた偏光板、但し図示せず）を透過後、光導棒１０４
　及び光電子増倍管１０５　で検出するものである。

【０００３】この磁気光学探傷装置においては、磁気光
学素子列２の磁気光学素子は鋼板１に存在する欠陥から
の漏洩磁束によって磁区が変化してファラデー回転を起
こし、入射された直線偏光の偏光面を回転させるので、
光電子増倍管で検出される光量は欠陥からの漏洩磁束に
比例して変化するため、この光量の変化を捉えることに
よって、鋼板における深さがある表面疵及び鋼板内部に
存在する介在物等の表面欠陥及び内部欠陥を検出する。 しかし、前記磁気光学探傷装置では、磁気的な変化が現
れないスケール，スリ疵等の微小な表面欠陥の検出が不
可能であった。

【０００４】このような微小な表面欠陥を検出すること
ができる、表面欠陥に対する感度が高い装置としては、
特開平１−３０８９４　号公報に開示された如き光学探
傷装置がある。図７は従来の光学探傷装置の構成を示す
模式的斜視図である。これは、鋼板１にレーザ光源３か
ら出力されるレーザ光を走査器４を介して照射し、鋼板
面での正反射光又は散乱光を光導棒１０４　で集光し、
集光した光を電子増倍管１０５　で検出するものである
。しかし、このような光学探傷装置では、深さがある表
面欠陥及び介在物の如き内部欠陥の検出が不可能であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鋼板の製造ラインでは
、製造された鋼板の品質を検査するためにその表面欠陥
及び内部欠陥を検出し、その欠陥の、種類（スケール，
介在物，ガウジ等）の弁別及びその有害度の評価を行う
装置を設置することが必要である。ところが、前述の如
き従来の磁気光学探傷装置及び光学探傷装置は、夫々検
出可能な欠陥の種類が限定されていると共に夫々の単独
装置では欠陥の種類の弁別及びその有害度の評価を行う
ための情報が不足しているという問題があった。この問
題を解決するためには、磁気光学探傷装置及び光学探傷
装置の両方を製造ラインに設置し、両方の装置で欠陥の
検出を行い、これによって互いの装置の欠点を補うよう
にすることが考えられるが、限定された製造ラインの空
間中にこれらの装置の設置空間を個別に確保することが
困難であるという問題があった。また、たとえこれらの
両装置を設置可能である場合でも、両装置で得られる欠
陥検出信号を有機的に接続し、欠陥の種類の弁別及びそ
の有害度の評価に使用するには、両装置での欠陥検出信
号を一時的に信号処理装置内のメモリに取り込む必要が
あり、このため膨大なメモリ及び個々の欠陥検出信号の
認識処理（ラベリング）機能を前記信号処理装置に備え
なければならず、信号処理装置の構造が複雑となり設備
に関する費用が高価となるという問題があった。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、設備費用が安価な単一の装置で種々の欠陥の種
類の弁別及びその評価を行うことを可能とする探傷装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る探傷装置は
、磁化された被検査材に臨ませた磁気光学素子を介して
前記被検査材に直線偏光を照射し、その反射光を検出し
、その検出結果に基づいて被検査材の探傷を行う探傷装
置において、前記反射光のうち入射直線偏光に対し偏向
面が回転した光を検出する手段と、前記反射光のうち入
射直線偏光と同等の偏向面を有する直線偏光を検出する
手段と、これらの手段の検出結果に基づいて被検査材の
欠陥の種類の弁別及びその欠陥の評価を行う手段とを具
備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】反射光のうち入射直線偏光に対し偏向面が回転
した光を検出する手段は、被検査材の欠陥からの漏洩磁
界によって偏向面が回転した光、即ち、磁気光学素子に
おける被検査材に臨む面で反射した光を検出するが、こ
れは磁気光学的探傷であり、その検出結果からは、深さ
がある表面欠陥の種類（例えば微細割れ等）及び例えば
内部欠陥の種類（例えば介在物等）が弁別される。また
、反射光のうち入射直線偏光と同等の偏向面を有する直
線偏光を検出する手段は、磁気光学素子を透過して被検
査材の表面で反射した光を検出するが、これは光学的探
傷となり、この手段の検出結果からは前記磁気光学的で
検出されない微小な表面欠陥の種類（例えばスリ疵，ス
ケール等）が弁別される。また、前記磁気光学的探傷で
検出される欠陥は被検査材の強度に影響を与えるもので
あると評価され、前記光学的探傷で検出される欠陥は被
検査材の美麗度を損なうものであると評価される。

【０００９】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る探傷装置の構
成を示す模式的ブロック図である。図中１は被検査材で
ある磁化された鋼板であり、鋼板１の上方には、複数の
磁気光学素子を一直線状に配列してなる磁気光学素子列
２が、鋼板１の幅方向の一端から他端に亘って延在する
態様で鋼板１と適長離隔して配設される。磁気光学素子
列２の上方には、磁気光学素子列２の延在方向と同方向
をその長手方向とした棒状の集光レンズ５が、鋼板１の
幅方向の一端から他端に亘って、所定距離を隔てて磁気
光学素子列２と平行に配設される。この集光レンズ５は
鋼板１及び磁気光学素子列２の側から入射する光を集光
するようになっている。

【００１０】また、集光レンズ５の斜上方の所定位置に
は、直線偏光を発生するレーザ光源３と、該レーザ光源
３から照射されたレーザ光（直線偏光）を磁気光学素子
列２に所定の入射角で入射させる回転鏡よりなる走査器
４とが配設されると共に、集光レンズ５が集光した光を
２方向に分光するビームスプリッタ６が配設される。ビ
ームスプリッタ６で分光された光の一方は、反射鏡７を
介して、偏光角６０度の第１検光子８１に入射し、また
分光された光の他方は偏光角０度の第２検光子８２に入
射するようになっている。第１検光子８１を通った光は
第１光検出器９１で検出され、第２検光子８２を通った
光は第２光検出器９２で検出されるようになっている。

【００１１】レーザ光源３から走査器４を介して磁気光
学素子列２に照射された直線偏光は、磁気光学素子列２
の鋼板１に近接する面で反射すると共に磁気光学素子列
２を透過して鋼板１上で反射し、その反射光は、集光レ
ンズ５にて集光され、集光された反射光がビームスプリ
ッタ６にて２方向に分光される。分光された反射光の一
方は第１検光子８１を介して第１光検出器９１に検出さ
れ、その他方は第２検光子８２を介して第２光検出器９
２に検出される。この場合、第１光検出器９１には、磁
気光学素子列２上で反射しの磁気光学効果によって偏光
面が回転した光が検出され、第２光検出器９２には鋼板
１上で反射した直線偏光が検出される。

【００１２】第１光検出器９１での光の検出データは、
第１信号処理器１０１　に与えられ、第１信号処理器１
０１　では、与えられた光の検出データに所定の信号処
理を施して欠陥検出波形を得てこの欠陥検出波形の振幅
を求める。また、第２光検出器９２での光の検出データ
は、第２信号処理器１０２　に与えられ、第２信号処理
器１０２　では、与えられた光の検出データに所定の信
号処理を施して欠陥検出波形を得てこの欠陥検出波形の
時間軸方向の幅を求める。第１信号処理器１０１　及び
第２信号処理器１０２　で得られた欠陥検出波形の振幅
及び欠陥検出波形の幅のデータは夫々欠陥の弁別及びそ
の有害度の評価を行う欠陥弁別評価器１０３　に与えら
れる。欠陥弁別評価器１０３　では後述する如き方法に
よって欠陥の種類の弁別及びその有害度の評価を行よう
になっている。

【００１３】ここで、前記探傷装置の探傷原理について
説明する。図２は本発明の探傷装置の探傷原理を示す模
式図である。図２において、磁気光学素子列２に入射し
た直線偏光Ａ（φ＝０度）は、磁気光学素子列２の鋼板
１側の面で反射する。このとき鋼板１に存在する欠陥か
らの漏洩磁束Ｅによって、磁気光学素子列２内で反射す
る直線偏光Ａは磁気光学効果によりその偏光面が回転し
た反射光Ｂ（φ≠０度）となる。

【００１４】図３はその偏光面が回転した光を検光子に
て検出する場合の検光子角と欠陥検出能との関係を示す
グラフであり、縦軸に欠陥検出能、横軸に検光子角を夫
々とり、これらの関係を示してある。この図２から明ら
かな如く検光子角が４０〜８０度の場合に欠陥検出能が
高くなっている。欠陥検出能は入射する光の偏光軸と検
光子とがなす角度に依存するようになっており、その角
度は通常、４５度が最適角であることが知られているが
、光の回折現象によって図３に示される如く６０度で欠
陥検出能が最大となる場合がある。このため、第１検光
子８１はその偏光角を６０度とすることにより、その偏
光面が回転した反射光を高い感度で検出できるようにな
っている。

【００１５】一方、磁気光学素子列２を透過する透過光
Ｃの光エネルギＴは、磁気光学素子列２での吸収が無視
できる場合、磁気光学素子の屈折率をｎ１　、磁気光学
素子列２と鋼板１の間の空気の屈折率をｎ２　とすると
、下記（１）　式の如く表される。

【００１６】 Ｔ＝４・ｎ１　・ｎ２　／（ｎ１　＋ｎ２　）２　　　
…（１）

【００１７】ここで、前記（１）　式に磁気光
学素子及び空気の標準的な屈折率、ｎ１　＝２．４　〔
例えばＹＩＧ（Ｙ３　Ｆｅ５　Ｏ１２）　の薄膜〕，ｎ
２　＝１．０　を代入すると、Ｔ＝０．８３となる。こ
れは、磁気光学素子列２への入射する直線偏光Ａの内、
その８３％が磁気光学素子列２を透過して鋼板１で反射
する（反射光Ｄ）と共に、その１７％が磁気光学素子列
２で反射し、これらの反射光が集光レンズ５に入射する
ようになっている。もちろん、直線偏光Ａをｓ偏光とす
るかｐ偏光とするか、又はその入射角度を適当に選択す
ることにより、磁気光学探傷，光学探傷の何れかに使用
される光量比を自由に調節できることは言うまでもない
。

【００１８】このように、磁気光学素子列２で反射した
反射光Ｂは、その偏光角が回転しているので、偏光角が
６０度の第１検光子８１を介して第１光検出器９１に検
出される。即ち、これは磁気光学探傷である。一方、鋼
板１で反射した反射光Ｄはその偏光角が０度であるので
、偏光角が０度の第２検光子８２を介して第２光検出器
９２に検出される。即ち、これは光学探傷である。

【００１９】次に、欠陥弁別評価器１０３　において欠
陥の弁別及びその有害度の評価を行う方法について説明
する。第１信号処理器１０１　から欠陥弁別評価器１０
３　には、欠陥検出信号の波形の振幅データが与えられ
るが、欠陥弁別評価器１０３　では、その振幅の大きさ
に基づいて例えば、微細割れ，介在物カブレ，窪み及び
ガウジ等の欠陥の種類を弁別する。このような種類の欠
陥の検出信号の波形を図４に示す。図４は第１信号処理
器１０１　によって得られる欠陥検出信号の代表的波形
を表す波形図であり、図中ａは汚れ，　スケール，スリ
疵を検出した場合に得られる波形、図中ｂは微細割れ，
介在物を検出した場合に得られる波形、図中ｃはカブレ
，窪み，ガウジを検出した場合に得られる波形である。 このように欠陥の種類によって欠陥検出信号の波形の振
幅が異なっている。

【００２０】一方、第２信号処理器１０１　から欠陥弁
別評価器１０３　には、欠陥検出信号の波形の時間軸方
向の幅のデータが与えられるが、欠陥弁別評価器１０３
　では、その幅の大きさに基づいて例えば、汚れ，　ス
ケール及びスリ疵等の欠陥の種類を弁別する。このよう
な欠陥の検出信号の波形を図５に示す。図５は第２信号
処理器１０２　によって得られる欠陥検出信号の代表的
波形を表す波形図であり、図中ｅは汚れ，スケール，ス
リ疵を検出した場合に得られる波形、図中ｆは微細割れ
，介在物をを検出した場合に得られる波形、図中ｄはカ
ブレ，窪み，ガウジを検出した場合に得られる波形、図
中ｅは強度を損なう欠陥を検出した場合に得られる波形
である。このように欠陥の種類によって欠陥の検出信号
の波形の幅が異なっている。

【００２１】また、欠陥弁別評価器１０３　では前述の
如き欠陥の種類の判別を行うと共にその欠陥の評価を行
う。 この場合、例えば、第１光検出器９１で検出される微細
割れ，介在物等の欠陥は鋼板１の強度に影響を与える欠
陥であると評価し、第２光検出器９２で検出される汚れ
，　スケール及びスリ疵等の欠陥は鋼板１の美麗度を損
なう欠陥として評価する。

【００２２】このように、前述の如き探傷装置では、磁
気光学探傷及び光学探傷を同時に実行できるようになっ
ているので、鋼板１に存在する欠陥の種類の弁別及びそ
の評価を共に行うことができる。

【００２３】なお、本実施例においては、鋼板１上で反
射した直線偏光を検出すべく第２検光子８２を設けたが
、直線偏光は検光子なしでも検出できるため、第２検光
子８２を設けなくても支障はない。また、磁気光学素子
列２におけるレーザ光源３からの直線偏光が入射する面
に無反射コーティングを施すことによってその面での反
射光を減少させ、探傷に関して無効となる光量を極力減
らすことが可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る探傷装置
では、磁化された被検査材に臨ませた磁気光学素子を介
して前記被検査材に直線偏光を照射し、その反射光のう
ち入射直線偏光に対し偏向面が回転した光及び入射直線
偏光と同等の偏向面を有する直線偏光を同時に検出でき
るので、単一の装置で磁気光学探傷及び光学探傷が同時
に実行できるため、安価な設備費用で欠陥の種類の弁別
及びその評価を同時に行うことが可能となる等、本発明
は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る探傷装置の構成を示す模式的ブロ
ック図である。

【図２】本発明の探傷装置の探傷原理を示す模式図であ
る。

【図３】その偏光面が回転した光を検光子にて検出する
場合の検光子角と欠陥検出能との関係を示すグラフであ
る。

【図４】第１信号処理器によって得られる欠陥検出信号
の代表的波形を表す波形図である。

【図５】第２信号処理器によって得られる欠陥検出信号
の代表的波形を表す波形図である。

【図６】従来の磁気光学探傷装置の構成を示す模式的斜
視図である。

【図７】従来の光学探傷装置の構成を示す模式的斜視図
である。

【符号の説明】

１　　鋼板 ２　　磁気光学素子列 ８１　　第１検光子 ８２　　第２検光子 ９１　　第１光検出器 ９２　　第２光検出器 １０３　　　欠陥弁別評価器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁化された被検査材に臨ませた磁気光
   学素子を介して前記被検査材に直線偏光を照射し、その
   反射光を検出し、その検出結果に基づいて被検査材の探
   傷を行う探傷装置において、前記反射光のうち入射直線
   偏光に対し偏向面が回転した光を検出する手段と、前記
   反射光のうち入射直線偏光と同等の偏向面を有する直線
   偏光を検出する手段と、これらの手段の検出結果に基づ
   いて被検査材の欠陥の種類の弁別及びその欠陥の評価を
   行う手段とを具備することを特徴とする探傷装置。