JPH10177011A - 渦流探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＮ比を向上することにより検出感度を向上
しつつ、誤動作を低減できる渦流探傷装置を提供する。 【解決手段】 電縫管Ｐを連続的に走行させるアンコイ
ラ１，整列巻き装置２４と、走行する電縫管Ｐの近傍に
配置された第１番〜第３番探傷部３４Ａ，３４Ｂ，３４
Ｃと、これらが具備するコイル３６Ａ，３６Ｂのインダ
クタンス変化に対応した強度の出力信号をそれぞれ発す
る第１番〜第３番ブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ
と、これらからの出力信号を積算する積算処理部と、こ
の積算処理部の積算信号を、電縫管Ｐの欠陥に対応する
ピークの強度が１以上の数値、かつバックグラウンドの
信号強度が１未満の数値となるように規格化する規格化
処理部と、規格化された信号強度を１より大きなべき数
でべき乗するべき乗処理部とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属管、金属条
材、金属線等の欠陥を検出するための渦流探傷装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、金属管を電縫管方式により製造
する場合などには、金属管の長手方向に延びる溶接部に
欠陥が発生していないかを検査するために、製造ライン
に沿って渦流探傷装置を設けることが一般に行われてい
る。

【０００３】この種の渦流探傷装置は、被検査体として
の電縫管の走行路に配置された１以上のコイルを有し、
このコイルに高周波電流を供給しつつ、コイルのインダ
クタンス変化を検出することにより、被検出体の欠陥を
検出するものであり、通常は一対のコイルでブリッジ回
路を構成することにより、検出感度を高める構成が採ら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の渦流探
傷装置では、検出感度を上げるとノイズも同様に増大し
てしまうことが避けられない。そのため、内面に溝が形
成されている電縫管などのように、何らかの凹凸構造を
有する金属管の検査を行う場合は、凹凸構造に起因する
ノイズを欠陥検出信号と区別しがたく、誤動作を生じる
ことが多いという問題を有していた。同様の問題は、金
属管に限らず、板条材や線材にもいえることである。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ＳＮ比を向上することにより検出感度を向上しつ
つ、誤動作を低減できる渦流探傷装置を提供することを
課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る第１の渦流探傷装置は、被検査体を連
続的に走行させる被検査体駆動機構と、走行する前記被
検査体の近傍に配置され前記被検査体によりインダクタ
ンスが変化するコイルと、このコイルのインダクタンス
変化量に対応する強度の出力信号を発する信号検出部
と、この信号検出部の出力信号を、前記被検査体の欠陥
に対応するピークの信号強度が１以上の数値、かつバッ
クグラウンドの信号強度が１未満の数値となるように規
格化する規格化処理部と、規格化された信号強度を１よ
り大きなべき数でべき乗するべき乗処理部とを具備する
ことを特徴としている。

【０００７】また、本発明に係る第２の渦流探傷装置
は、被検査体を連続的に走行させる被検査体駆動機構
と、走行する前記被検査体の近傍にそれぞれ配置され前
記被検査体によりインダクタンスが変化する第１番〜第
Ｎ番コイルと、これら第１番〜第Ｎ番コイルのそれぞれ
のインダクタンス変化に対応した強度の出力信号をそれ
ぞれ発する第１番〜第Ｎ番信号検出部と、これら第１番
〜第Ｎ番信号検出部からの被検査体の同一箇所に対する
出力信号を積算する積算処理部と、この積算処理部の積
算信号を、前記被検査体の傷部に対応するピークの信号
強度が１以上の数値、かつバックグラウンドの信号強度
が１未満の数値となるように規格化する規格化処理部
と、規格化された信号強度を１より大きなべき数でべき
乗するべき乗処理部とを具備することを特徴としてい
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る渦流探傷装
置の一実施形態を示している。この実施形態に係る渦流
探傷装置は、電縫加工装置により製造された電縫管（被
検査体）Ｐの溶接部の欠陥を検出し、その欠陥を含む箇
所にインクでマーキングを施して、後工程で不良個所を
除去できるようにするための装置である。ただし、本発
明に係る渦流探傷装置はこの実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更
してよいことは勿論である。また、本発明の検査対象は
電縫管に限定されず、板条材、線材など長尺の金属材料
であればいずれも適用可能である。

【０００９】始めに装置の概要を述べると、図中符号１
はアンコイラ（被検査体駆動機構の一部）であり、この
アンコイラ１内には、前工程の電縫加工装置で製造され
た長尺の電縫管Ｐが円環状に粗く巻かれたコイルＣとし
て水平に収納されている。アンコイラ１はコイルＣを垂
直軸を中心として回転させ、略一定の速度で電縫管Ｐを
直線状に繰り出すものである。

【００１０】繰り出された電縫管Ｐは、ガイドロール２
で案内され、複数直列に配置されたストレートナー４を
通されて曲がりが矯正されたうえ、本発明の特徴点であ
る渦流探傷機構６を通されて渦流探傷が行われる。渦流
探傷機構６を通過した電縫管Ｐは、複数の支持ロール８
により案内されてインク吹き付け機構１８と対向する位
置を通り、ガイドロール２２を経て整列巻き装置（被検
査体駆動機構の一部）２４により密に巻き取られて製品
コイルとされる。

【００１１】渦流探傷機構６からの信号はコンピュータ
１０に伝達され、このコンピュータ１０で後述する信号
処理が行われて、その判断結果に応じてインク吹き付け
機構１８が作動される。なお、この実施形態では、コン
ピュータ１０の内部に、図３のフローチャートに示す動
作を行うための規格化処理部、べき乗処理部、積算処理
部、判断処理部、および時間差計算部がそれぞれ構成さ
れている。また、コンピュータ１０には、作業員がコン
ピュータ１０を手動操作するためのキーボード１２と、
処理結果等を表示するためのディスプレイ１４と、処理
結果を適宜印刷するためのプリンタ１６等とがそれぞれ
接続されている。

【００１２】インク吹き付け機構１８は、コンピュータ
１０からの作動信号を受けると、その作動信号の継続
中、速乾性のインクを電縫管Ｐの外周面に連続的に吹き
付けるもので、これにより電縫管Ｐの欠陥部分を含む一
定長の部分がマーキングされる。インク吹き付け機構１
８の周囲には、インクが周囲に飛び散ることを防ぐため
にカバー２０が設けられている。

【００１３】次に、図２を用いて、本発明の主特徴であ
る渦流探傷機構６を説明する。電縫管Ｐのラインに設け
られたいずれかのロール（図ではストレートナー４の一
つ）には、電縫管Ｐの走行速度を測定するためのエンコ
ーダ（速度検出部）３０が連結され、エンコーダ３０の
出力信号は、コンピュータ１０に設けられたインターフ
ェース３２に伝達されるようになっている。なお、エン
コーダ３０が取り付けられるロールはストレートナー４
に限らず、電縫管Ｐの走行に同期するものであればいず
れでもよい。

【００１４】渦流探傷機構６は、電縫管Ｐの走行方向上
流側から下流側に向けて順に、相互に間隔をあけて配置
された第１番〜第３番探傷部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを
具備している。この実施形態の探傷部３４Ａ，３４Ｂ，
３４Ｃはそれぞれ、一対のコイル３６Ａ，３６Ｂを有
し、これらコイル３６Ａ，３６Ｂは互いに隣接して、電
縫管Ｐを同軸に包囲するように配置されている。なお、
コイル３６Ａ，３６Ｂの配置は電縫管Ｐと同軸でなくて
もよく、欠陥の存在によりインダクタンスが変化するよ
うな配置でありさえすればよい。各探傷部３４Ａ，３４
Ｂ，３４Ｃのコイル３６Ａ，３６Ｂは、ブリッジ回路
（信号検出部）３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃにそれぞれ接続
されており、各ブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃに
より、コイル３６Ａ，３６Ｂのインダクタンス変化が電
気信号として取り出される。ただし、この種のブリッジ
回路を用いない構成も実施可能である。

【００１５】ブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃは、
図示しない高周波電源に接続されており、この高周波電
源からの高周波電流をコイル３６Ａ，３６Ｂに供給する
ことにより、電縫管Ｐの内部に渦電流を発生させる。こ
の状態で、欠陥のない電縫管Ｐがコイル３６Ａ，３６Ｂ
内を通過している場合には、コイル３６Ａ，３６Ｂに発
生する電圧が平衡してブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３
８Ｃの出力電圧がほぼ０になる一方、電縫管Ｐの欠陥部
分が通過する時には、コイル３６Ａ，３６Ｂのインダク
タンスに差が生じ、ブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８
Ｃの平衡が破れて正または負の出力電圧が発生するよう
に構成されている。

【００１６】すなわち、ブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，
３８Ｃの出力信号は、電縫管Ｐに欠陥がない場合には理
論的に０、通過する欠陥が顕著であればあるほど、電圧
の絶対値が大きくなる。ただし、現実には電縫管Ｐの物
性が均一でない等のばらつきにより、図４に示すように
複雑なバックグラウンドノイズが発生する。このような
ノイズは、特に、電縫管Ｐの内面または外面にフィン、
溝、ディンプルなどの凹凸構造が形成されていると、こ
のような凹凸構造もノイズの原因となるからいっそう顕
著になる。

【００１７】ブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの出
力信号は、Ａ／Ｄ変換器等を含むインターフェース３２
を介してコンピュータ１０のＣＰＵ４０に伝達される。
ＣＰＵ４０は図３に示すフローチャートの処理を一定の
クロック間隔ごとに繰り返すように構成されている。す
なわち、渦流探傷機構６が始動されると、まずＣＰＵ４
０は、エンコーダ３０の信号をインターフェース３２を
通じて取り込み、電縫管Ｐの走行速度を計算する。さら
に、ＣＰＵ４０は記憶装置４２に予め記憶しているブリ
ッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ相互間の距離を前記走
行速度で除して、電縫管Ｐの一部が探傷部３４Ａを通過
してから探傷部３４Ｂを通過するまでの時間ｔ１、およ
び探傷部３４Ａを通過してから探傷部３４Ｃを通過する
までの時間ｔ２を算出する。このように逐次、電縫管Ｐ
の走行速度を測定するのは、ライン速度変化に対応する
ためであるが、電縫管Ｐの走行速度が一定であれば、速
度の値を固定してもよい。

【００１８】次にＣＰＵ４０は、インターフェース３２
を介してブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃからの信
号をクロック間隔ごとに読み込み、記憶装置４２内に一
時的に記憶したうえ、信号の積算を行う。すなわち、図
４に示すように、時間ｔにおけるブリッジ回路３８Ａ，
３８Ｂ，３８Ｃからの信号をＳ１(t)，Ｓ２(t)，Ｓ３
(t) とした場合、先の遅延時間ｔ１、ｔ２を用いると、
Ｓ１(t)，Ｓ２(t+t1)，Ｓ３(t+t2)は電縫管Ｐの同一箇
所についての信号であるから、これらを合計して積算信
号Ｓ(t)とし、この積算信号Ｓ(t)を記憶装置４２でクロ
ック間隔ごとに順次記憶する。Ｓ(t)＝Ｓ１(t)＋Ｓ２(t
+t1)＋Ｓ３(t+t2)

【００１９】次に、ＣＰＵ４０により規格化信号：｛｜
Ｓ(t)｜−Ｃ｝／Ｂ を計算して規格化処理を行う。この
規格化処理は、積算信号Ｓ(t) の絶対値を、電縫管Ｐの
欠陥を検出したピークの強度が１以上、かつバックグラ
ウンドとなるピークの強度が１未満の数値となるように
規格化するための処理であり、Ｃ，Ｂは正の定数であ
る。これら定数Ｃ，Ｂは、実際に予備測定を行って決定
されるべきであり、Ｃは通常のバックグラウンドの最大
ピーク強度程度の大きさに設定され、定数ＢはＣの値に
応じて、｛｜Ｓ(t)｜−Ｃ｝／Ｂ＞１を満たすように適
宜決定される。

【００２０】次に、ＣＰＵ４０により、規格化信号の数
値をべき数Ｐでべき乗処理し、べき乗処理した信号Ａを
得る。すなわち、Ａは次式で表される。 Ａ(t)＝［｛｜Ｓ(t)｜−Ｃ｝／Ｂ］^P べき数Ｐは１より大きい数値であればよく、本発明では
限定されないが、通常は２とすれば十分である。平方の
計算は簡単であるから高速に行えるし、数値が極端に大
きくならず取り扱いやすいためである。

【００２１】こうしてべき乗処理された信号Ａを予め設
定されている基準値Ｄと比較し、Ａ＞Ｄの関係を満たし
た場合には、渦流探傷機構６の位置からインク吹き付け
機構１８の位置まで電縫管Ｐが移動する時間を計算した
うえ、電縫管Ｐの欠陥部分を含む前後一定長の部分にイ
ンクを吹き付けるように、ＣＰＵ４０がインク吹き付け
機構１８を作動させ、再び図３のフローチャートの処理
を最初から繰り返す。一方、Ａが基準値Ｄよりも小さけ
れば、インク吹き付け機構１８を作動させることなく、
再びフローチャートの最初から処理を繰り返す。

【００２２】ディスプレイ１４は、コンピュータ１０の
処理結果に応じて、その時点の信号波形、欠陥の有無、
電縫管Ｐの走行距離、走行速度などを表示する。また、
プリンタ１６は、記録紙に電縫管Ｐの始端からの現在位
置の距離と信号波形などをグラフとして印刷する。

【００２３】上記構成からなる渦流探傷装置によれば、
ブリッジ回路３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃから得た信号Ｓ
(t) を、電縫管Ｐの欠陥を検出したピークの強度が１以
上、かつバックグラウンドノイズに対応した信号強度が
１未満の数値となるように規格化したうえで、べき乗処
理して、欠陥に対応するピークとノイズに対応したピー
クの差を拡大して欠陥有無の判断を行うので、ＳＮ比を
高めて検出感度を向上しつつ誤動作を低減することが可
能である。

【００２４】また、３つの探傷部３４Ａ，３４Ｂ，３４
Ｃからの信号を、それらの位置に応じた時間差を考慮し
て積算しているので、同じ波形として発生する欠陥対応
ピークの強度が高められる一方、バックグラウンドノイ
ズは相互に山谷がずれた状態で重なるため弱まる。した
がって、この点からもＳＮ比を高めて検出感度を向上し
つつ誤動作を低減することが可能である。

【００２５】さらに、この実施形態の装置では、規格化
に際して、｛｜Ｓ(t)｜−Ｃ｝／Ｂのように信号強度か
ら一定値Ｃを引くことにより、信号の足切りを行ってい
るので、この点からもＳＮ比を高めて検出感度を向上し
つつ誤動作を低減することが可能である。

【００２６】なお、本発明に係る渦流探傷装置は、上述
した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて
適宜構成を変更してよいことは勿論である。例えば、上
記実施形態では、渦流探傷機構６の探傷部が３基であっ
たが、１基、２基、または４基以上であってもよい。た
だし、１基の場合には、積算処理部が不必要になる。

【００２７】また、先の実施形態で使用していたインク
吹き付け機構１８の代わりに、電縫管Ｐの外周面の一部
を変形させる形式のマーク機構を使用してもよい。具体
的には、例えば、コンピュータ１０からの作動信号を受
けると内蔵したアクチュエータにより電縫管Ｐに向けて
ローラを突き出し、電縫管Ｐの外周面の一部を凹ませる
機構が採用できる。このようなマーク機構を使用すれ
ば、インクのように摩擦で落ちるおそれや他を汚すおそ
れが無いという利点を有する。さらに、本発明の渦流探
傷装置は、被検査体の欠陥部にマーキングする以外の用
途に使用することも勿論可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る渦流
探傷装置によれば、被検査体の欠陥に対応するピークの
信号強度が１以上の数値、かつバックグラウンドの信号
強度が１未満の数値となるように規格化したうえで、そ
の値をべき乗処理することにより、欠陥に対応するピー
クとノイズに対応したピークの差を拡大して欠陥有無の
判断を行うので、ＳＮ比を高めて検出感度を向上しつつ
誤動作を低減することが可能である。

【００２９】また、第１番〜第Ｎ番コイルと、これら第
１番〜第Ｎ番コイルのそれぞれのインダクタンス変化に
対応した強度の出力信号をそれぞれ発する第１番〜第Ｎ
番信号検出部と、これら第１番〜第Ｎ番信号検出部から
の被検査体の同一箇所に対する出力信号を積算する積算
処理部とを設けた場合には、同じ波形として発生する欠
陥対応ピークの強度を高めることができる一方、バック
グラウンドノイズは相互に山谷がずれた状態で重ねて弱
めることができる。したがって、この点からもＳＮ比を
高めて検出感度を向上しつつ誤動作を低減することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る渦流探傷装置の一実施形態を示
す側面図である。

【図２】 同装置の渦流探傷機構を示すブロック図であ
る。

【図３】 同渦流探傷機構の動作を示すフローチャート
である。

【図４】 同渦流探傷機構の原理を説明するためのグラ
フである。

【符号の説明】

１ アンコイラ Ｐ 電縫管 ６ 渦流探傷機構 １０ コンピュータ（規格化処理部、べき乗処理部、積
算処理部、判断処理部および時間差計算部） １８ インク吹き付け機構 ２４ 整列巻き装置 ３０ エンコーダ ３２ インターフェース ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ 探傷部 ３６Ａ，３６Ｂ コイル ３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ ブリッジ回路 ４０ ＣＰＵ Ｓ１(t)，Ｓ２(t)，Ｓ３(t) 時間ｔにおける第１番〜
第３番探傷部の信号 Ｓ(t) 時間ｔにおける積算処理した信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体を連続的に走行させる被検査体
   駆動機構と、走行する前記被検査体の近傍に配置され前
   記被検査体によりインダクタンスが変化するコイルと、
   このコイルのインダクタンス変化量に対応する強度の出
   力信号を発する信号検出部と、この信号検出部の出力信
   号を、前記被検査体の欠陥に対応するピークの信号強度
   が１以上の数値、かつバックグラウンドの信号強度が１
   未満の数値となるように規格化する規格化処理部と、規
   格化された信号強度を１より大きなべき数でべき乗する
   べき乗処理部とを具備することを特徴とする渦流探傷装
   置。
2. 【請求項２】 前記べき乗処理部の出力信号の強度を基
   準値と比較し、前記基準値よりも大であったら欠陥が存
   在すると判断する判断処理部をさらに具備することを特
   徴とする請求項１記載の渦流探傷装置。
3. 【請求項３】 前記規格化処理部は、前記信号検出部の
   前記出力信号から一定値を差し引き、さらに一定の係数
   を乗することにより、前記被検査体の傷部に対応するピ
   ークの信号強度が１以上の数値、かつバックグラウンド
   の信号強度が１未満の数値となるように規格化すること
   を特徴とする請求項１または２記載の渦流探傷装置。
4. 【請求項４】 被検査体を連続的に走行させる被検査体
   駆動機構と、走行する前記被検査体の近傍にそれぞれ配
   置され前記被検査体によりインダクタンスが変化する第
   １番〜第Ｎ番コイルと、これら第１番〜第Ｎ番コイルの
   それぞれのインダクタンス変化に対応した強度の出力信
   号をそれぞれ発する第１番〜第Ｎ番信号検出部と、これ
   ら第１番〜第Ｎ番信号検出部からの被検査体の同一箇所
   に対する出力信号を積算する積算処理部と、この積算処
   理部の積算信号を、前記被検査体の傷部に対応するピー
   クの信号強度が１以上の数値、かつバックグラウンドの
   信号強度が１未満の数値となるように規格化する規格化
   処理部と、規格化された信号強度を１より大きなべき数
   でべき乗するべき乗処理部とを具備することを特徴とす
   る渦流探傷装置。
5. 【請求項５】 前記被検出体の走行速度を検出する速度
   検出部と、検出された被検出体の速度と前記第１番〜第
   Ｎ番コイル相互の離間距離とからいずれかのコイルを基
   準とした時間差を計算する時間差計算部とをさらに具備
   し、前記積算処理部は、前記時間差計算部が算出した時
   間差に応じて、第１番〜第Ｎ番信号検出部からの前記被
   検査体の同一箇所に対する出力信号を積算することを特
   徴とする請求項４記載の渦流探傷装置。