JPS62255861A

JPS62255861A - 信号記憶・処理装置

Info

Publication number: JPS62255861A
Application number: JP62094275A
Authority: JP
Inventors: ベングト　フャルマー　トールンブロム
Original assignee: Tornbloms Kvalitetskontroll AB
Current assignee: Tornbloms Kvalitetskontroll AB
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1987-11-07
Also published as: US4819181A; EP0241860A3; SE8601785D0; SE8601785L; EP0241860A2; SE456611B

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】［産業上の利用分野］本発明は、測定物に対し移動可能な少なくとも１個のト
ランスデユー１ｊとこれに関連する電子装置に基づいて
発生ずる信号であって測定物の内外の欠陥などのぶ１１
定物に係る一つ以上の品を表わす１５号を記憶し処理す
るために、少なくとも一つの条件回路と、少なくとも一
つの選択・分配器と、少なくとも二つの信号記憶・処理
回路を含んで成る信号記憶・処理装置に関するものであ
る。

［従来技術とその問題点］非破壊検査（ＮＤＴ）や非破壊測定の分野にＪ３いて、
渦電流利用技術は信号を高速に処理する方向へと発展し
ている。その理由は、表面走査、例えば微細な表面クラ
ックの位置の検出のクラックのりイズや性質を表示する
ことの要求が最近益々高まっているからである。

例えば熱間鋳造ビレットのクラックを検出する場合、半
径１００ｓ程度の円軌道を毎分数千回転する渦電流トラ
ンスデユーサを用いてどレットの表面が走査される。

単位時間あたりのトランスデユーサの表面走査パターン
と共動する大きなビレット表面は信号情報量が非常に増
加し、欠陥信号および欠陥の位置すなわちビレット上の
欠陥のアドレスを詳細に検討する場合において信号の処
理が困難となる。

上記問題を解決するため、前記電流方法では、例えばコ
ンピュータにおけるその後信号処理が追いつくまで簡単
なレジスタを使用して欠陥信号を集める方法が試みられ
ている。

しかし、ビレット表面に多くの欠陥がある場合、上記方
法には使用されるコンピュータのオーバフローやサイク
ルタイムの長さが原因となって欠陥信号の情報が失われ
るという問題があり、これは著しい欠点で、許容し得な
い場合もある。

［発明の目的と構成］本発明の目的は、トランスデユーサによって測定対象物
を走査し、微細な欠陥とその位置を検出することにある
。ここでは、非常に微細な走査パターンを前提にしてお
り、限られた個数のトランスデユーサで走査する場合、
回転式表面トランスデユーサ等を用いてトランスデユー
サを高速で回転させる必要がある。特に、コスト等の理
由から甲−のトランスデユ−サを使ｆｆｌする場合、鋳
造中のビレット表面を走査するためには、工業［］ボッ
ト等の如き適当なトランスデユーザ操作器を用いてトラ
ンスデューサ回転をビレツ１−上で高速に前後運動させ
る必要がある。したがって、高速回転が要求され、それ
に伴って欠陥の見落としや不完全処理を防止するため、
後段の信号処理の高速化し強く要求される。

また本発明の目的は、上記欠点とそれに関連する他の欠
点を解決することにある。本発明による装置は、はぼ円
軌道上を回転するように構成された少なくとも１個のト
ランスデューサが設けられ、重要でない信号を分離する
ために少なくとも一つの条件回路が；ｑけられ、例えば
クラック信号のような連続鋳造工程に悪影響を与える重
要な信号が条ＰＩ　１ｌｉｌ数として独立に並列動作を
行う゛各弦列信号記憶・処理回路に自動的に分配され、
これらの信シシが測定物の注目部分のアドレス情報を含
んでいめことを特徴とする。

本発明は、特定条件を満た１欠陥信号の分離と並列信号
処理との組合せに基づいて信号処理容量を増加させた信
号処理装置とみなすことができる。

このように処理すべき欠陥信号の数を制限し、これらの
信号を並列回路（機能ブロック）で処理することによっ
て信号処理能力および信頼性を増加するものである。

本発明は、例えばいわゆる渦電流法に基づくクラック検
出に利用でき、スウェーデン特許出願第７５０７８５７
−６７号、第８１３３４４−４号、米国特許出願第６２
１．９１６号、日本特許出願第８４５０２１９７号、第
８５０２２７２７号、第８５０２５３７０号、第８６０
００３６３号、スウェーデン特許出願第８５０３８９４
−１号に対する改良されたものとみなすことができる。

スウェーデン特許出願第８５０３８９４−１号に記載の
トランスデユーサの形式はトランスデユーサ設計法の好
適例である。

なお、下記は明１書で使用される述語の定義である。

測定物：例えば、連続鋳造ビレット、金屈板、溶解金属
等欠陥：例えば、クラック、表面クラック、圧延パリ、窪
み、深部欠陥、異物等トランスデユーｌす：例えば、表面検出用渦電流トラン
スデユーサ、複数の搬送波周波数で付勢されるコイル等トランスデユーサ構成：例えば回転トランスデューサ回
転、寸なわら測定物表面上でトランスデユーサコイルを
円運動させるための装置（例えば旋回器）欠陥信号：例えば測定物内外の欠陥の如き測定物の量に
基づき発生する信号欠陥変数：例えば、欠陥の種類、クラックの深さ、クラ
ック位置等吊：例えば、欠陥、変化、寸法等条件：例えば、トランスデユーザ位冒、ビレット上の欠
陥位置等［実施例］以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図にはυｍ／ｌｉｎの速度で移動する連続鋳造ビレ
ット１が示される。ビレット１の表面上で、渦電流式表
面トランスデユーサ２が半径Ｒの円軌道１８を描きなが
らビレット表面と平行に非接触状態で回転する。第１図
のトランスデユーサ２は２箇所２ａと２ｂに示されてい
る。回転軌跡の中心軸１７はビレット１の表面に対して
垂直であり、ビレット１の両側端からの距離はＸとＹで
ある。

この中心軸１７は、例えばトランスデユーサ操作ｌ！横
によって移動させることができ、そうすれば距１ｉ１ｔ
Ｘ、　Ｙは当然に変化する。

距離Ｘ、Ｙはトランスデユーサ構成の座標アドレスを表
わし、例えば中心点Ｐに対するトランスデユーサ２の位
置は、トランスデユーサ機構の座標アドレスに重なった
トランスデユーサ回転アドレスとみなすことができる。

上記座標アドレス・トランスデユーサ回転アドレスの各
アドレスは、トランスデユーサ２の絶対アドレスと呼ば
れるもので、ビレット表面上の適切な点を示す。

トランスデユーサ構成の座標アドレス２５は位置トラン
スデユーサ１４によって得られ、トランスデユーサ回転
アドレス２４は、例えばトランスデユー勺構成の中心軸
に設置された角度トランスデユーサを備える位置トラン
スデユーサ９によって得られる。絶対アドレス１９は計
ｆ［１５において各アドレス信＠２４．２５から算出さ
れる。

トランスデユーサ２からの信号は回路要素４゜５．６に
供給される。これらの回路要素は、それぞれ従来の増幅
器、検波器、フィルタである。フィルタ６の出力には、
多量の信号情報、例えば回転中のトランスデユーサ２が
通過した表面のすべての欠陥３に関する信号など、測定
対象物の表面から得られる信号が含まれる。ビレット表
面上のＰ点を中心にしてトランスデユーサ機構が高速で
回転移動する場合、信号２６の情報用が非常に多くなっ
て取扱い不能になることがある。

測定物、すなわちビレット１はまだ最終製品ではなく、
例えば圧延工程等の如き萌段階にあり、すべての欠陥が
復続の工程に対して不都合になるとは限らない。したが
って、比較釣書にならない欠陥を示す信号、つまり後続
の信号処理や位置決めに影響のない信号は、一つ以上の
条件関数を持つ条件回路７において除去される。無害な
欠陥の例としては、振動マークや細片などがある。もう
一つの例としては、欠陥の局部研磨を予定している場合
である。この場合には、最も深い欠陥、例えば表面の四
分円等の問題部分のクラックに、研磨機の精度に応じた
マークを付ければ良い。

本発明によれば、条件回路７は、例えば各平行ブヤンネ
ルの一部として装置内の弛の箇所に設置することができ
る。しかし、その基本的効果は同じである。同様に、他
の機能ブロックの位置関係も本発明の範囲内で変更可能
である。

条件回路７は、ソーティング条件１６、例えば問題とな
るビレットでの合金に起因する欠陥の特性によって変更
され得る条件に基づいてｉ！＋ｌＩ御される。このソー
ティング条件は、例えば下記のものを含む。

一信号周波数一信号振幅一周波数スベクトル一パルス密度一信目アビアランス（Ｓｉｏｎａｌ　ａｐｐｅａｒａｎ
ｃｅ　）条件回路７による分離の結果として、一連の選
択された信号２７が条件回路７から出力され、この信号
は選択・分配器８に供給される。例えば第１図のスイッ
チ４０が第２の位置にある場合、角度コードを含む信号
２４が位置トランスデユーサ９からデコーダ２８に供給
され、このデコーダ２８によって選択・分配器８が制御
される。信号２９には、その時トランスデユーサ９が属
する四分円に関する情報等が含まれる。このようにして
、信号２７は選択・分配器８から信号記憶用並列中間メ
モリ１０．１１．１２．１３に分配され、これらのメモ
リには、トランスデユーサの１回転ごとに得られる各四
分円に関する信号が記憶される。

この場合、信号３０．３１，３２．３３は、トランスデ
ユーサ２の各四分の一回転から得られた選択信号の記憶
値を表ねり。

これらの信号は、例えば、後段に設けられたコンピュー
タ３４によって、ＸＹアドレス情報とともに再処理され
ることもある。スピードが要求される場合には信号３０
，３１，３２．３３にアドレス情報を付加すると有利な
ことがあり、この操作は信号処理回路２０．２１，２２
．２３において行われる。

したがって、信号△、Ｂ、Ｃ，Ｄには、分類別の「危険
］な欠陥信号のほか、欠陥信号の発生点に関するアドレ
ス情報も含まれる。

第１図から明らかなように、選択・分配器８はスイッチ
４０の選択に応じて、いくつかの異なる方法で制御する
ことができる。第１図に示すスイッチ４０の位質すなわ
ちスイッチ４００位置１では、選択・分配器８は、トラ
ンスデユーサ変数、例えば欠陥の種類や深さレベルによ
って制御される。スイッチ４ｏの第２位置では、選択・
分配器８は回転軌跡に関係するトランスデユーサ２の位
置によって制御される。また、第３位置では、選択・分
配器８は測定物１に対するトランスデユーサ２の位置す
なわちアドレスによって制御される。

第４位置では選択・分配器８は、各平行チＡ７ンネルの
メモリ状態の１更数として、すなわち何れかのチャンネ
ルの空メモリの有無によって制御される。

上記の各制御モード（または条件モード）の選定は、最
終測定結果の使用目的によって異なる。

信号２４による選択・分配器８の代替的−１するり方法
として、例えば第２位置で、信号１９を利用して欠陥信
号２７を分配したり、また、第３位置で、測定物１に対
するトランスデユーサ２の位置の関数として分配を行う
ことも可能である。その場合、平行チャンネルすなわち
出力Ａ−Ｄの数は多（なる。

このようにすれば、ビレット表面の同一点について異な
るトランスデユーサ回転数で１９られる各欠陥信号が、
例えば集積部分を介して比較的簡単に集合的に記憶され
、ビレット１の各点または各部分に関する信号平均値が
得られる。その結果、測定精度が改善される。

出力△、Ｂ、Ｃ，Ｄは各メモリに供給され、各メモリは
、ビレット表面で適切に選択された部分に関する平均値
を順々に受は取る。

場合によっては、この平均値をブロック２０〜２３にお
いて発生させることも可能である。

ビレット表面の同一部分に関して別々の状況で情報が得
られる場合において、上述の平均値を発生させることお
よび他の同様な信号処理動作を実行することに必要な最
も重要な条件は、欠陥についてのアドレス情報が早急に
提供されることである。

これを簡単に行うためには、高速にハードウェア的に発
生するアドレス情報と高速な信号処理とが必要であり、
中間信号の並列記憶および関連の信号処理が重要な部分
を占める。

また、後段のコンピュータ３４には高度な礪能を要求す
るわけではないので、従来のコンピュータを使用するこ
とができる。

欠陥の位置、方向を決定するためには、トランスデユー
サが非常に高速で回転する必要がある。

なぜならば、この高速回転によって、トランスデユーサ
°とクラックとの間でｖ？、なる交差角度による交差回
数が増加し、それだり情報部が増加するからである。

回転数が十分に高い場合は、同様の理由によって異なる
種類の欠陥を検出、分類することができ、欠陥の方向を
計ｐすることができる。しかし、回転数が高いと、欠陥
信号の幅が短くなり、１１ＩＩＳ以下になることもある
。したがって、補助的なハードウェアを導入しない限り
、実際には］ンピュータによる直接的な信号処理が不可
能である。そのために、中間メモリ１０．１１．１２．
１３が使用される。これらは整流器とコンデンサを備え
たアナログメモリであって、コンデンサは整流器を介し
て欠陥信号のピーク値に充電される。

しかし、場合によっては、中間メモリをディジタル的に
構成しても差しつかえない。

第２図はビレット１上におけるトランスデユーサ２のコ
イルとその回転軌跡を示している。渦電流測定の場合、
欠陥に対する感度は通常トランスデユーサがクラックと
直角に交差するときに最大になる。逆に、トランスデユ
ーサとクラックの交差角度が４５度以下になると感度は
著しく低下する。したがって、第２図の例では、横方向
のクラッチＴに対する感度は四分円（Ｉ＞および（Ｉｔ
）（斜線部分）で最大になり、長手方向クラックしに対
する感度は四分円（Ｉｔ）および（ＩＶ）で最大になる
。これは、横方向と長手方向のクラックを区別したい場
合に、選択・分配器８の第２位置を選択することが有利
である理由の一つである。

中間メモリ１０〜１３に含まれる記憶用コンデンサから
のアナログ信号をディジタル信号に変換するためのＡ／
Ｄコンバータを信号処理回路２０゜２１．２２．２３内
に設けることが可能である。

これらのＡ／Ｄコンバータによる信号変換の実行は、並
列信号処理を通して行われる。

また付加される高度な並列信号処理ごとに信号処理回路
がそれぞれ１個のマイクロコンピュータを設けることも
可能である。

また、マイクロコンピュータを上位コンピュータ３４に
よる［ハンドシェーキング処理」の一部として構成し、
上位コンピュータ３４による欠陥４３号受信持ち時間中
はレジスタとして同様に動作させることも可能である。

トランスデユーサの回転速度を３，０００ｒ、　ｐ、　
ｎ＋、、すなわち５０　ｒ、＋１．Ｓ、とじた場合、一
回転の時間は１．０００１５０＝２０ｗ＋ｓになる。

ソーディング条件１６が四分円について最大欠陥信号／
欠陥を選択するならば、信号出力Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄは３／４×２０ＩＩＩＳ以上、すなわち１５ＩＩ
ＩＳ以上の期間に測定された値を示す。したがって、後
段のコンピュータ３４における信号出力Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄに圓する信号処理時間は１５ｗ１Ｓ以上である。

この時間は各出力あたりに換算すれば１５／４ｍｓ。

すなわち３．７５１Ｓ以上であり。０．１〜０．５１１
ＩＳ程度の欠陥信号のパルス幅と比較し簡単に信号処理
を行える。

もし、各出力あたり一つのコンピュータによる動作を選
択するならば、各コンピュータの許容処理時間はｉ５＋
＋＋ｓ以上になるため、さらに有利になる。

最深部欠陥の検出以外に、ビレット表面全体の外観を検
査する必要があることが多い。このような情報を得るた
めには、選択された単位表面（例えば四分円）あたりの
欠陥ＩＳ号／欠陥数や欠陥のサイズ、方向、分類を単独
またはそれらの組合せにしたがって、いわゆる質コード
を計算する方法がある。

質コードは例えば、ビレット表面の全体または部分の質
を表わす数字として表示することができる。

本発明によって信号処理能力が増大し、その結果として
欠陥の位置決め精度が高まるため、コンピュータ３４の
利用により、可視表示装置やプリンタ等の指示装置を介
してビレットの全体または一部を再生することが可能に
なる。

この再生表示には目盛りを付けることができ、例えば、
ビレット表面上の２００Ｘ２００ｍの面積に等しい区分
に分割することができる。

この各表示区分の中で、例えば最深欠陥の深さが数字コ
ード等によって表示される。

そして、例えば欠陥の研磨処理が必要な場合に、その情
報は仙磨機作業省によって利用される。

この情報に相当するコンピュータ内のデータも当然、次
工程に悪影響を及ぼす欠陥を除去する装置を自動制御す
るために使用可能である。

本発明はハードウェアおよ”びソフトウェアの利用にＪ
：り実現可能である。しかし、本発明を全面的なハード
・シェア手段に利用する場合は、例えば、中間メモリ１
０〜１３が必要である。

本発明は特許請求の範囲内において種々変更が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る信号記憶・処理装置の回路を原理
的に示す図、第２図は四分円の方向を付けた実施例を示す図である。［符号の説明］１・・・ビレット２・・・トランスデユーサ７・・・条件回路８・・・選択・分配器９・・・位置トランスデユーサ１０．１１，１２．１３・・・中間メモリ１４・・・位
置トランスデユーサ１５・・・計ｐ器１６・・・ソーティング条件２０．２１，２２．２３・・・信号処理回路３４・・・
コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）測定物（１）に対して移動可能な少なくとも１個
のトランスデューサ（２）とこれに関連する電子装置（
４）、（５）、（６）を介して発生し、測定物の欠陥（
３）などの一つ以上の量から導かれる信号を記憶・処理
するために、少なくとち一つの条件回路（７）と、少な
くとも一つの選択・分配器（８）と、少なくとも二つの
並列信号記憶・処理回路を有する装置において、少なくとも１個のトランスデューサがほぼ円軌道（１８
）を描きながら回転し、あまり重要でない信号を分離す
るために少なくとも一つの条件回路が用いられ、重要な
信号、例えばクラック信号のような連続鋳造工程に悪影
響を与える信号が条件関数として独立に並列動作する各
並列信号記憶・処理回路（１０〜１３および２０〜２３
）に自動的に分配され、これら重要な信号が測定物の注
目部分のアドレス情報を自動的に含むように構成されて
いることを特徴とする信号記憶・処理装置。
（２）特許請求の範囲第１項において、各欠陥信号に含
まれるアドレス情報が、トランスデューサ構成の位置（
Ｘ、Ｙ）と、前記位置に重畳されるトランスデューサ回
転の位置との関数、例えば和として計算されることを特
徴とする信号記憶・処理装置。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、ト
ランスデューサの回転する円軌道が例えば四つの区分に
分割され、そして所定条件を満たす区分ごとの欠陥信号
、例えば最大欠陥信号が後段の信号記憶回路や信号処理
回路に供給されることを特徴とする信号記憶・処理装置
。
（４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかにお
いて、少なくとも二つの異種欠陥、例えば縦横方向の表
面クラックが、トランスデューサ回転域内の異なる部分
、例えば四分円に関する信号の関数として分離、画定さ
れることを特徴とする信号記憶・処理装置。
（５）特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかにお
いて、重畳されたトランスデューサ回転位置が、回転ト
ランスデューサに取り付けられたホトセルやコード板等
の位置トランスデューサ（９）を用いて直接的または間
接的に計算されることを特徴とする信号記憶・処理装置
。
（６）特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかにお
いて、欠陥信号が各並列チャンネルの有効なメモリ容量
に応じて配分されることを特徴とする信号記憶・処理装
置。
（７）特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかにお
いて、トランスデューサの各回転時に測定物の同一箇所
から発生する欠陥信号が記憶されたり、あるいは、相関
法等によつて信号処理され、何らかの形式で統計的平均
値が得られることにより、欠陥信号情報の信頼性が高く
なることを特徴とする信号記憶・処理装置。