JPWO2019045028A1 - 非破壊検査方法及び非破壊検査装置 - Google Patents

Abstract

試料に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定して試料の異常箇所を検出するにあたり、異常箇所に起因する微弱磁場変化を効果的に強調し、精度よく異常箇所を検出する。試料１に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定して試料の異常箇所１４を検出する非破壊検査方法において、試料内の主電流が流れる方向１３に対し平行な方向Ｙについて２次元磁場分布の空間差分をとった２次元空間差分分布を算出する。空間差分をとる磁場成分は、主電流が流れる方向に対し垂直な方向Ｘの磁場成分とする。

Description

本発明は、非破壊検査方法及び非破壊検査装置に関する。

非破壊検査の分野において試料から発生する磁場分布を測定する磁場分布測定装置が知られている。また、測定された磁場分布から異常箇所を特定するために磁場分布データを空間差分処理する方法が知られている。
特許文献１では、コンクリートに埋設される鉄筋の非破壊検査で、鉄筋の長手方向に沿って自然磁界による磁束密度を測定し、鉄筋の長手方向について測定値の微分値を算出することで、異常箇所を検出しようとする。
特許文献２では、人体頭部等を対象に２つの２次元センサーアレイを、それらの配置面の法線方向に離して配置することで３次元磁場分布を得て、その法線方向について微分値を取得する。

特開２００５−３５１６２６号公報 特許第５６２６６７８号公報

しかし、特許文献１に記載の発明においては、自然磁界を対象とするので主たる電流方向は存在せず、主たる電流方向に基づき特定される方向についての空間差分が得られない。また特許文献１に記載の発明においては、磁場分布も１次元であるから、２次元磁場分布における空間差分が得られない。
特許文献２に記載の発明においては、人体頭部等を対象にするので主たる電流方向は存在せず、主たる電流方向に基づき特定される方向についての空間差分が得られない。また特許文献２に記載の発明においては、２次元センサーアレイの配置面の法線方向に差分を算出するから、２以上の２次元センサーアレイによる３次元磁場分布が必要であり、対象物に対向する２次元磁場分布における空間差分が得られない。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、試料に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定して試料の異常箇所を検出するにあたり、当該２次元磁場分布について空間差分をとる方向を主たる電流方向に基づき特定することにより、異常箇所に起因する微弱磁場変化を効果的に強調し、精度よく異常箇所を検出することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、試料に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定して試料の異常箇所を検出する非破壊検査方法において、
試料内の主電流が流れる方向に対し平行な方向について前記２次元磁場分布の空間差分をとった２次元空間差分分布を算出する非破壊検査方法である。

請求項２記載の発明は、前記空間差分をとる磁場成分は、前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分である請求項１に記載の非破壊検査方法である。

請求項３記載の発明は、前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分を対象に、主電流が流れる方向に対し平行な方向について空間差分をとって算出できる２次元空間差分分布を、電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布というとき、
電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流垂直成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布の順で優先順位が高いとして、
前記優先順位が高い順で前記２次元空間差分分布を評価し、試料の異常箇所の有無、位置の特定を行う請求項１又は請求項２に記載の非破壊検査方法である。

請求項４記載の発明は、前記２次元磁場分布に基づき前記主電流が流れる方向を決定する請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法である。

請求項５記載の発明は、一のロットの最初の試料の前記２次元磁場分布に基づき、同試料及び同ロットの他の試料の前記主電流が流れる方向を決定する請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法である。

請求項６記載の発明は、磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを用い、前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーの同期した磁気検出により、前記２次元磁場分布を取得する請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法である。

請求項７記載の発明は、磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを用いて、
まず試料の検査対象全域を対象に前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーから一又は複数個置きに検出信号を取得することで空間分解能の粗い２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の粗い２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の存在が疑われる領域を限定し、
次いで前記疑われる領域を対象に前記空間分解能の細かい２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の細かい２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の有無、位置の特定を行う請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法である。

請求項８記載の発明は、空間周波数フィルターをかけて、異常箇所の磁場変化から分離して試料の電極付近の磁場分布を取り除いた前記２次元空間差分分布を算出する請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法である。

請求項９記載の発明は、異常箇所が検出できた試料に対し、当該異常箇所にマーキングを行い、当該異常箇所の位置を後の検査で認識できるようにする請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法である。

請求項１０記載の発明は、試料の異常箇所を検出するために当該試料に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定する非破壊検査装置において、
試料内の主電流が流れる方向に対し平行な方向について前記２次元磁場分布の空間差分をとった２次元空間差分分布を算出する制御装置を有する非破壊検査装置である。

請求項１１記載の発明は、前記空間差分をとる磁場成分は、前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分である請求項１０に記載の非破壊検査装置である。

請求項１２記載の発明は、前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分を対象に、主電流が流れる方向に対し平行な方向について空間差分をとって算出できる２次元空間差分分布を、電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布というとき、
電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流垂直成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布の順で優先順位が高いとして、
前記制御装置は、前記優先順位が高い順で前記２次元空間差分分布を表示するか又は、前記優先順位が高い順で前記２次元空間差分分布を対象にして、試料の異常箇所の検出処理を実行する請求項１０又は請求項１１に記載の非破壊検査装置である。

請求項１３記載の発明は、前記制御装置は、前記２次元磁場分布に基づき前記主電流が流れる方向を決定する請求項１０から請求項１２のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置である。

請求項１４記載の発明は、磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを備え、前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーの同期した磁気検出により、前記２次元磁場分布を取得する請求項１０から請求項１３のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置である。

請求項１５記載の発明は、磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを備え、
前記制御装置は、
まず試料の検査対象全域を対象に前記前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーから一又は複数個置きに検出信号を取得することで空間分解能の粗い２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の粗い２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の存在が疑われる領域を限定し、
次いで前記疑われる領域を対象に前記空間分解能の細かい２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の細かい２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の検出処理を実行する請求項１０から請求項１４のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置である。

請求項１６記載の発明は、前記制御装置は、空間周波数フィルターをかけて、異常箇所の磁場変化から分離して試料の電極付近の磁場分布を取り除いた前記２次元空間差分分布を算出する請求項１０から請求項１５のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置である。

請求項１７記載の発明は、マーキング装置を備え、
前記制御装置は、前記マーキング装置を制御して、異常箇所が検出できた試料に対し、当該異常箇所にマーキングを行い、当該異常箇所の位置を後の検査で認識できるようにする請求項１０から請求項１６のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置である。

本発明によれば、試料に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定して試料の異常箇所を検出するにあたり、当該２次元磁場分布について空間差分をとる方向を主たる電流方向に基づき特定することにより、異常箇所に起因する微弱磁場変化を効果的に強調し、精度よく異常箇所を検出することができる。

一例の試料の平面図である。 図１Ａの試料の磁場方向を示した平面図である。 図１Ａの試料の電極部分の縦断面図である。 他の一例の試料の平面図である。 図２Ａの試料の電極部分の縦断面図である。 他の一例の試料の平面図である。 図３Ａの試料の電極部分の縦断面図である。 本発明の一実施形態で用いる非破壊検査装置の構成ブロック図である。 本発明の一実施形態で測定したＸ磁場成分の２次元磁場分布を示す図であり、全体図を示す。 図５Ａの部分拡大図を示す。 本発明の一実施形態で算出したＸ磁場成分のＸ方向の差分をとった２次元空間差分分布を示す図であり、は全体図を示す。 図６Ａの部分拡大図を示す。 本発明の一実施形態で算出したＸ磁場成分のＹ方向の差分をとった２次元空間差分分布を示す図であり、全体図を示す。 図７Ａの部分拡大図を示す。 本発明の一実施形態で算出したＹ磁場成分の２次元磁場分布を示す図であり、全体図を示す。 図８Ａの部分拡大図を示す。 本発明の一実施形態で算出したＹ磁場成分のＸ方向の差分をとった２次元空間差分分布を示す図であり、全体図を示す。 図９Ａの部分拡大図を示す。 本発明の一実施形態で算出したＹ磁場成分のＹ方向の差分をとった２次元空間差分分布を示す図であり、全体図を示す。 図１０Ａの部分拡大図を示す。 図５から図１０の各分布から異常箇所を通る断面を切り取った一次元分布のグラフであり、異常がある場合のグラフである。 図１１Ａのうち異常箇所の座標における値を記載したものである。 図５から図１０の各分布から異常箇所を通る断面を切り取った一次元分布のグラフであり、異常がない場合のグラフである。 本発明の一実施形態に係る非破壊検査の処理の一例を示すフローチャートである。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１又は図２、図３に示す試料１を測定対象とする。試料１は、薄型のリチウムイオン電池であり、ＸＹ平面上に広く、ＸＹ平面に垂直なＺ方向に薄く形成されており、＋極１１、及び−極１２を有する。図１に示す試料１は、Ｙ方向の両端に＋極１１と−極１２を互いにＺ方向にギャップを設けて有し、図２に示す試料１は、Ｙ方向の一端に＋極１１及び−極１２を互いにＸ方向及びＺ方向にギャップを設けて有し、図３に示す試料１は、Ｙ方向の一端に＋極１１及び−極１２を互いにＺ方向にギャップを設けて有する。それぞれで、試料内の主電流が流れる方向１３が図示するように異なる。

図４に本実施形態で用いる一例の非破壊検査装置２の構成ブロック図を示す。非破壊検査装置２は、磁気センサー２１を２次元に配列させた２次元センサーアレイ２２と、各磁気センサー２１の検出値をデジタル変換するとともに２次元センサーアレイ２２の２次元座標上の各磁気センサー２１の位置情報と同検出値とを対応させた形式のデータを生成するデータ生成部２３と、制御装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２４のほか、ＲＯＭ（Read Only Memory）２５、ＲＡＭ（Random access memory）２６，表示部２７、操作部２８、通信インターフェース２９等を備える。

試料１のＸ・Ｙ・Ｚ方向と２次元センサーアレイ２２のＸ・Ｙ・Ｚ方向を合せて、試料１に対し２次元センサーアレイ２２をＺ方向に近接配置した上で、試料１に電流を流して発生する２次元磁場分布を２次元センサーアレイ２２を介して測定する。
図１に示す試料１を参照する。試料１に異常箇所１４があると、異常箇所１４に局所的な電流が流れ、微弱な磁場を発生させる。通常の＋極１１から−極１２への主電流が−Ｙ方向（方向１３）に流れ、発生する磁場はビオ・サバールの法則よりＸ・Ｚ成分を有する周回磁場（図中においてＹ軸回りのループ状に示す）となる。
異常箇所１４での磁場はＺ方向への局所的な電流よりＸ・Ｙ成分を有する周回磁場（図中においてＺ軸回りのサークル状に示す）となって発生する。磁場強度は重ねあわせより、ＸＹ平面にて２次元磁場分布を取得すると主電流に起因するＸ、Ｚ成分の大きな磁場と異常箇所１４に流れる微弱な電流を起因とするＸ・Ｙ成分の小さな磁場が合わさった信号となる。

異常箇所１４の磁場分布を取得するためには主電流が起因となる磁場分布をできるだけ取り除いて評価したい。図１に示す試料１の構成ではＸ・Ｚ成分に大きな磁場を有し、周回形状をしているためＸ成分はＸ方向に強度が変化した分布となる。異常箇所１４の磁場分布変化を検出するには背景となる主電流起因の磁場をキャンセルしたいが、空間差分を取る場合、Ｘ方向に差分をとるよりもＹ方向に差分を取る方が背景分布の変化が少なく、より精度よく磁場変化を取得することが可能となる。
また、異常箇所１４から発生する磁場成分はＸ成分かＹ成分が主となるが、差分をＹ方向でとる場合はＸ成分のほうが差分による変化の強調の効果が高かった。
以上より、図１に示す試料１では主電流がＹ方向であるため、２次元磁場分布をＸ磁場成分で取得し、Ｙ方向の差分を算出することが最も異常箇所１４の磁場変化を強調することができ、精度よく異常箇所１４のＸＹ座標を推定することが可能となる。

非破壊検査装置２は、２次元磁場分布を測定し、さらに２次元磁場分布から以下の２次元空間差分分布を算出する。
具体的な測定結果の一例を図５から図１１に示す。
図１に示す試料１を対象に測定した結果として、Ｘ磁場成分の２次元磁場分布を図５に、Ｘ磁場成分のＸ方向の差分をとった２次元空間差分分布を図６に、Ｘ磁場成分のＹ方向の差分をとった２次元空間差分分布を図７に、Ｙ磁場成分の２次元磁場分布を図８に、Ｙ磁場成分のＸ方向の差分をとった２次元空間差分分布を図９に、Ｙ磁場成分のＹ方向の差分をとった２次元空間差分分布を図１０に示す。

図５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａ，９Ａ，１０Ａを参照すると中央右寄りにリーク箇所があり、図５Ｂ，６Ｂ，７Ｂ，８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂに拡大図を示す。これらの分布図を参照すると、Ｘ成分やＹ成分のデータからもリーク位置は検出できるが、差分を取ったグラフのほうがより鮮明に位置を特定できる。
各差分の中ではＸ磁場成分のＹ方向の差分、Ｙ磁場成分のＹ方向の差分が先の説明のより主電流に平行な方向１３の差分であることより差が大きくなっている。Ｘ磁場成分のＸ方向の差分、Ｙ磁場成分のＸ方向の差分でも特定は可能である。それぞれの差分の相対的な差を図１１にブラフと表で示す。（Ｘ磁場成分のＹ方向の差分）＞（Ｙ磁場成分のＹ方向の差分）＞＞（Ｘ磁場成分のＸ方向の差分）＞（Ｙ磁場成分のＸ方向の差分）の順に検出しやすい。差分にて評価する場合はなるべく差が大きくなるような組合せより換算し評価する方が有利となる。
図１１Ａ，Ｃは、図５から図１０の各分布から異常箇所を通る断面を切り取った一次元分布のグラフであり、図１１Ａは異常がある場合のグラフ、図１１Ｂはそのうち異常箇所の座標Ｅにおける値を記載したものであり、図１１Ｃは異常がない場合のグラフである。
特に図１１Ｂの表を参照すればわかるように、上述した順序に従って異常箇所の空間差分が大きい。

Ｘ磁場成分のＹ方向の差分が最も異常箇所強調の効果が高いが、他の組合せでも差分による異常箇所強調効果はあるため、（Ｘ磁場成分のＹ方向の差分）、（Ｙ磁場成分のＹ方向の差分）、（Ｘ磁場成分のＸ方向の差分）、（Ｙ磁場成分のＸ方向の差分）の順で優先順位が高いとして、優先順位が高い順で２次元空間差分分布を評価し、試料の異常箇所の有無、位置の特定を行うことが好ましい。
そのために非破壊検査装置２のＣＰＵ２４は、優先順位が高い順で２次元空間差分分布を表示部２７に表示する。例えば、最初に（Ｘ磁場成分のＹ方向の差分）の分布を表示し、操作部２８を介したユーザーからの要求に従い次に優先順位が高い分布を表示するという形態で実施する。
又は非破壊検査装置２自身が試料の異常箇所の有無、位置の特定を行うならば、非破壊検査装置２のＣＰＵ２４は、優先順位が高い順で２次元空間差分分布を対象にして、試料１の異常箇所の検出処理を実行する。例えば、最初に（Ｘ磁場成分のＹ方向の差分）の分布を対象に複数のレベルの閾値処理にて異常箇所の有無を一定の信頼性をもって判断できた場合はこれにて終了し、その他の場合は次に優先順位が高い分布を対象に同様の処理をする形態で実施する。異常箇所の有無がはっきり判断できた場合は、以降の処理を省くことで短時間に処理でき、異常箇所が顕在化しやすい優先順位が高い順で処理するので判断の信頼性も確保できる。

本発明を実施するには、試料に流れる主たる電流の方向１３を決定する必要があるが、まずＣＵ２４は試料１の検査対象全域を対象に２次元センサーアレイ２２に属する磁気センサー２１から一又は複数個置きに検出信号を取得することで空間分解能の粗いＸ・Ｙ磁場成分の２次元磁場分布を短時間で取得し、取得した２次元磁場分布に基づき主たる方向を決定する。上記ビオ・サバールの法則によるからである。

一度方向を決定できたら同一ロットサンプルでは主電流の方向１３はほぼ同じと考えられるので全てのサンプルにて主電流の方向を決定するための測定を行わず最初の測定で代表させることもできる。すなわち、一のロットの最初の試料の２次元磁場分布に基づき、同試料及び同ロットの他の試料すべての主電流が流れる方向を決定する。これにより、大幅な測定時間の短縮ができる。

２次元磁気分布を取得するには磁気センサーを走査させてもよいし、１次元磁気センサーアレイを１方向に走査させてもよいが、本実施形態のように２次元磁気センサーアレイにて一度に取得すると測定時間を大幅に短縮させることができる。その際、２次元磁気センサーアレイのデータ取得タイミングがバラバラであるとそれぞれの磁気センサー２１での磁場信号の振幅の位相がずれ正確な評価ができない場合があるため、取得タイミングは同一で行う。すなわち、２次元センサーアレイ２２に属する磁気センサー２１の同期した磁気検出により、２次元磁場分布を取得する。これにより、上記位相がずれを解消することが可能となる。

また、異常箇所１４の検知のための処理のさらなる時間短縮のため、まずＣＵ２４は試料１の検査対象全域を対象に２次元センサーアレイ２２に属する磁気センサー２１から一又は複数個置きに検出信号を取得することで空間分解能の粗い２次元磁場分布を取得し、試料の異常箇所の存在が疑われる領域を限定する。
次いでＣＵ２４は前記疑われる領域を対象に空間分解能の細かい２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の細かい２次元磁場分布に基づき、試料１の異常箇所の検出処理を実行する。これにより試料１の検査対象全域を対象に空間分解能の細かい２次元磁場分布を取得することなく、短時間で空間分解能の高い異常検知を行うことができる。
表示部２７に２次元空間差分分布を表示することで、ユーザーに試料の異常箇所の存在が疑われる領域を判断させ、操作部２８を介したユーザーからの入力により同領域をＣＵ２４が認識し、同領域を対象に空間分解能の細かい２次元磁場分布を取得して表示部２７に表示することでも、短時間に異常箇所の探索が可能である。

図１２のフローチャートを参照して処理の一例につき説明する。
図１２に示すように最初に全域からＸＹ空間分解能の粗いＸ・Ｙ磁場成分の２次元磁場分布を取得し（ステップＳ１）、主電流の方向を決定する（ステップＳ２）。ここでは、主電流の方向をＹ方向に決定したとする。ステップＳ１で取得した粗い２次元磁場分布のうちＸ磁場成分のものをさらに利用し、Ｙ方向についての空間差分に換算後に異常箇所１４の存在が疑われるＸＹ座標を粗いＸＹ空間分解能で選定する（ステップＳ３，Ｓ４）。
選定されたＸＹ座標を中心とした局所領域に対し、細かいＸＹ空間分解能でＸ磁場成分の２次元磁場分布を取得し（ステップＳ５）、これをＹ方向空間差分に変換し（ステップＳ６）、異常箇所１４をより高いＸＹ空間分解能にて特定する（ステップＳ７）。

以上のように２次元磁場分布を取得し背景効果を除くことを目的として空間差分への換算を行うが、＋極１１、−極１２付近は電極起因の強い磁場変化が発生し、異常箇所１４の磁場変化を見つけにくくする。ただし、電極のサイズは異常箇所１４のサイズよりもオーダーが大きいため、取得している２次元磁場分布に空間周波数フィルターをほどこすことでおおきな空間周波数の影響を取り除き、電極起因の磁場変化を取り除くことができる。したがって、好ましくはＣＰＵ２４は、空間周波数フィルターをかけて、異常箇所の磁場変化から分離して試料１の電極１１，１２付近の磁場分布を取り除いた２次元空間差分分布を算出する。

以上の処理の結果、異常箇所１４が検出できた試料１に対し、異常箇所１４にマーキングを行い、異常箇所１４の位置を後の検査（例えばＸ線装置、カメラ、断面測定など）で認識できるようにする。これにより、共通箇所について多角的な検査が容易である。そのために、非破壊検査装置２は、２次元センサ―アレイ２２が配置されるＸＹ範囲（この範囲に対向して試料１配置される）を画像形成領域としたインクジェットプリンター２０をマーキング装置として備え、インクジェットプリンター２０を制御して上記マーキングを行う。

（まとめ）
以上説明したように、２次元磁場分布から主電流から発生する磁場分布を空間差分にてキャンセルして異常箇所の磁場変化を強調させたいが、主電流から発生する磁場分布は電流方向に対して垂直成分が多く（ビオ・サバールの法則）なり、主電流方向に対し平行な差分のほうが小さいため、異常箇所の磁場変化を強調させやすい。
上述したように異常箇所の局所的な電流方向は試料に主に流れる電流とは垂直方向が多いため、発生しやすい磁場成分は２次元分布を取得する平面に平行な２つの成分であるが、差分を主電流と平行に取得する場合は差分を取得する方向に対し垂直な磁場成分がさらに望ましい。
上述したように異常箇所から発生する磁場成分は２つあり、差分方向も２つあるが、上記組合せが最も効果が高い。他の組み合わせでも信号強調効果はあるので効果の順に、信号差分処理を行い、異常箇所の信号が顕著に現れる組合せの後で選択的に利用してもよい。
主電流の流れる方向は試料が固有に持っているものであるが、上述したように２方向の成分の２次元磁場分布を測定することで決定することができる。
上述したように同ロットサンプルの場合は主に流れる電流は概ねすべて同じと考えられるため、最初の１つのみ電流方向を決定させる測定を実施し、その後の磁場分布の差分換算にはすでに決定した電流方向を用いることで測定の簡素化・時間短縮を図れる。
２次元磁場部分の測定に用いるセンサーユニットは、上記実施形態のように２次元センサ―アレイが好ましく、磁気センサーを同期させてデータを取得することで容易に空間差分に換算することができる。
上述したように２次元センサーアレイでの磁場分布測定を最初は全体の粗いデータで取得し、異常箇所をおおよそ限定後に、その限定箇所の分布を細かく取得することで時間短縮して精度よく異常箇所の座標を検出できる。
上述したように電極からは特有の磁場分布が発生することが多く、異常箇所からの微弱磁場変化を検出しにくくしているが、空間分解能が違うので空間的なローパスフィルターを測定磁場分布に処理することで電極の影響を取り除いて異常箇所からの微弱磁場を検出しやすくすることができる。
上述したように検出できた試料の異常箇所にマーキングを行うことで、後の装置（例えばＸ線装置、カメラ、断面測定など）にてマーキング位置を中心におおよその位置を検出しながら異なる検査装置にて詳細測定が効率的に可能となる。

本発明は、リチウムイオン電池等の非破壊検査方法及び非破壊検査装置に利用することができる。

１ 試料
２ 非破壊検査装置
１１ ＋極
１２ −極
１３ 主電流が流れる方向
１４ 異常箇所
２１ 磁気センサー
２２ ２次元センサーアレイ

Claims (17)

1. 試料に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定して試料の異常箇所を検出する非破壊検査方法において、
   試料内の主電流が流れる方向に対し平行な方向について前記２次元磁場分布の空間差分をとった２次元空間差分分布を算出する非破壊検査方法。
2. 前記空間差分をとる磁場成分は、前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分である請求項１に記載の非破壊検査方法。
3. 前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分を対象に、主電流が流れる方向に対し平行な方向について空間差分をとって算出できる２次元空間差分分布を、電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布というとき、
   電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流垂直成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布の順で優先順位が高いとして、
   前記優先順位が高い順で前記２次元空間差分分布を評価し、試料の異常箇所の有無、位置の特定を行う請求項１又は請求項２に記載の非破壊検査方法。
4. 前記２次元磁場分布に基づき前記主電流が流れる方向を決定する請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法。
5. 一のロットの最初の試料の前記２次元磁場分布に基づき、同試料及び同ロットの他の試料の前記主電流が流れる方向を決定する請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法。
6. 磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを用い、前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーの同期した磁気検出により、前記２次元磁場分布を取得する請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法。
7. 磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを用いて、
   まず試料の検査対象全域を対象に前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーから一又は複数個置きに検出信号を取得することで空間分解能の粗い２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の粗い２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の存在が疑われる領域を限定し、
   次いで前記疑われる領域を対象に前記空間分解能の細かい２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の細かい２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の有無、位置の特定を行う請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法。
8. 空間周波数フィルターをかけて、異常箇所の磁場変化から分離して試料の電極付近の磁場分布を取り除いた前記２次元空間差分分布を算出する請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法。
9. 異常箇所が検出できた試料に対し、当該異常箇所にマーキングを行い、当該異常箇所の位置を後の検査で認識できるようにする請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の非破壊検査方法。
10. 試料の異常箇所を検出するために当該試料に電流を流して発生する２次元磁場分布を測定する非破壊検査装置において、
    試料内の主電流が流れる方向に対し平行な方向について前記２次元磁場分布の空間差分をとった２次元空間差分分布を算出する制御装置を有する非破壊検査装置。
11. 前記空間差分をとる磁場成分は、前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分である請求項１０に記載の非破壊検査装置。
12. 前記主電流が流れる方向に対し垂直な方向の磁場成分を対象に、主電流が流れる方向に対し平行な方向について空間差分をとって算出できる２次元空間差分分布を、電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布というとき、
    電流垂直成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流平行差分の２次元空間差分分布、電流垂直成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布、電流平行成分の電流垂直差分の２次元空間差分分布の順で優先順位が高いとして、
    前記制御装置は、前記優先順位が高い順で前記２次元空間差分分布を表示するか又は、前記優先順位が高い順で前記２次元空間差分分布を対象にして、試料の異常箇所の検出処理を実行する請求項１０又は請求項１１に記載の非破壊検査装置。
13. 前記制御装置は、前記２次元磁場分布に基づき前記主電流が流れる方向を決定する請求項１０から請求項１２のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置。
14. 磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを備え、前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーの同期した磁気検出により、前記２次元磁場分布を取得する請求項１０から請求項１３のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置。
15. 磁気センサーを２次元に配列させた２次元センサーアレイを備え、
    前記制御装置は、
    まず試料の検査対象全域を対象に前記前記２次元センサーアレイに属する磁気センサーから一又は複数個置きに検出信号を取得することで空間分解能の粗い２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の粗い２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の存在が疑われる領域を限定し、
    次いで前記疑われる領域を対象に前記空間分解能の細かい２次元磁場分布を取得し、当該空間分解能の細かい２次元磁場分布に基づき、試料の異常箇所の検出処理を実行する請求項１０から請求項１４のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置。
16. 前記制御装置は、空間周波数フィルターをかけて、異常箇所の磁場変化から分離して試料の電極付近の磁場分布を取り除いた前記２次元空間差分分布を算出する請求項１０から請求項１５のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置。
17. マーキング装置を備え、
    前記制御装置は、前記マーキング装置を制御して、異常箇所が検出できた試料に対し、当該異常箇所にマーキングを行い、当該異常箇所の位置を後の検査で認識できるようにする請求項１０から請求項１６のうちいずれか一に記載の非破壊検査装置。

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