KR20000040396A - Method for processing signals of leakage magnetic flux - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for processing signals of leakage magnetic flux is provided to effectively detect defectiveness of a thin plate by digitally processing signals regarding the leakage magnetic flux. CONSTITUTION: In a method for processing signals regarding a leakage magnetic flux, a magnetic filed is applied to a thin plate(10) to saturate the thin plate(10), thereby generating a leakage magnetic flux(90). Then, signals on the leakage magnetic flux is analyzed using a plurality of magnetic sensors(20) fixed on an outer side of the thin plate(10). At this point, a defective signal of a leakage magnetic flux having a peak distance longer than a peak distance between a standard peak is ignored.

Description

누설자속 신호처리 방법Leakage flux signal processing method

본 발명은 박강판의 내부에 존재하는 비금속개재물 및 표면의 미소결함을 탐상하는 장치에서 발생하는 누설자속 신호의 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of processing a leaky magnetic flux signal generated in a device for detecting micro-defects on non-metallic inclusions and surfaces present inside a steel sheet.

일반적으로 식음료 및 섀도우마스크로 사용되는 박강판을 가공할 때 비금속개재물 및 표면결함이 존재할 경우 가공불량 등의 원인이 되므로 소재를 관리함에 있어 이러한 불량들의 존재를 파악하는 것이 매우 중요하다.In general, when processing thin steel sheets used as food and beverages and shadow masks, it is very important to identify the presence of such defects in the management of materials because non-metallic inclusions and surface defects may cause processing defects.

상기 비금속개재물은 주로 제강공정에서 유입되는 철 이외의 금속성분이 산화되어 생긴 것이며, 표면결함은 강판을 생산하는 도중에 생기는 형상불량이 그 주된 원인이다.The non-metallic inclusions are mainly caused by oxidation of metal components other than iron introduced in the steelmaking process, and surface defects are the main cause of shape defects occurring during steel sheet production.

御園生一長(非破壞檢査, 32, 953, 1983)등은 누설자속법을 이용하여 박강판 내부의 미소비금속개재물에 대한 탐상이 가능함을 보였으며 다양한 탐상조건에 따른 신호의 특성에 대해 연구하였다.In 生 園 生 一 長 (非 破壞 檢査, 32, 953, 1983) showed that it is possible to detect micro-nonmetallic inclusions in the sheet steel by using the leakage flux method and to study the characteristics of signals according to various conditions.

竹腰篤尙(NKK技報, 138, 63, 1992)등은 독자적인 자기센서를 개발하고 이를 채용한 누설자속법을 이용하여 박강판 내부의 미소비금속개재물에 대한 온라인(online) 탐상기를 제작하였다.竹 腰 篤 尙 (NKK 技 報, 138, 63, 1992) developed an independent magnetic sensor and fabricated an online flaw detector for micro-nonmetallic inclusions in steel sheets using the leaked magnetic flux method.

中野盛(CAMP-ISIJ, 1, 586, 1988)등은 정교한 기구를 통해 누설자속법을 이용하여 박강판 내부의 미소비금속개재물에 대한 온라인 탐상기를 제작하였다.中 野 盛 (CAMP-ISIJ, 1, 586, 1988) has developed an on-line flaw detector for micro-non-metallic inclusions in steel sheets using a leaky magnetic flux method through a sophisticated instrument.

그러나 박강판을 제조함에 있어 압연 및 소둔 공정을 거침에 따라 재료물성의 불균일이 발생할 수 있다. 이 재료물성의 불균일은 자기적 특성의 불균일을 수반하게 되어 결함이 아닌 자기적 신호의 편차가 발생하게 된다. 이것은 누설자속탐상법을 사용함에 있어 잡음효과를 발생시키는 원인이 된다.However, in the manufacture of a thin steel sheet, the material properties may be uneven due to the rolling and annealing processes. This non-uniformity of material property is accompanied by non-uniformity of magnetic properties, so that a deviation of the magnetic signal rather than a defect occurs. This causes noise effects in using the leak magnetic flux method.

前田孝三(NKK技報, 161, 21,1998)등은 이러한 문제점을 해결하기 위해 E형코아(core)자기센서를 개발하였다. 그러나 이것은 일정한 형상을 갖는 E형 코아를 사용함으로써 다양한 형태의 자기적 물성의 편차로 인한 잡음을 억제함에 있어 문제가 있으며 동일한 재료에 대해서도 대상 재료로부터 자기센서 사이의 간격(Lift-Off)에 따라 그 효과가 미치는 범위가 달라지므로 잡음억제효과를 기대하는데 있어 문제가 있다.In order to solve this problem, Chun-Yang Shim (NKK 技 報, 161, 21,1998) developed an E-type core magnetic sensor. However, this is a problem in suppressing noise due to variations of magnetic properties of various types by using an E-shaped core having a constant shape, and even for the same material, depending on the lift-off between the target material and the magnetic sensor. Since the range of the effect is different, there is a problem in expecting the noise suppression effect.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 주행하는 박강판에 대해 고정된 다중채널의 자기센서를 이용하여 온라인으로 누설자속탐상을 행하여 얻어지는 디지털 값의 누설자속 신호에 대하여 신호처리하도록한 방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems in consideration of the above problems, and the leakage magnetic flux signal of the digital value obtained by performing leakage magnetic flux inspection online using a multi-channel magnetic sensor fixed to the steel sheet running Its purpose is to provide a method for signal processing.

이와같은 본 발명은 주행하는 박강판에 내부에 존재하는 비금속개재물성 결함을 탐상하는 데 있어서, 박강판의 외부에서 자기장을 인가하여 박강판을 포화시킴으로써 결함부위에 누설자속을 발생시킨 후 박강판의 외부에 고정된 다중의 자기센서를 이용하여 측정한 누설자속 신호를 해석함으로써 결함탐상을 하는 것을 특징으로 한다.In the present invention to detect the non-metallic inclusion defects present in the running steel sheet, the magnetic field is applied from the outside of the steel sheet to saturate the steel sheet to generate the magnetic flux leakage at the defective portion of the steel sheet Defect detection is characterized by analyzing leakage magnetic flux signals measured using multiple magnetic sensors fixed to the outside.

도 1은 누설자속법을 이용하여 박강판의 결함을 탐상하는 방법을 나타낸 구성도1 is a block diagram showing a method for detecting a defect of a thin steel sheet using the leak magnetic flux method

도 2는 결함에 의해 발생한 누설자속의 형태를 나타낸 상태도2 is a state diagram showing the form of leakage magnetic flux caused by a defect;

도 3은 결함에 의해 발생하는 누설자속의 수직성분의 형태를 나타낸 상태도Figure 3 is a state diagram showing the form of the vertical component of the leakage magnetic flux caused by the defect

도 4는 결함에 의해 발생하는 누설자속의 수직성분을 미분한 형태를 나타낸 상태도Figure 4 is a state diagram showing the differentiation of the vertical component of the leakage magnetic flux generated by the defect

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 강판 20 : 자기센서10: steel plate 20: magnetic sensor

30 : 전자석 40 : 롤30: electromagnet 40: roll

50 : A/D변환기 60 : 엔코더50: A / D converter 60: encoder

70 : 컴퓨터 80 : 개재물성 결함70: computer 80: inclusion defect

90 : 누설자속90: leakage flux

본 발명의 누설자속탐상 시스템의 구성은 도 1과 같다. 기본적으로 고정된 전자석(30)과 자기센서(20)를 이용하여 박강판(10)을 자기포화시킴으로써 주행하는 박강판(10)에 존재하는 비금속개재물등의 결함(80)으로부터 발생하는 누설자속값을 고정된 자기센서(20) 및 A/D 변환기(50)를 이용하여 디지털 값으로 읽어들인다.The configuration of the leak magnetic flux inspection system of the present invention is as shown in FIG. Leakage magnetic flux value generated from defects 80 such as non-metallic inclusions present in the steel sheet 10 traveling by magnetic saturation of the steel sheet 10 using the fixed electromagnet 30 and the magnetic sensor 20. Is read as a digital value using a fixed magnetic sensor 20 and the A / D converter 50.

박강판(10) 상의 일정 거리에 따른 신호변환을 수행하기 위해 박강판(10)과 접촉해서 회전하는 롤(40)의 축에 엔코더(60)를 장착하여 그 출력신호를 A/D 변환기(50)의 트리거 신호로 사용한다.In order to perform a signal conversion according to a predetermined distance on the thin steel sheet 10, the encoder 60 is mounted on an axis of the roll 40 which rotates in contact with the thin steel sheet 10 and transmits the output signal to the A / D converter 50. Used as a trigger signal for).

비금속개재물 등에 의한 누설자속의 형태는 도 2와 같이 발생한다. 누설자속은 벡터(vector) 양으로 박강판(10)에 평행한 수평성분(HX)과 수직성분(HZ)의 두 가지 성분을 갖는다.The shape of the leakage magnetic flux due to the non-metallic inclusions is generated as shown in FIG. The leakage magnetic flux has two components, a horizontal component (H X ) and a vertical component (H Z ) parallel to the steel sheet 10 in a vector amount.

상기 누설자속의 수직성분(HZ)의 형태는 도 3과 같다.The vertical component H Z of the leakage magnetic flux is as shown in FIG. 3.

Zatsepin(Defektoskopiya, 2,385, 1966)에 의하면 결함에 의해 발생하는 누설자속의 크기는 쌍극자모델로 근사하여 기술할 수 있다. 이것을 수식으로 나타내면 다음과 같다.According to Zatsepin (Defektoskopiya, 2,385, 1966), the magnitude of leakage flux caused by a defect can be described by approximating the dipole model. This is expressed as a formula:

여기서 m은 쌍극자의 세기, b는 쌍극자의 길이를 나타낸다. 이 모델에 의하면 자기센서와 검사대상재 사이의 거리보다 작은 크기를 갖는 점상결함에 의한 누설자속신호의 피크간 간격은Where m is the dipole intensity and b is the dipole length. According to this model, the peak-to-peak spacing of the leaked magnetic flux signal due to point defects having a size smaller than the distance between the magnetic sensor and the inspection target material

ΔX ~ 1.2 LO ΔX to 1.2 L O

이다. 여기서 LO는 자기센서와 검사대상재 사이의 거리이다.to be. Where L O is the distance between the magnetic sensor and the test object.

일반적으로 박강판 내부에 존재하는 비금속개재물의 길이는 1mm 이하의 길이를 가지고 있으며, 압연 및 소둔 공정에 따른 자기적 물성의 편차는 수 mm 이상의 큰 값을 가지고 있다.In general, the length of the non-metallic inclusions present in the steel sheet has a length of less than 1mm, the deviation of the magnetic properties according to the rolling and annealing process has a large value of several mm or more.

따라서 누설자속 신호의 공간분포 함수를 분석함으로써 개재물성 결함의 신호를 자기적 물성의 편차로부터 발생하는 누설자속 신호의 잡음으로부터 분리해내는 것이 가능하다.Therefore, by analyzing the spatial distribution function of the leaked magnetic flux signal, it is possible to separate the signal of the intermittent defect from the noise of the leaked magnetic flux signal generated from the deviation of the magnetic properties.

자기센서가 유한한 크기(LS)를 갖는 경우 앞의 피크간 간격은 유한한 센서 크기의 효과에 의해 커지게 되므로 이것을 고려하여 ΔX ~ 1.2 LO+ LS를 기준으로 하여 이것보다 큰 값을 갖는 누설자속은 무시하고 이것보다 작은 값을 갖는 누설자속만을 개재물성 결함으로 간주한다.If the magnetic sensor has a finite size (L S ), the gap between the peaks will be increased by the effect of the finite sensor size. Therefore, considering this, consider a larger value than ΔX ~ 1.2 L O + L S. Disregarding the leakage magnetic flux, only the leakage magnetic flux with a value smaller than this is regarded as an intervening defect.

그러나 실제의 경우 자기물성에 의한 잡음효과 이외에도 전기적 외란에 의한 다양한 잡음효과가 존재하므로 이것을 고려하여 ΔX ~ 1.2 LO+ LS+ e 를 기준값으로 사용한다.However, in reality, in addition to the noise effect due to magnetic properties, there are various noise effects due to electrical disturbance. Therefore, ΔX ~ 1.2 L O + L S + e is used as a reference value.

여기서 e는 다양한 설치조건에 따라 경험적으로 결정되는 값으로서 여기서는 엔코더 펄스에 해당하는 길이와 0.5mm 중에서 큰 값을 기준으로 하여 이보다 작은 값을 실험에 의해 설정하는 것으로 한다.Here, e is an empirically determined value according to various installation conditions. Here, the smaller value is set by experiment based on the larger value of the encoder pulse length and 0.5mm.

그러나 실제의 경우 자기물성의 편차와 개재물성 결함이 공간적으로 분리되어 발생하지 않는 경우도 많으므로 이 두 가지 신호를 누설자속 신호만으로 구분하는 것이 곤란한 경우가 있다. 이를 위해 누설자속신호를 미분하여 사용한다. 비금속개재물성 결함에 의한 누설자속 신호의 수직성분을 미분한 형태는 도 4와 같다.In practice, however, it is often difficult to distinguish between these two signals using only the leakage flux signals because the variation in magnetic properties and the intervening defects do not occur spatially. To this end, differentially use the leakage flux signal. The derivative form of the vertical component of the leakage magnetic flux signal due to the nonmetallic interfering defect is shown in FIG. 4.

상기 도 4에서와 같이 주어진 기준 미분신호값(DT)보다 큰 값을 갖는 피크성 누설자속신호를 결함신호로 간주함에 있어 각 피크에 대해 피크폭(PW1, PW2, PW3)을 구한다.As shown in FIG. 4, peak widths PW1, PW2, and PW3 are obtained for each peak in considering the peak leakage magnetic flux signal having a value larger than the reference differential signal value DT as a defect signal.

앞의 수식에 의한 누설자속신호를 계산함에 있어 쌍극자의 길이 b를 0으로 하여 계산한 PW10, PW20, PW30을 기준으로 하여 이것보다 큰 피크폭 값을 갖는 누설자속신호를 무시한다. 자기센서가 유한한 크기 LS를 갖는 경우 이것에 의한 효과를 고려하여 앞에서와 마찬가지로 PWi0+ LS(i=1,2,3) 를 기준으로 하여 이것보다 큰 피크폭 값을 갖는 누설자속신호를 무시한다.In calculating the leakage flux signal according to the above formula, the leakage flux signal having a peak width larger than this is ignored on the basis of PW1 0 , PW2 0 , and PW3 0 calculated using the dipole length b as 0. If the magnetic sensor has a finite size L S , the leakage flux signal with a peak width larger than this on the basis of PWi 0 + L S (i = 1,2,3) as before Ignore

그러나 실제의 경우 자기물성에 의한 잡음효과 이외에도 전기적 외란에 의한 다양한 잡음효과가 존재하므로 이것을 고려하여 PWi0+ LS+ e (i=1,2,3) 를 기준값으로 사용한다.However, in practice, in addition to the noise effect due to magnetic properties, there are various noise effects due to electrical disturbance. Therefore, PWi 0 + L S + e (i = 1,2,3) is used as a reference value.

여기서 e는 다양한 설치조건에 따라 경험적으로 결정되는 값으로서 여기서는 엔코더 펄스에 해당하는 길이와 0.5mm 중에서 큰 값을 기준으로 하여 이보다 작은 값을 실험에 의해 설정하는 것으로 한다.Here, e is an empirically determined value according to various installation conditions. Here, the smaller value is set by experiment based on the larger value of the encoder pulse length and 0.5mm.

이상과 같은 본 발명은 주행하는 박강판에 대해 고정된 다중채널의 자기센서를 이용하여 온라인으로 누설자속탐상을 행하여 얻어지는 디지털 값의 누설자속 신호에 대하여 신호처리 함으로써, 박강판에 존재하는 결함의 위치와 크기 및 종류를 정확하고 경제적으로 탐지해낼 수 있는 효과가 있다.In the present invention as described above, by using the multi-channel magnetic sensor fixed to the traveling steel sheet to signal processing the leakage magnetic flux signal of the digital value obtained by performing leakage magnetic flux inspection online, the position of the defect present in the steel sheet And the size and type can be detected accurately and economically.

Claims (5)

주행하는 박강판(10)에 내부에 존재하는 비금속개재물성 결함을 탐상하는 데 있어서, 박강판(10)의 외부에서 자기장을 인가하여 박강판(10)을 포화시킴으로써 결함(80)부위에 누설자속(90)을 발생시킨 후 박강판(10)의 외부에 고정된 다중의 자기센서(20)를 이용하여 측정한 누설자속 신호를 해석함으로써 결함탐상을 하는 것을 특징으로 하는 누설자속 신호처리 방법.In the flaw detection of the non-metallic interfering defect present inside the traveling steel sheet 10, a magnetic flux is applied from the outside of the steel sheet 10 to saturate the steel sheet 10 so that the magnetic flux leaks on the defect 80. And generating defects by analyzing leakage magnetic flux signals measured using multiple magnetic sensors 20 fixed to the outside of the thin steel plate 10 after generating the 90s. 제 1항에 있어서, 자기센서와 시험대상재 사이의 거리를 기준으로 하여 계산한 기준 피크간 거리를 이용하여 이것보다 큰 피크간 거리를 갖는 누설자속에 의한 결함신호를 무시하는 것을 특징으로 하는 누설자속 신호처리 방법.The method according to claim 1, wherein a defect signal due to leakage flux having a larger peak-to-peak distance is ignored by using a reference peak-to-peak distance calculated based on the distance between the magnetic sensor and the test object. Magnetic flux signal processing method. 제 2항에 있어서, 기준 피크간 거리를 계산함에 있어 자기센서가 갖는 수평크기 및 전기적 잡음효과를 고려한 값을 더한 것을 새로운 기준 피크간 거리로 하는 것을 특징으로 하는 누설자속 신호처리 방법.The leakage flux signal processing method according to claim 2, wherein the distance between the reference peaks is calculated by adding a value considering the horizontal size of the magnetic sensor and the electric noise effect in calculating the distance between the reference peaks. 제 1항에 있어서, 누설자속신호의 시계열 미분값을 사용하여 기준값보다 큰 결함에 의한 피크폭을 계산함으로써 이것보다 큰 피크폭을 갖는 누설자속에 의한 결함신호를 무시하는 것을 특징으로 하는 누설자속 신호처리 방법.2. The leaked magnetic flux signal according to claim 1, wherein the faulty signal due to leakage flux having a larger peak width is ignored by calculating a peak width due to a defect larger than a reference value using the time series differential value of the leaked magnetic flux signal. Treatment method. 제 4항에 있어서, 누설자속신호의 시계열 미분값을 사용하여 기준값보다 큰 결함에 의한 피크폭을 계산함에 있어 자기센서가 갖는 수평크기 및 전기적 잡음효과를 고려한 값을 더한 것을 새로운 기준 피크폭으로 하여 이것보다 큰 피크폭을 갖는 누설자속에 의한 결함신호를 무시하는 것을 특징으로 하는 누설자속 신호처리 방법.The method of calculating a peak width due to a defect larger than a reference value by using a time series differential value of the leakage magnetic flux signal, taking into account the horizontal size of the magnetic sensor and an electric noise effect, and adding a new reference peak width. A leakage magnetic flux signal processing method characterized by ignoring a defect signal due to leakage magnetic flux having a larger peak width than this.
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