(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に磁界をかける磁化ステップと、
該被検体の表面の漏洩磁束を測定して表面測定データを取得する表面測定ステップと、
該被検体の裏面の漏洩磁束を測定して裏面測定データを取得する裏面測定ステップと、
前記表面測定データから第１の小領域を選択する第１小領域選択ステップと、
前記表面測定データから前記第１の小領域と周期性欠陥の周期候補の距離だけ離れた位置に表面の第２の小領域を選択する表面の第２小領域選択ステップと、
前記裏面測定データから前記第１の小領域および前記表面の第２の小領域に対応した位置に裏面の第２の小領域を選択する裏面の第２小領域選択ステップと、
前記第１の小領域、前記表面の第２の小領域、および前記裏面の第２の小領域における測定データの相関値を求める相関算出ステップと、
前記表面測定データと前記裏面測定データを組み合わせて、前記相関値に基づいて該測定データの類似性評価指数を前記周期候補について算出する類似性評価指数算出ステップと、
前記類似性評価指数が閾値以上である場合に前記周期候補を同期加算周期として選択する周期選択ステップと、
前記被検体の表面および裏面の同一位置についての前記表面測定データと前記裏面測定データを組み合わせて、前記同期加算周期に基づいて同期加算する同期加算ステップと、
前記同期加算した測定データを用いて前記被検体に周期性欠陥があるか否かを判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする周期性欠陥検出方法。
【請求項２】
被検体に磁界をかける磁化器と、
前記被検体の表面に漏洩する漏洩磁束を検出して表面測定データを取得する表面の磁気センサと、
前記被検体の裏面に漏洩する漏洩磁束を検出して裏面測定データを取得する裏面の磁気センサと、
前記表面測定データから第１の小領域を選択する第１小領域選択手段と、
前記表面測定データから、前記第１の小領域と周期性欠陥の周期候補の距離だけ離れた位置に表面の第２の小領域を選択し、前記裏面測定データから、前記第１の小領域および前記表面の第２の小領域に対応した位置に裏面の第２の小領域を選択する第２小領域選択手段と、
前記第１の小領域、前記表面の第２の小領域、および前記裏面の第２の小領域における測定データの相関値から前記周期候補の類似性評価指数を算出する類似性評価指数算出手段と、
前記類似性評価指数が閾値以上である場合に前記周期候補を前記周期性欠陥の発生周期として判定する周期性判定手段と、
前記被検体の表面および裏面の同一位置についての前記表面測定データと前記裏面測定データを組み合わせて、前記発生周期に基づいて同期加算する同期加算手段と、
前記同期加算した測定データを用いて前記被検体に周期性欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段と、
を備えることを特徴とする周期性欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強磁性体被検体上の周期性欠陥を検出する周期性欠陥検出方法および周期性欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄鋼板の製造プロセスにおいて、製造ライン内のロールに付着した異物（あるいはその異物がロールに噛み込んだことによってロール自体に生じた凹凸）が鋼板に転写され、ローキと呼ばれる周期性欠陥が鋼板に発生する場合がある。これらの周期性欠陥は、特に２つのロールによって鋼板が圧下されている場合、鋼板の両面に凹凸疵を発生させる（一方の面が凸疵であれば反対面は凹疵）。これらの疵が一旦発生するとロールを交換したり、プロセスを改善したりするまで継続して発生するため、周期性欠陥を早期に発見し対策を講じることは歩留向上の点からも極めて重要である。
【０００３】
従来、この周期性欠陥の検出方法として、欠陥の周期性に着目した検出方法が数多く提案されている。例えば、まず被検体を欠陥検知用センサで計測し、予想される欠陥の周期（例えば鉄鋼ラインの最終圧延ロールの１回転に相当する長さ）で当該センサの出力信号を同期加算し、周期性を持つ欠陥信号をノイズ成分から強調する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上記同期加算は欠陥の周期が予め判っている場合にしか用いる事が出来ない。したがって、欠陥の発生周期が事前に判らない又は変化しうる場合には、同期加算の前に欠陥周期の判定を行うことが一般的である。このための欠陥周期の判定の例としては、欠陥検知用センサで複数の疵候補を抽出し、これら複数の疵候補の間隔を比較して間隔が一致する場合に、この間隔を欠陥周期として判定するものがある。
【０００５】
一方、実際の製造ラインでは、ロールと鋼板の接触の程度は必ずしも一様ではない。ロールと鋼板の接触の程度が弱い場合では、欠陥信号が弱くなるために、欠陥を検出できないことがある。また、周期性を持たない突発性の欠陥やノイズが周期性欠陥に混在するので、周期性欠陥及びその周期性を正確に検出することができないという問題点がある。そこで、周期性の判断のためにも欠陥信号の強調処理を実施する技術が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２４００５号公報
【特許文献２】特開２００９−２６５０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば特許文献２記載の方法のように、十分な強度の信号を得るために何周期にもわたって同期加算を行う方法では、欠陥探傷に必要な領域が長手方向に大きく広がるため１つの製造コイルでは探傷が終わらず、次の製造コイルにかかってしまう場合がある。つまり、２個分の製造コイルが出荷不合格品となってしまうことがあり、結果として歩留まりが低下してしまう問題があった。したがって、欠陥の発生周期が未知であっても用いることができ、かつ、周期性欠陥からの信号が微小であっても同期加算に要する領域が少なくてもよい周期性欠陥検出装置及び周期性欠陥検出方法が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、周期性欠陥の発生周期が未知であっても用いることができ、かつ、周期性欠陥からの信号が微小であっても同期加算に要する領域が少なくてもよい周期性欠陥検出装置及び周期性欠陥検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる周期性欠陥検出方法は、磁化器を利用して被検体に磁界をかける磁化ステップと、前記被検体の表側に配置した磁気センサを用いて該被検体の表面の漏洩磁束を測定して表面測定データを取得する表面測定ステップと、前記被検体の裏側に配置した磁気センサを用いて該被検体の裏面の漏洩磁束を測定して裏面測定データを取得する裏面測定ステップと、前記表面測定データから第１の小領域を選択する第１小領域選択ステップと、前記表面測定データから前記第１の小領域と周期性欠陥の周期候補の距離だけ離れた位置に表面の第２の小領域を選択する表面の第２小領域選択ステップと、前記裏面測定データから前記第１の小領域および前記表面の第２の小領域に対応した位置に裏面の第２の小領域を選択する裏面の第２小領域選択ステップと、前記第１の小領域、前記表面の第２の小領域、および前記裏面の第２の小領域における測定データの相関値を求める相関算出ステップと、前記表面測定データと前記裏面測定データを組み合わせて、前記相関値に基づいて該測定データの類似性評価指数を前記周期候補について算出する類似性評価指数算出ステップと、前記類似性評価指数が閾値以上である場合に前記周期候補を同期加算周期として選択する周期選択ステップと、前記被検体の表面および裏面の同一位置についての前記表面測定データと前記裏面測定データを組み合わせて、前記同期加算周期に基づいて同期加算する同期加算ステップと、前記同期加算した測定データを用いて前記被検体に周期性欠陥があるか否かを判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる周期性欠陥検出装置は、被検体に磁界をかける磁化器と、前記被検体の表面に漏洩する漏洩磁束を検出して表面測定データを取得する表面の磁気センサと、前記被検体の裏面に漏洩する漏洩磁束を検出して裏面測定データを取得する裏面の磁気センサと、前記表面測定データから第１の小領域を選択する第１小領域選択手段と、前記表面測定データから、前記第１の小領域と周期性欠陥の周期候補の距離だけ離れた位置に表面の第２の小領域を選択し、前記裏面測定データから、前記第１の小領域および前記表面の第２の小領域に対応した位置に裏面の第２の小領域を選択する第２小領域選択手段と、前記第１の小領域、前記表面の第２の小領域、および前記裏面の第２の小領域における測定データの相関値から前記周期候補の類似性評価指数を算出する類似性評価指数算出手段と、前記類似性評価指数が閾値以上である場合に前記周期候補を前記周期性欠陥の発生周期として判定する周期性判定手段と、前記被検体の表面および裏面の同一位置についての前記表面測定データと前記裏面測定データを組み合わせて、前記発生周期に基づいて同期加算する同期加算手段と、前記同期加算した測定データを用いて前記被検体に周期性欠陥があるか否かを判定する欠陥判定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる周期性欠陥検出装置および周期性欠陥検出方法によれば、周期性欠陥の発生周期が未知であっても用いることができ、かつ、周期性欠陥からの信号が微小であっても同期加算に要する領域を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる周期性欠陥検出装置の模式図である。
【図２】図２は、周期性判定装置および欠陥判定装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、周期性判定装置および欠陥判定装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３に示す処理と鋼板における検査の対応を説明する図である。
【図５】図５は、周期性欠陥の周期と小領域の間隔が一致した場合の測定信号の模式図である。
【図６】図６は、周期性欠陥の周期と小領域の間隔が一致しない場合の測定信号の模式図である。
【図７】図７は、小領域の間隔を変化させた場合の測定信号の模式図である。
【図８】図８は、周期性判定装置および欠陥判定装置の前処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、間引き処理の説明を行う模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態にかかる周期性欠陥検出装置の模式図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態における測定信号を説明する模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施による周期性欠陥の検出例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる周期性欠陥検出装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる漏洩磁束探傷装置１の構成を示す模式図である。なお、図１は、鋼板２の下に配置した機器を理解しやすいように透視図で示している。
【００１５】
図１に示すように、本発明の第１実施形態にかかる漏洩磁束探傷装置１は、矢印方向に走行する鋼板２の表面および表層に存在する周期性欠陥３を検出するものである。ここで周期性欠陥３とは、圧延ロールに起因した表面欠陥が鋼板２の圧延方向（図１では矢印方向）に周期的存在しているものである。なお、本実施形態では、被検体を鋼板２として本発明を説明するが、被検体は鋼板２に限定されることはなく、磁界をかけることによって欠陥部位から漏洩磁束が発生する強磁性体材料全般において本発明を適切に実施することが可能である。
【００１６】
図１に示す漏洩磁束探傷装置１は、磁化器４，４’と、磁気センサ５，５’と、信号前処理装置６，６’と、Ａ／Ｄ変換装置７，７’と、周期性判定装置８と、欠陥判定装置９とを備える。また、磁化器４，４’は、鋼板２の表面検出用の磁化器４および裏面検出用の磁化器４’に区別され、磁気センサ５，５’は、鋼板２の表面検出用の磁気センサ５および裏面検出用の磁気センサ５’に区別される。
【００１７】
表面検出用の磁化器４と磁気センサ５の組は、鋼板２を挟んで対向して配置し、鋼板２の裏側より磁化器４により鋼板２を磁化し、鋼板２の表面の漏洩磁束を磁気センサ５により検出する。一方、裏面検出用の磁化器４’と磁気センサ５’の組は、鋼板２を挟んで対向して配置し、鋼板２の表側より磁化器４’により鋼板２を磁化し、鋼板２の裏面の漏洩磁束を磁気センサ５’により検出する。なお、本実施形態では、上記のように磁化器４と磁気センサ５を、鋼板２を挟んで対向して配置する構成としたが、配置スペースおよび磁気の干渉が起きないよう配慮するかぎり、磁化器４と磁気センサ５を鋼板２の同じ側に配置することもできる。さらに、表面検出用の磁化器４と裏面検出用の磁化器４’を共通化する構成も可能である。
【００１８】
なお、表面検出用の磁化器４および裏面検出用の磁化器４’には図示しない磁化電源からの直流電流が供給されており、この直流電源の直流時間電流は、表面検出用の磁化器４および裏面検出用の磁化器４’で等しく設定する。
【００１９】
磁気センサ５，５’は、鋼板２の表面および裏面の漏洩磁束を検出信号として検出し、検出された検出信号は、増幅器及びフィルタ回路を内蔵した信号前処理装置６，６’による信号処理を経由して、Ａ／Ｄ変換装置７，７’に入力される。Ａ／Ｄ変換装置７，７’は、入力された検出信号をデジタルの測定データに変換し、変換後の測定データを周期性判定装置８に出力する。
【００２０】
周期性判定装置８および欠陥判定装置９は、上述のように磁気センサ５，５’によって検出された検出信号を解析して周期性欠陥３の周期を抽出して欠陥の判定をするものである。以下、図２を参照しながら、周期性判定装置８および欠陥判定装置９について詳細に説明する。
【００２１】
図２は、周期性判定装置８および欠陥判定装置９の機能ブロック図である。図２に示される周期性判定装置８は、データ記憶領域８１と、第１の小領域選択部８２と、第１の小領域データ設定部８３と、第２の小領域選択部８４と、第２の小領域データ設定部８５と、類似性評価指数演算部８６と、周期性判定部８７とを備える。
【００２２】
データ記憶領域８１は、Ａ／Ｄ変換装置７，７’によりＡ／Ｄ変換された検出信号を測定データ（ここでは、磁気センサ５および磁気センサ５’が幅方向に複数配置されているので２次元のデータ列となる）として記憶しておく記憶領域である。さらに、データ記憶領域８１の内部は、表面検出用の磁気センサ５からの測定データと裏面検出用の磁気センサ５’からの測定データとを区別して格納するように構成する。
【００２３】
第１の小領域選択部８２は、データ記憶領域８１に記憶されている測定データから、鋼板２の表面における第１の小領域についての測定データを選択する。第１の小領域データ設定部８３は、第１の小領域選択部８２が第１の小領域についての測定データを選択するために当該小領域の大きさと位置を設定するものである。
【００２４】
第２の小領域選択部８４は、データ記憶領域８１に記憶されている測定データから、鋼板２の表面および裏面の測定データにおける第２の小領域の測定データを選択する。第２の小領域データ設定部８５は、第２の小領域選択部８４が第２の小領域の測定データを選択するために各小領域間の距離間隔を設定する。なお、本実施形態ではデータ記憶領域８１内では表面の測定データと裏面の測定データを区別して格納しているので、それに対応して、第２の小領域選択部８４を表面の測定データ用の第２の小領域選択部８４と裏面の測定データ用の第２の小領域選択部８４とに分けて構成することも可能である。
【００２５】
類似性評価指数演算部８６は、上述のように第１の小領域選択部８２および第２の小領域選択部により選択された測定データを入力して、第１の小領域の測定データと第２の小領域の測定データとの類似性評価指数を算出する。周期性判定部８７は、この類似性評価指数に基づいて測定データに周期性があるか否かの判定し、判定結果を欠陥判定装置９に出力する。
【００２６】
図２に示されるように欠陥判定装置９は、データ列加算部９１と欠陥判定部９２と判定結果記憶部９３とを備える。データ列加算部９１は、周期性判定装置８の周期性判定部８７によって判定された周期性欠陥の周期に基づいて、磁気センサ４および磁気センサ４’の測定データのデータ列を同期加算する。欠陥判定部９２は、データ列加算部９１によって同期加算された測定データから周期性欠陥に起因する信号であるか否かを判定する。判定結果記憶部９３は、欠陥判定部９２による判定結果を記憶するための機器である。
【００２７】
以下、図３に示されるフローチャートを参照して、周期性判定装置８および欠陥判定装置９が行う処理について説明する。また、周期性判定装置８および欠陥判定装置９が行う処理と鋼板２における測定位置の対応を説明するために、以下の説明では図４を適宜参照する。
【００２８】
図３に示されるフローチャートにかかる処理では、まず、製造ラインにおける最小のロール周長を周期候補ｄの初期値（欠陥周期の最小値）に設定する。
【００２９】
その後、第１の小領域選択部８２は、データ記憶領域８１に記憶されている鋼板２の測定データから、鋼板２の幅方向ｈかつ圧延方向ｋの大きさの領域Ａを基準領域として第１の小領域を選択する（ステップＳ１）。図４（ａ）を参照。
【００３０】
第２の小領域選択部８４は、データ記憶領域８１に記憶されている鋼板２の測定データから、幅方向が領域Ａと同じ位置かつ圧延方向に領域Ａから距離ｄだけ離れた位置に領域Ａと同じ大きさ（つまりｈ×ｋ）で領域Ｂを選択する（ステップＳ２）。図４（ａ）を参照。
【００３１】
さらに、第２の小領域選択部８４は、同様に領域Ａから２ｄ離れた位置に領域Ｃを選択し、鋼板２の裏面における領域Ａに対応する位置に領域Ｄを選択し、領域Ｄからｄ離れた位置に領域Ｅを選択する。なお、領域Ａは上述の第１の小領域に相当し、領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは上記の第２の小領域に相当する領域である。
【００３２】
類似性評価指数演算部８６は、下記式１に従い、領域Ａと領域Ｂ、領域Ｂと領域Ｃ、領域Ｃと領域Ｄ、領域Ｄと領域Ｅについての相関値ＲＡＢ，ＲＢＣ，ＲＣＤ，ＲＤＥを求める（ステップＳ３）。
【数１】
0005614312.tif 000002
ここで、ｘ（ｉ，ｊ）は、鋼板２の表面の測定データにおける幅方向ｉ番目かつ圧延方向ｊ番目の点の値であり、ｙ（ｉ，ｊ）は、鋼板２の裏面の測定データにおける幅方向ｉ番目かつ圧延方向ｊ番目の点の値である。
【００３３】
その後、類似性評価指数演算部８６は、同様に下記式２に従い、相関値ＲＡＢと相関値ＲＢＣと相関値ＲＣＤと相関値ＲＤＥとを加算して類似性の評価指数Ｒを求める（ステップＳ４）。ここで、複数の領域の相関値を加算するのは領域ごとのバラツキや偏りなどの影響を排除しようとするものであり、周期性欠陥を検出する特有の処理である。
【数２】
0005614312.tif 000003
【００３４】
次に、周期性判定部８７は、上記評価指数Ｒについて、予め設定された閾値以上の場合に周期性欠陥候補があると判定する（ステップＳ５）。この判定により、周期性欠陥候補があると判定された場合、その判定結果である周期ｄと測定データのデータ列を欠陥判定装置９に送信する。
【００３５】
一方、この判定により、周期性欠陥候補があると判定されない場合、周期候補ｄをｄ＋Δに変更して（ｄ＝ｄ＋Δ）上記ステップＳ２〜ステップＳ５の処理を繰り返す（ステップＳ６）。図４（ｂ）を参照。
【００３６】
なお、ここで、周期候補のずらし量Δは予め決めた領域の圧延方向の大きさｋよりも小さい定数とする。検出漏れをなくすためには、Δ＜ｋ／２が望ましい。また、周期候補のずらし量ｄの変更の範囲は、周期性欠陥が発生し得る周期の範囲とする。鋼板２のラインではロール疵が発生し得る製造ライン内にあるロールの周長を網羅することが望ましい。なお、周期候補のずらし量ｄの変更は、各ロールについて想定される周長の前後範囲（例えば、数１０ｍｍ程度の範囲）を行えばよいので、ライン内の各ロールの周長が大きく異なっており、周期性欠陥が発生しないとされる範囲がある場合には、その範囲に周期候補のずらし量ｄの値を設定しなくてもよい。
【００３７】
次に、類似性評価の基準となる領域Ａの位置を圧延方向にずらして上記のステップＳ１〜Ｓ６の処理を繰り返す（ステップＳ７）。この時の１回のずらし量としては、検出漏れを無くすために領域の圧延方向の大きさｋの１／２よりも小さい値を設定することが望ましい。なお、ずらし量の下限は、デジタル化されたセンサ出力の測定した圧延方向サンプリング間隔であるが、演算時間がかかるので、適宜調節して設定することが可能である。
【００３８】
さらに、類似性評価の基準となる領域Ａの位置を幅方向にずらして上記ステップＳ１からＳ７の処理を繰り返す（ステップＳ８）。この時のずらし量としては、抜けなく評価するために領域の幅方向に対してその大きさｈの１／２よりも小さい値を設定することが望ましい。
【００３９】
以上の周期性判定を行った結果、周期ｄの周期性欠陥候補があると判定された場合には、データ列加算部９１が、当該周期ｄに基づいて、鋼板２の両面の同じ測定位置の欠陥候補の検出信号のデータ列を所定回数（本実施例では領域Ａから領域Ｅの５回分）同期加算する（ステップＳ９）。すなわち、上述と同様に、ｘ（ｉ，ｊ）およびｙ（ｉ，ｊ）を鋼板２の表面および裏面の測定データにおける幅方向ｉ番目かつ圧延方向ｊ番目の点の値とすれば、同期加算値Ａ（ｉ，ｊ）は以下の式３に示される値となる。
【数３】
0005614312.tif 000004
【００４０】
なお、データ列加算部９１が行う同期加算では、欠陥候補の位置と周期が事前のステップで明確にわかっているため、領域Ａと同じ（ないしは同じ程度）大きさの範囲についてのみの同期加算をすれば欠陥検出に十分である。つまり、最も簡単には欠陥候補を含むと判定された時点での片面の小領域Ａ、Ｂ、Ｃ、および反対面の小領域Ｄ、Ｅの欠陥部の信号を同期加算すればよい。
【００４１】
欠陥判定部９２は、上記同期加算値Ａ（ｉ，ｊ）が予め設定された閾値を超えた場合、この位置に周期性欠陥が存在すると判定し、当該欠陥の圧延方向、幅方向の位置、周期の長さおよびその周辺の領域の測定データを判定結果記憶部９３に記憶する（ステップＳ１０）。
【００４２】
なお、上記判定における閾値の設定としては、周期性欠陥なしと判定された測定データを用いてノイズレベルＮを決定し、このノイズレベルＮを用いて、例えば３Ｎを閾値と設定する方法が考えられる（つまり、Ｓ／Ｎ＞３の場合に欠陥とする）。なお、ノイズレベルＮは、所定領域の最大値や平均自乗誤差により決定すればよい。また、幅方向に広がりをもった欠陥である場合には、同じ圧延方向位置について幅方向に積算するとＳ／Ｎが向上する効果があるので、この手法を組み合わせることもできる。
【００４３】
以上、本発明の第１実施形態にかかる周期性判定装置８および欠陥判定装置９が行う処理について説明したが、上記処理手順は一例であり、その処理手順は適宜変更されてもよい。例えば、上記処理手順では、周期候補ｄを変更にかかる繰り返しループが領域Ａの位置を変更する繰り返しループの中にあるが、逆であってもよい。また、ステップＳ５の類似性評価指標Ｒの評価処理についても、上記処理手順では類似性評価指標Ｒを算出する毎に実行するように説明したが、全ての繰り返し処理が完了した後に、類似性評価指標Ｒの評価処理を行うようにしてもよい。また、ステップＳ８のデータ領域Ａにおける幅方向位置の変更は、１次元データを対象とする場合には行わなくてよい。
【００４４】
ここで、上述の周期性判定に用いた相関値ＲＡＢ，ＲＢＣ，ＲＣＤ，ＲＤＥおよび類似性評価指数Ｒについて、図５〜７を参照してより詳しく説明する。
【００４５】
従来、鋼板２の表裏にそれぞれセンサを設置していたとしても、それぞれの面について独立に測定データの評価を行っていた。しかし本発明では、ロールによって発生する疵では疵の発生位置において表面、裏面ともに同等の信号を検出できることが明らかになったので、この知見を基に相関値ＲＡＢ，ＲＢＣ，ＲＣＤ，ＲＤＥおよび類似性評価指数Ｒを定義してたものである。
【００４６】
図５〜７は、類似性評価指数をもちいた周期性判定の原理について説明するための検出信号の模式図である。図５は、周期性欠陥の周期ｐと第１および第２の小領域の間隔ｄとが一致している場合を示した模式図であり、図６は、周期性欠陥の周期ｐと第１および第２の小領域の間隔ｄとが一致していない場合を示した模式図であり、図７は、周期性欠陥の周期ｐと第１および第２の小領域の間隔ｄを間隔ｄ’に変化させた場合を示した模式図である。なお、図５〜７では、図解を容易にするために、２次元のデータ列の一部を抜粋して１次元のデータ列を用いて説明する。
【００４７】
図５に示される周期性欠陥の周期ｐと第１および第２の小領域の間隔ｄとが一致している場合、第１の小領域Ａに周期性欠陥が含まれれば、表面における第２の小領域Ｂ，Ｃおよび裏面における第２の小領域Ｄ，Ｅにおいても周期性欠陥が含まれる。したがって、上述の式１に従い、第１の小領域Ａと第２の小領域Ｂなどにおける積和演算を計算する（つまり相関値ＲＡＢ，ＲＢＣ，ＲＣＤ，ＲＤＥを計算する）と、欠陥に起因する信号が増幅される。したがって、これら４つの相関値ＲＡＢ，ＲＢＣ，ＲＣＤ，ＲＤＥを加算した類似性評価指数Ｒとして算出すると、この類似性評価指数Ｒは欠陥の周期性を反映して大きな値となる。
【００４８】
一方、図６のように第１の小領域Ａに欠陥が含まれない、あるいは、間隔ｄが欠陥周期ｐと一致しない場合には、相関値ＲＡＢ，ＲＢＣ，ＲＣＤ，ＲＤＥのうちどれかがたまたま大きな値であっても、全てが大きな値となることはないので、類似性評価指数Ｒは大きくならない。したがって、上述定義した類似性評価指数Ｒは、小領域の間隔ｄを周期候補としたときの周期性判定に利用することができるのである。
【００４９】
上述の周期性判定装置８および欠陥判定装置９が行う処理は、上記の考え方に基づいてなされたものであり、例えば、図７のように、間隔ｄをｄ’（＝ｄ＋Δｄ）のように少しずつ変えて所定の範囲（例えば、想定される欠陥周期の最大長まで）を網羅させ、間隔ｄの各々について類似性評価指数Ｒを求めることにより、当該間隔ｄを周期とする周期性の判定を行うのである。
【００５０】
次に、図８のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る周期判定装置７及び欠陥判定装置８の処理を別の観点から説明する。以下で説明する処理は図３に示した処理に前処理を加えたものであり、説明の重複を避けるために図８のフローチャートの説明においても図３に示したステップを引用することにより説明を省略する。
【００５１】
まず、初期設定としてＡ／Ｄ変換装置７，７’のサンプリングピッチを欠陥の最小長を検出可能とする値に設定し、磁気センサ５，５’の測定データを取得する（ステップＳ１１）。当該測定データをデータ記憶領域８１に記憶する（ステップＳ１２）。このとき、表面測定用の磁気センサ５の測定データと裏面測定用の磁気センサ５’の測定データとを、データ記憶領域８１内に記憶する。
【００５２】
次に、取得した測定データの圧延方向に対して、ローパスフィルタ（例えば移動平均）を施す（ステップＳ１３）。これは、後段の周期性演算を行う際に、データを間引くことから、欠陥位置とサンプリング位置とがずれても欠陥を検出できるようにするためである。つまり、測定データのままで間引き処理を行うと欠陥信号が残らない可能性があることを考慮している。
【００５３】
その後、上記ステップＳ１３の処理を施した測定データを、サンプリングピッチの数回に１回（例えば、４回に１回、２〜８回に１回でもよい）の割合で信号を利用することにより、周期性評価用データを作成する（ステップＳ１４）。そして、作成された当該周期性評価用データをデータ記憶領域８１に記憶する（ステップＳ１５）。
【００５４】
以降は、図３に示したステップＳ１〜Ｓ８までの処理を行う（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１５で、周期性評価用データを記憶するため記憶領域をデータ記憶領域８１とは別に設けた場合、ステップＳ１６はデータ領域８１に記憶されている測定データに代えて、周期性評価用データ記憶領域に記憶されたデータを用いて行うこととなる。
【００５５】
そして、ステップＳ１６（つまり図３のステップＳ１〜Ｓ８）の処理にて周期性ありとなった場合、図３のステップＳ９〜Ｓ１０の処理を行って欠陥判定を行う（ステップＳ１７）。
【００５６】
ここで、図９を参照しながら、上述ステップＳ１４における間引き処理についての補足説明を行う。
【００５７】
図９（Ａ）から理解できるように、圧延方向の同位置にて幅方向に等間隔に離れた一連の幅方向データを利用する（図中ではピッチ４ｐの縞模様状の測定データを使用する）と、タイミングによっては欠陥の検出漏れが発生してしまう。そこで、このような事態を避けるためには、例えば図９（Ｂ）および（Ｃ）のように、幅方向に圧延方向位置をずらして間引くことにより、欠陥の検出漏れを抑制することが考えられる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
図１０は、本発明の第２実施形態にかかる漏洩磁束探傷装置１の構成を示す模式図である。第１実施形態にかかる漏洩磁束探傷装置１は鋼板２の長手方向に励磁をする構成であったが、第２実施形態にかかる漏洩磁束探傷装置１は鋼板２の幅方向に磁化をする構成とし、鉛直方向の磁場を感知するセンサを幅方向に並べて漏洩磁束を検出する構成である。なお、図７も、鋼板２の下に配置した機器を理解しやすいように透視図で示したものである。
【００５９】
図７に示す漏洩磁束探傷装置１は、磁化器４，４’と、磁気センサ５，５’と、信号前処理装置６，６’と、Ａ／Ｄ変換装置７，７’と、周期性判定装置８と、欠陥判定装置９とを備える。また、磁化器４，４’は、鋼板２の表面検出用の磁化器４および裏面検出用の磁化器４’に区別され、磁気センサ５，５’は、鋼板２の表面検出用の磁気センサ５および裏面検出用の磁気センサ５’に区別される。
【００６０】
表面検出用の磁化器４と磁気センサ５の組は、鋼板２を挟んで対向して配置し、鋼板２の裏側より磁化器４により鋼板２を幅方向に磁化し、鋼板２の表面の漏洩磁束を磁気センサ５により検出する。一方、裏面検出用の磁化器４’と磁気センサ５’の組は、鋼板２を挟んで対向して配置し、鋼板２の表側より磁化器４’により鋼板２を幅方向に磁化し、鋼板２の裏面の漏洩磁束を磁気センサ５’により検出する。
【００６１】
周期性判定装置８および欠陥判定装置９は、第１実施形態と共通の構成であるので個々では詳細な説明を省略する。すなわち、周期性判定装置８および欠陥判定装置９は、図２に示した構成と共通の構成であり、図３および図８のフローチャートに示した処理を実行することができる。
【００６２】
上記構成による漏洩磁束探傷装置１によれば、欠陥により発生する漏洩磁束は幅方向に正負の分布を持つことになる（図１１を参照）。本実施形態にかかる漏洩磁束探傷装置１では、検出信号がこのような特徴的な正負のピークを持つので、図９（Ｃ）のようなデータサンプリング（測定データの間引き処理）を行ったとしても未検出となる確率が低減でき、周期性評価の精度を上げる事ができる。
【００６３】
また、本実施形態にかかる漏洩磁束探傷装置１によれば、欠陥にかかる検出信号が幅方向に複数の磁気センサに渡って生じるので、２次元的な特徴を持つ欠陥信号についての類似性を評価することで、周期性を評価するうえでより精度良く評価を行うことが可能となる。
【００６４】
〔検出例〕
ここで、本発明の実施による周期性欠陥の検出例を説明する。
【００６５】
図１２は、片面５周期分と裏面５周期分との周期性欠陥信号を同期加算した結果を示すグラフである。図１２に示されるグラフから理解できるように、鋼板２の２００ｍｍの位置には周囲のノイズの影響を抑制して欠陥信号と考えられる信号が強調されている。したがって、表裏両面から得られる欠陥データによる評価でも同等に欠陥を検出することが可能であることが理解できる。
【００６６】
従来の周期性欠陥の検出では、板幅１８００ｍｍの鋼板上の微小な周期性欠陥を検出するため、測定データを１０周期の相関処理を繰り返し、幅方向に３５０ｍｍの位置に約２０００ｍｍ周期の欠陥を検出する必要があった。その場合、圧延ロールを交換して欠陥の発生源を解消しても、それまでに２０ｍ分の鋼板がライン上を通過しており、この部分は製品として出荷できなかった。
【００６７】
しかしながら、本発明の実施によれば、同じ仕様の鋼板において、表裏両面で測定したデータで評価を行うことが可能である。すなわち、上記同様の約２０００ｍｍの周期を持つ周期性欠陥を検出ために、表面５周期および裏面５周期分の測定データから相関処理をするのみで十分である。したがって、従来は２０ｍ分の鋼板が不合格となっていたものが、１０ｍ分のみが製品として不合格となるだけある。
【００６８】
以上より、本発明の実施にかかる周期性欠陥検出装置によれば、鋼板２に磁界をかける磁化器４，４’と、鋼板２の表面に漏洩する漏洩磁束を検出して表面測定データを取得する表面の磁気センサ５と、鋼板２の裏面に漏洩する漏洩磁束を検出して裏面測定データを取得する裏面の磁気センサ５’と、表面測定データおよび裏面測定データに基づいて周期性欠陥の発生周期を判定する周期性判定装置８と、鋼板２の表面および裏面の同一位置についての表面測定データと前記裏面測定データを組み合わせて同期加算するデータ列加算部９１と、同期加算した測定データを用いて鋼板２に周期性欠陥があるか否かを判定する欠陥判定部９２とを備えるので、周期性欠陥からの検出信号が微小であっても同期加算に要する領域が少なくてよく、欠陥探傷に要する領域が次のロットで製造される被検体にまで及ぶことがなくなるので歩留まりも向上する。
【００６９】
さらに、本発明の実施にかかる周期性欠陥検出方法によれば、周期性判定装置８が、表面測定データから第１の小領域を選択する第１小領域選択部８２と、表面測定データから第１の小領域と周期候補の距離だけ離れた位置に表面の第２の小領域を選択し、裏面測定データから第１の小領域および表面の第２の小領域に対応した位置に裏面の第２の小領域を選択する第２小領域選択部８４と、第１の小領域、表面の第２の小領域、および裏面の第２の小領域における測定データの相関値から周期候補の類似性評価指数を算出する類似性評価指数算出部８６と、類似性評価指数が閾値以上である場合に当該周期候補を周期性欠陥の発生周期として判定する周期判定部８７とを備えるので、周期性欠陥の発生周期が未知であっても用いることができ、かつ当該小領域のみの測定データについての同期加算で周期性欠陥の判定を行える。
【００７０】
以上より、本発明の実施にかかる周期性欠陥検出方法によれば、磁化器４，４’を利用して被検体に磁界をかける磁化ステップと、鋼板２の表側に配置した磁気センサ５を用いて鋼板２の表面の漏洩磁束を測定して表面測定データを取得する表面測定ステップと、鋼板２の裏側に配置した磁気センサ５’を用いて鋼板２の裏面の漏洩磁束を測定して裏面測定データを取得する裏面測定ステップと、鋼板２の表面および裏面の同一位置についての表面測定データと裏面測定データを組み合わせて同期加算する同期加算ステップと、同期加算した測定データを用いて鋼板２に欠陥があるか否かを判定する判定ステップとを含むので、周期性欠陥からの検出信号が微小であっても同期加算に要する領域が少なくてよく、欠陥探傷に要する領域が次のロットで製造される被検体にまで及ぶことがなくなるので歩留まりも向上する。
【００７１】
さらに、本発明の実施にかかる周期性欠陥検出方法によれば、表面測定データと裏面測定データを組み合わせて該測定データの類似性評価指数を周期性欠陥の周期候補について算出する類似性評価指数算出ステップと、類似性評価指数が閾値以上である場合に周期候補を同期加算周期として選択する周期選択ステップを含み、同期加算ステップが、同期加算周期に基づいて同期加算するので、周期性欠陥の発生周期が未知であっても用いることができる。
【００７２】
また、本発明の実施にかかる周期性欠陥検出方法によれば、表面測定データから第１の小領域を選択する第１小領域選択ステップと、表面測定データから第１の小領域と周期候補の距離を離れた位置に表面の第２の小領域を選択する表面の第２小領域選択ステップと、裏面測定データから第１の小領域および表面の第２の小領域に対応した位置に裏面の第２の小領域を選択する裏面の第２小領域選択ステップと、第１の小領域、表面の第２の小領域、裏面の第２の小領域における測定データの相関値を求める相関算出ステップを含み、類似性評価指数算出ステップが、相関値に基づいて類似性評価指数を算出するので、測定データから周期性判定を効率よく実行することができ、かつ当該小領域のみの測定データについての同期加算で周期性欠陥の判定を行える。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。例えば、漏洩磁束のセンサとしては、ホール素子、コイル、磁気抵抗素子、ＳＱＵＩＤ等の磁気センサが使える。また、幅方向にセンサを複数個並べているが、１個ないしは複数個のセンサをトラバースさせる方式でもかまわない。また、全幅を探傷しているが、幅方向の一部の領域を探傷する方式でもかまわない。特に、周期性の連続欠陥であれば、幅方向の一部の領域をある長さ探傷し、幅方向に位置を変えて繰り返し探傷する方式でもかまわない。
【符号の説明】
【００７４】
１  漏洩磁束探傷装置
２  鋼板
３  周期性欠陥
４  磁化器
５  磁気センサ
６  信号前処理装置
７  Ａ／Ｄ変換装置
８  周期性判定装置
９  欠陥判定装置
８１  データ記憶領域
８２  第１の小領域選択部
８３  第１の小領域データ設定部
８４  第２の小領域選択部
８５  第２の小領域データ設定部
８６  類似性評価指数演算部
８７  周期性判定部
９１  データ列加算部
９２  欠陥判定部
９３  判定結果記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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