(57)【要約】【課題】広い範囲の欠陥を高精度で検出することができる漏洩磁束式検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】漏洩磁束式検査装置は、鋼板１を磁化する磁化器１０と、磁化器１０により磁化された鋼板に存在する欠陥２に起因する漏洩磁束を検出する検出器１３と、検出器１３からの検出信号を処理して鋼板１の欠陥２を検出する欠陥検出ユニット２０とを具備する。欠陥検出ユニット２０は、ウェーブレット変換処理部２３と、１以上の周波数の比較信号を生成する比較信号生成部２４と、その１以上の周波数の比較信号を用いてウェーブレット変換処理部２３により相関演算処理して得られた出力信号の信号処理を行って欠陥信号を得る信号処理部２５と、信号処理部により得られた欠陥信号のうち少なくとも一部を用いて欠陥の情報を得る欠陥情報取得部２６とを有する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体金属からなる被検査体を磁化する磁化器と、
前記磁化器により磁化された被検査体の表面または内部に存在する欠陥に起因する漏洩磁束を検出する検出器と、
前記検出器からの検出信号を処理して被検査体の表面または内部に存在する欠陥を検出する欠陥検出ユニットと
を具備し、
前記欠陥検出ユニットは、
相関演算処理により前記検出器で検出された検査信号と比較信号の相関を求めるウェーブレット変換処理部と、
１以上の周波数の比較信号を生成する比較信号生成部と、
前記１以上の周波数の比較信号を用いて前記ウェーブレット変換処理部により相関演算処理して得られた１以上の出力信号の信号処理を行って欠陥信号を得る信号処理部と、
前記信号処理部により得られた欠陥信号のうち少なくとも一部を用いて欠陥の情報を得る欠陥情報取得部と
を有することを特徴とする漏洩磁束式検査装置。
【請求項２】
前記ウェーブレット変換処理部は、前記比較信号生成部で生成された１以上の周波数の比較信号を用いて相関演算処理を行う相関演算処理部を有することを特徴とする請求項１に記載の漏洩磁束式検査装置。
【請求項３】
前記比較信号は、周期を定義可能な連続して繰り返す信号の１周期分の信号であって、かつ、当該１周期分の信号の時間積分値が０（ゼロ）となる信号であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の漏洩磁束式検査装置。
【請求項４】
前記欠陥情報取得部は、周波数の異なる比較信号を用いて相関演算処理した場合の欠陥の形状の違いによる出力信号の差を用いて欠陥の大きさの情報を得ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の漏洩磁束式検査装置。
【請求項５】
前記比較信号生成部は、前記被検査体の搬送速度に応じて前記ウェーブレット変換処理部へ送る比較信号の周波数を変更することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の漏洩磁束式検査装置。
【請求項６】
強磁性体金属からなる被検査体を磁化器により磁化し、被検査体の表面または内部に存在する欠陥に起因する漏洩磁束を検出器により検出し、前記検出器からの検出信号を処理して被検査体の表面または内部に存在する欠陥を検出する漏洩磁束式検査方法であって、
前記検出器により検出された検査信号をウェーブレット変換処理部に供給するとともに、比較信号生成部により生成された１以上の周波数の比較信号をウェーブレット変換処理部に供給し、前記ウェーブレット変換処理部において、相関演算処理により前記検出器で検出された検査信号と前記１以上の比較信号との相関を求めることにより１以上の出力信号を得、前記出力信号の信号処理を行って得られた欠陥信号のうち少なくとも一部を用いて欠陥情報取得部により欠陥の情報を得ることを特徴とする漏洩磁束式検査方法。
【請求項７】
前記ウェーブレット変換処理部は、前記比較信号生成部で生成された１以上の周波数の比較信号を用いて相関演算処理を行う相関演算処理部を有することを特徴とする請求項６に記載の漏洩磁束式検査方法。
【請求項８】
前記比較信号は、周期を定義可能な連続して繰り返す信号の１周期分の信号であって、かつ、当該１周期分の信号の時間積分値が０（ゼロ）となる信号であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の漏洩磁束式検査方法。
【請求項９】
前記欠陥情報取得部は、周波数の異なる比較信号を用いて相関演算処理した場合の欠陥の形状の違いによる出力信号の差を用いて欠陥の大きさの情報を得ることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の漏洩磁束式検査方法。
【請求項１０】
前記比較信号生成部は、前記被検査体の搬送速度に応じて前記ウェーブレット変換処理部へ送る比較信号の周波数を変更することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の漏洩磁束式検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板等の強磁性体金属からなる被検査体に強力な磁界をかけ、被検査体の内部または表面に存在する欠陥に起因する漏洩磁束の変化を検出することにより欠陥の検査を行う漏洩磁束式検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブリキ鋼板、自動車用鋼板、珪素鋼板等の薄鋼板を製造するラインにおいては、強磁性体金属からなる被検査体である鋼板の内部または表面に存在する欠陥を検査するための検査装置として、漏洩磁束式検査装置が用いられている（例えば、特許文献１〜６）。
【０００３】
漏洩磁束式検査装置は、図１３に示すように、搬送されている強磁性体である被検査体としての鋼板１に、磁化器１０１により強力な磁界をかけ、鋼板１の内部または表面に存在する欠陥１０２の部分で漏洩する漏洩磁束Ｍの変化を被検査体表面近くに設置した磁束検出器（磁気センサ）１０３を用いて検出する装置である。このときの磁界は、欠陥による漏洩磁束が多くなるように、飽和と思われる状態まで磁束を鋼板内に通すことができる程度の値とする。
【０００４】
漏洩磁束を検出する磁束検出器（磁気センサ）１０３としては、磁気抵抗素子、検出コイル、マグネットダイオード、ホール素子が用いられ、その検出信号を、図１４に示す欠陥検出ユニット１１０により処理して欠陥検出を行う。従来の欠陥検出ユニット１１０は、検出された信号を増幅するアンプ１１１と、増幅された信号からノイズ信号を分離する単独のバンドパスフィルター（ＢＰＦ）１１２と、信号を増幅するとともに全波整流するためのアンプ／全波整流器１１３と、感度調整器１１４と、信号の閾値処理を行って欠陥の有無を判定する閾値処理部１１５とを有する。
【０００５】
アンプ１１１で増幅された信号はｉ）に示すようなものであり、この信号がバンドパスフィルター１１２に供給される。従来のバンドパスフィルター１１２は、ハイパスフィルター１１２ａとローパスフィルター１１２ｂとを直列に組み合わせたものであり、検出したい欠陥の大きさに合わせてハイパス側の下限カットオフ周波数を変更して感度を調整する。すなわち、検出目標の欠陥が小さい場合は下限カットオフ周波数を高周波領域側に変更して最適化の工夫を行っている。また、検査対象物の移動により欠陥の周波数が高くなることに対しては、検査対象物の速度に合わせてカットオフ周波数を変更して補正を行う処理を行っている（速度追従式バンドパスフィルターを採用）。ただし、バンドパスフィルターのローパスフィルター側周波数を高くすることは周辺の電気機器の誘導信号の影響を受けて電気ノイズが混入することから、むやみに高い周波数を選択することはできない。
【０００６】
また、漏洩磁束の大きさは欠陥の大きさに概ね比例することから、欠陥の大きさの判別は、バンドパスフィルター１１２を通過した信号をアンプ／全波整流器１１３で、ii）のように増幅するとともに全波整流してその絶対値を求めて検査信号とし、感度調整器１１４により検出感度調整（検量線を引く作業）を行い、欠陥信号を適正な信号レベルにする。この信号に対して閾値処理部１１５により、iii）に示すように閾値判別を行い、有害として定めた閾値を超えた信号が得られたときのみ「欠陥有り」とする。閾値を数段階に設定して有害の重度を判定することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−６１６４５号公報
【特許文献２】特開平１１−８３８０８号公報
【特許文献３】特開２００２−１９５９８４号公報
【特許文献４】特開２００２−２５７７９０号公報
【特許文献５】特開２００４−３５４２４０号公報
【特許文献６】特開２００７−６４９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
欠陥から発生する漏洩磁束によりバンドパスフィルター等を用いて信号処理して欠陥を検出、判定する処理において、出力は欠陥の大きさに概ね比例して得られるが、欠陥の形状が大きく異なるなど、漏洩磁束の漏れ状況が異なると、同じ出力が得られない場合がある。例えば、長い欠陥と幅の広い欠陥では、欠陥体積が同じでも、鋼板内の磁束を阻害する大きさが違うと出力が異なってくる。すなわち、欠陥の断面積などの磁束の流れ方向に直角方向の大きさの要因差が漏洩磁束の通過に対して妨害になり影響する。
【０００９】
このため、検出すべき欠陥の種類や形状は、装置導入前に整理しておき、検出が必要な欠陥に対して検出素子を選定し、構成して、ノイズの除去を行うバンドパスフィルターの定数を検出が必要な欠陥に対して最適な値にしておく必要がある。すなわち、検査出力が極端に小さい欠陥形状が存在しないようにしておく必要がある。また、欠陥が有害か無害か判別できるように閾値を予め定めておく。
【００１０】
このように、漏洩磁束式検査装置は、できるだけ多くの欠陥形状に適合させることが望まれているが、図１３に示すような、被検査体である鋼板に磁界をかける磁極を欠陥の流れ方向（鋼板の搬送方向）に配置した構成では、例えば、被検査体である鋼板が移動する方向に長く伸びた欠陥の信号が小さくなる傾向がある。また、前述したようにハイパス側の下限カットオフ周波数を高くすることで小さい欠陥の検出には有利になるが、移動方向に長い欠陥などの変化の緩い欠陥には不利に働く。したがって、全ての形状の欠陥を高精度で検出することは極めて困難である。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、広い範囲の欠陥を高精度で検出することができる漏洩磁束式検査装置および検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、強磁性体金属からなる被検査体を磁化する磁化器と、前記磁化器により磁化された被検査体の表面または内部に存在する欠陥に起因する漏洩磁束を検出する検出器と、前記検出器からの検出信号を処理して被検査体の表面または内部に存在する欠陥を検出する欠陥検出ユニットとを具備し、前記欠陥検出ユニットは、相関演算処理により前記検出器で検出された検査信号と比較信号の相関を求めるウェーブレット変換処理部と、１以上の周波数の比較信号を生成する比較信号生成部と、前記１以上の周波数の比較信号を用いて前記ウェーブレット変換処理部により相関演算処理して得られた１以上の出力信号の信号処理を行って欠陥信号を得る信号処理部と、前記信号処理部により得られた欠陥信号のうち少なくとも一部を用いて欠陥の情報を得る欠陥情報取得部とを有することを特徴とする漏洩磁束式検査装置を提供する。
【００１３】
また、本発明は、強磁性体金属からなる被検査体を磁化器により磁化し、被検査体の表面または内部に存在する欠陥に起因する漏洩磁束を検出器により検出し、前記検出器からの検出信号を処理して被検査体の表面または内部に存在する欠陥を検出する漏洩磁束式検査方法であって、前記検出器により検出された検査信号をウェーブレット変換処理部に供給するとともに、比較信号生成部により生成された１以上の周波数の比較信号をウェーブレット変換処理部に供給し、前記ウェーブレット変換処理部において、相関演算処理により前記検出器で検出された検査信号と前記１以上の周波数の比較信号との相関を求めることにより１以上の出力信号を得、前記出力信号の信号処理を行って得られた欠陥信号のうち少なくとも一部を用いて欠陥情報取得部により欠陥の情報を得ることを特徴とする漏洩磁束式検査方法を提供する。
【００１４】
本発明において、前記ウェーブレット変換処理部は、前記比較信号生成部で生成された１以上の周波数の比較信号を用いて相関演算処理を行う相関演算処理部を有する構成とすることができる。また、前記比較信号は、検出したい介在物の波形に合わせることが最良であるが、種々の介在物への対応が可能となることから、周期を定義可能な連続して繰り返す信号の１周期分の信号であって、かつ、当該１周期分の信号の時間積分値が０（ゼロ）となる信号、例えばサイン関数１波であることが好ましい。
【００１５】
前記欠陥情報取得部は、周波数の異なる比較信号を用いて相関演算処理した場合の欠陥の形状の違いによる出力信号の差を用いて欠陥の大きさの情報を得るものとすることができる。
【００１６】
前記比較信号生成部は、前記被検査体の搬送速度に応じて前記ウェーブレット変換処理部へ送る比較信号の周波数を変更するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ウェーブレット変換処理部において、相関演算処理により検出器で検出された検査信号と１以上の周波数の比較信号との相関を求め、１以上の出力信号を得るので、広い範囲で欠陥信号を取り出すことが可能になり、大きな欠陥でも小さな欠陥でも欠陥の大きさに対応した信号を得ることが可能になる。このため、広い範囲の欠陥を高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】検査信号のうち欠陥の長さに見合った周波数成分を示す模式図である。
【図２】検査信号のうち欠陥のエッジ部（欠陥と鋼板の境界）から発生する周波数成分と小さい欠陥の中央から発生する周波数成分を示す模式図である。
【図３】図１の周波数成分の周波数帯域と図２の周波数成分の周波数帯域とを周波数軸に並べ、各周波数帯域に応じた２つのバンドパスフィルターを用いた例を示す図である。
【図４】周波数範囲の異なるバンドパスフィルターを３種類設けた場合の各バンドパスフィルター通過後の波形の例を示す図である。
【図５】大きさの異なる欠陥についてハイパスフィルターの周波数を変化させて周波数分離を行った場合の分離状況を示す図である。
【図６】バンドパスフィルターを用い、８ｋＨｚを中心にした周波数範囲で局部的にゲインを変更した場合の出力の変化を示す図であり、（ａ）にハイパスフィルターの周波数を変更した状況を示し、（ｂ）に検査信号のＳ／Ｎ比および出力を示す。
【図７】バンドパスフィルターを用い、２ｋＨｚを中心にした周波数範囲で局部的にゲインを変更した場合の出力の変化を示す図であり、（ａ）にハイパスフィルターの周波数を変更した状況を示し、（ｂ）に検査信号のＳ／Ｎ比および出力を示す。
【図８】本発明の実施形態に係る漏洩磁束式検査装置を示す概略構成図である。
【図９】図８の漏洩磁束式検査装置における欠陥検出ユニットの構成を示すブロック図である。
【図１０】ウェーブレット変換処理部における相関演算処理の原理を説明するための図である。
【図１１】鋼板中に存在する長さ１ｍｍ、幅０．１ｍｍ、厚み０．０１ｍｍ程度の欠陥部分で漏洩した漏洩磁束の強度分布シミュレーション結果を示す図である。
【図１２】比較信号の周波数を変化させ、大きさの異なる欠陥を検出した際の検査出力を示す図である。
【図１３】従来の漏洩磁束式検査装置における測定原理を説明するための図である。
【図１４】従来の漏洩磁束式検査装置における欠陥検出ユニットを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
欠陥信号中の周波数成分は欠陥の特徴により、その成分内容が異なる場合があり、その場合は、信号成分を欠陥の特徴に合わせた分離処理を必要とする。
【００２０】
周波数成分としては、欠陥の長さに対応した低い周波数（図１）と、欠陥のエッジ部の変化や小さい欠陥の中央部分にある高い周波数（図２）とがある。
【００２１】
このように特徴のある周波数を個別に柔軟に処理してそれぞれの出力値を求め、欠陥の体積などの有害度と信号との検量線を求めることで、種々の形状の欠陥検出が可能となる。
【００２２】
本実施形態の内容をより理解しやすいように、最初に従来から行われている検査信号の周波数成分から欠陥を検出する手法を説明し、次いで、本実施形態について説明する。
【００２３】
（１）検査信号の周波数成分から欠陥を検出する手法
欠陥からの検査信号には、図１に示した欠陥の長さや、欠陥の幅および厚みのような、欠陥の大きさに見合った周波数成分と、図２に示したような、欠陥のエッジ部（欠陥と鋼板の境界）から発生する周波数成分や小さい欠陥の中央部分にある高い周波数成分があり、それぞれが含んでいる周波数に違いがあることが容易に理解することができる。つまり、エッジ部から発生する周波数成分の方が時間の周期が短くて周波数の高い成分を多く含んでいる。
【００２４】
従来は単独でバンドパスフィルターが用いられており、エッジで発生する高い周波数と、欠陥全体で発生する周波数を同時に増減して調整する。具体的な方法としては、上述の図１４に示すように、ノイズを分離するために、バンドパスフィルターにおけるハイパスフィルターにより、振動、電源周波数、駆動モータからの誘導などのノイズを含む不要な低い周波数をカットする。これらの振動、電源周波数、駆動モータからの誘導などのノイズをカットした後でも、鋼板の磁気的に不均一な部分から発生する地合いノイズがあり、より小さな欠陥を見つけるには地合いノイズが大きな障害となる。そこで、鋼板の地合いノイズをカットするために、カットする周波数の値をさらに上げて行き、Ｓ／Ｎが最大になるように調整を行う。
【００２５】
欠陥が持っている周波数範囲に比べて高くかつ不要な周波数をカットオフするローパスフィルター（ローパス周波数）は広域のノイズの誘導防止を考慮して選定する。
【００２６】
一方、図３は図１の周波数成分の周波数帯域と図２の周波数成分の周波数帯域とを周波数軸に並べて記載した例を示す図であるが、この図から、図１および図２のそれぞれに対応した信号を得るには、図１および図２に対応して、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）とローパスフィルター（ＬＰＨ）とを組み合わせたバンドパスフィルターを２種類（複数）用いることが効果的であることがわかる。
【００２７】
図４に、周波数範囲の異なるバンドパスフィルターを３種類設けた場合の各バンドパスフィルター通過後の波形の例を示す。これらはあくまでも例示に過ぎず、使用する素子や構成により波形は異なってくる。周辺のノイズの混入量も一例である。
【００２８】
しかし、図３に示すように周波数範囲の異なるバンドパスフィルターを複数設けることにより効果的に信号を分別することが可能であるものの、通常の周波数フィルターは連続サイン波を対象にして設計された回路（理論）であり、欠陥の場合のように、信号が連続では発生しない場合には、複数のバンドパスフィルターを設けても、欠陥の高い周波数を適切に分離することが困難な場合も生じる。
【００２９】
図５は大きさの異なる欠陥の周波数分離状況を示す。図５における周波数分離手法は、ＨＰＦの周波数を変化させて出力を求めるものである。出力は周波数を高くすると低くなるので、低い周波数のときと同じ閾値での判別ができなくなる。通常は、０．１ｍｍφのドリル穴を標準サンプルとして、各周波数の出力が同じ閾値で判定できるように感度校正を行う。感度校正は、幅方向に検出器（検出素子）を複数並べて幅広い被検査対象物を検査する際に、同じ検査出力が得られるように標準サンプルを用いて検出素子の個々の感度をゲインにて調整する作業でもある。
【００３０】
図５に示すように、ＨＰＦを用いて欠陥の周波数特性を求めた結果では、高い周波数を用いるほど校正穴との検査出力差が開いていく傾向にあり、高い感度を得るには改善の余地がある。図６、図７は、広い周波数範囲のバンドパスフィルターを用い、局部的な周波数部分のゲインを増減して出力の変化を確認した結果を示すものである。図６は８ｋＨｚを中心にした周波数範囲で局部的にゲインを変更（増加）した場合、図７は２ｋＨｚを中心にした周波数範囲で局部的にゲインを変更（増加）した場合の出力変化を示すものであり、両図とも（ａ）にＨＰＦの周波数を変更した状況を示し、（ｂ）に検査信号のＳ／Ｎ比および出力を示す。これらの図に示すように、両者とも出力が上昇する傾向があり、その傾向が２ｋＨｚのゲインを上げた方が若干大きいが、このように任意の周波数のＨＰＦにより局部的な周波数部分のゲインを増減することで感度を上げる手法は、継続的に品質保証できない可能性があり、好ましくない。
【００３１】
（２）本実施形態に係る漏洩磁束式検査装置
本実施形態では、上述したバンドパスフィルターを用いた検査信号の周波数成分から欠陥を検出する手法の問題点を解決するため、ウェーブレット変換手法を用いて、高い周波数の欠陥信号でも弁別できるようにしたものである。
【００３２】
ここで、ウェーブレット変換とは、マザーウェーブレットを時間方向にａ倍し、時間方向にｂだけ移動したものをウェーブレット関数と呼び、このウェーブレット関数と任意確認対象の信号とをそれぞれフーリエ変換後に、これらの内積を求めてウェーブレット関数の成分がどれだけ含まれているかを求める手法である。従来の信号解析のＦＦＴ（フーリエ変換）では周波数の分布を抽出することができるが、時間方向の情報を失う。ウェーブレット変換では時間方向の情報を失わず情報を抽出できる。さらに、フーリエ変換では局部的な部分を精密に行うとデータの精密さが相対的に失われるなどの相反する問題があったが、ウェーブレット変換では時間的にも情報的にも局部的な部分の処理が精密にできるなどの特徴がある。
【００３３】
ウェーブレット変換処理をそのまま用いるためには、フーリエ変換処理が必要になることからフーリエ変換処理をそのまま用いて信号解析のあとの処理ステージで実時間に戻し必要な周波数の情報、出力の値を抽出することも可能であるが、ここでは、フーリエ変換を行わないでウェーブレット変換の特徴であるウェーブレット関数を決め、内積を求める手法を利用する。すなわち、ウェーブレット関数の周波数と波形を予め決めて（波形関数と時間方向にａ倍、時間方向に移動させるｂを決めて）おき、任意の信号（介在物欠陥信号を含んだ検出素子からの検出信号）とオリジナルのウェーブレット変換処理で行っている内積を相関演算処理として行い、定めたウェーブレット関数がどのくらい含んでいるかをリアルタイムで演算する。このことで必要な周波数の信号を高速で抽出できる処理が可能になる。このときの演算はサンプル周波数毎のデータの積と演算したウェーブレット関数分の積の結果を加算する。すなわち、ウェーブレット関数のデータ個数と同じ数の積とそれらの加算値（積和演算による相関演算処理）を行うことでサンプル周波数毎のデータを求める。
【００３４】
図８（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係る漏洩磁束式検査装置を示す概略構成図、図９は図８の漏洩磁束式検査装置における欠陥検出ユニットの構成を示すブロック図である。本実施形態の漏洩磁束式検査装置（図８）は、搬送される鋼板１の幅方向に沿って複数設けられた磁化器１０と、磁化器１０に対応する鋼板１の表面近傍に設けられた漏洩磁束を検出する検出器（磁気センサ）１３と、検出器１３で検出された漏洩磁束信号から欠陥２を検出する欠陥検出ユニット２０とを有している。なお、図８（ａ）で磁化器１０と検出器１３とが鋼板１を挟んで反対側に配置されている例を示し、図８（ｂ）ではこれらが鋼板１の同じ側に配置されている例を示す。これらのうち図８（ａ）の装置は検出器１３側に磁化器１０が存在しないため、検出器１３を緻密に配置することができるという利点を有する。
【００３５】
磁化器１０は、ヨーク１１と、ヨーク１１に巻回された励磁コイル１２とを有しており、励磁コイル１２に電流を流すことにより、鋼板１を励磁し、漏洩磁束Ｍを発生させる。また、検出器（磁気センサ）１３としては、磁気抵抗素子、検出コイル、マグネットダイオード、ホール素子が用いられる。なお、磁化器１０と検出器１３は一体化され、検出ヘッドが構成される。なお、図８（ａ）に示す符号１４は中空ロールである。
【００３６】
欠陥検出ユニット２０は、図９に示すように、検出器１３で検出された信号（センサ信号）を増幅するための前段アンプ２１と、低域ノイズをカットする低域ノイズカット部２２と、増幅された信号を相関演算処理するためのウェーブレット変換処理部２３と、周波数の異なる複数の比較信号を生成する比較信号生成部２４と、相関演算処理された出力信号の信号処理を行って欠陥信号を得る信号処理部２５と、信号処理部２５で処理された信号から欠陥情報を得る欠陥情報取得部（総合判定部）２６とを有する。
【００３７】
ウェーブレット変換処理部２３は、比較信号生成部２４で生成された周波数の異なる複数の比較信号を用いて相関演算処理を行う。具体的には、ウェーブレット変換処理部２３は、複数の相関演算処理部３１を有し、比較信号生成部２４で生成された周波数の異なる複数の比較信号がそれぞれ複数の相関演算処理部３１に送られ、相関演算処理部３１において比較信号を用いた相関演算処理が行われる。
【００３８】
信号処理部２５は、各相関演算処理部３１により相関演算処理して得られた出力信号を増幅するとともに全波整流する複数のアンプ／全波整流器３２と、各アンプ／全波整流器３２を経た信号の感度を調整する複数の感度調整器３３と、感度調整後の各信号の閾値処理を行って欠陥を検出する複数の閾値処理部３４とを有する。欠陥情報取得部（総合判定部）２６は、複数の閾値処理部３４の結果を総合判定して最終的に欠陥の情報を取得する。
【００３９】
ウェーブレット変換処理部２３の各相関演算処理部３１では、図１０に示すように、相関演算処理によりサンプル元波形である検査信号と比較波形（比較信号）の相関を求めることにより出力が得られる。図１０の下段に示す式は一般的なウェーブレット変換を示す式であり、式中のｆ（ｘ）が検査信号、Ψａ，ｂ（ｘ）が比較波形（ウェーブレット関数）、Ｗ（ａ，ｂ）はウェーブレット係数である。
【００４０】
通常、この種の処理では、フーリエ変換して相関を求めるが、本発明では時間軸で示した波形どうしの相関を求めるためウェーブレット変換を用いる。相関は、比較波形を検査信号の時間軸に合わせてずらしながら処理することにより求めることができる。ずらす時間刻みは、サンプリングタイミングの刻みを使用することができる。処理時間の短縮のため、リサンプリングを行って時間刻みを粗くしてもよい。
【００４１】
ウェーブレット変換に用いる比較波形（ウェーブレット関数）には、ガボール関数、ドベシイ関数、メイエ関数、メキシカンハット関数を用いることができるが、これらは連続波形を対象とするものである。これに対して、比較波形（ウェーブレット関数）として、周期を定義可能な連続して繰り返す信号の１周期分の信号であって、かつ、当該１周期分の信号の時間積分値が０（ゼロ）となる信号、例えば単純なサイン関数（１波）を用いることにより、非連続に存在する欠陥を検出しやすくなる。
【００４２】
このことを図１１を参照して説明する。図１１は、鋼板中に存在する長さ１ｍｍ、幅０．１ｍｍ、厚み０．０１ｍｍ程度の欠陥部分で漏洩した漏洩磁束の強度分布シミュレーション結果を示す図である。ここでは、鋼板から約１ｍｍ程度離れた位置での漏洩磁束垂直磁束強度分布例を示す。図１１に示すように、漏洩磁束の垂直成分の強度は、サイン波に近い波形で周波数の高いものから低いものまで含んでいることがわかる。ただし、当然のことながら、欠陥の大きさにより強度分布波形は異なる。
【００４３】
比較信号生成部２４は、周波数の異なる複数の比較信号を生成し、これらをウェーブレット変換処理部２３の各相関演算処理部３１へ送るものである。本実施形態では、比較信号として周波数が１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、・・・、ｎｋＨｚのものを各相関演算処理部３１へ送っているが、これはライン速度（被検査対象の鋼板の速度）が３００ｍｐｍの例である。比較信号生成部２４は、ライン速度を変更する場合に、ライン速度に追従して比較信号の周波数を変更することが好ましい。これにより、ライン速度を変更しても同一の検査出力を得ることができる。
【００４４】
本実施形態の漏洩磁束式検査装置においては、磁化器１０により鋼板１を励磁することにより発生した漏洩磁束Ｍを検出器（磁気センサ）１３で検出し、その検出信号（センサ信号）を前段アンプ２１で増幅し、低域ノイズカット部２２で低域ノイズをカットし、ウェーブレット変換処理部２３に送る。
【００４５】
そして、比較信号生成部２４により、ライン速度に応じて周波数の低いものから高いものまで複数の比較信号を生成し、ウェーブレット変換処理部２３の各相関演算処理部３１に送る。本例では、ライン速度が３００ｍｐｍであり、比較信号として周波数が１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、・・・、ｎｋＨｚのものを用いる。
【００４６】
ウェーブレット変換処理部２３では、各相関演算処理部３１において、図１０に示したような相関演算処理を行い、検査信号と所定周波数の比較信号の相関を求める。各相関演算処理部３１からの出力信号を、アンプ／全波整流器３２で増幅および全波整流し、さらに感度調整器３３で感度調整（ゲイン処理）して、欠陥信号を適正な信号レベルにした後、閾値処理部３４による閾値処理において、信号に対して閾値判別を行い、欠陥信号を得る（欠陥の検出）。そして、比較信号の周波数が異なる複数の出力信号に対応する欠陥検出結果を欠陥情報取得部（総合判定部）２６に送り、比較信号の周波数の選択や利用比率などを決定し、欠陥情報を取得する。図９には、比較信号が１ｋＨｚと８ｋＨｚの場合の出力信号を例示するが、ウェーブレット変換処理部２３の各相関演算処理部３１における相関演算処理の出力信号は、比較信号の周波数によって変化することがわかる。
【００４７】
本実施形態では、出力信号を従来と同様の処理実信号（時間軸）で処理する。実信号（時間軸）からアナログデータに戻さないでデジタル処理のままゲインを与えて絶対値を閾値と比較して欠陥を検出することも可能である。
【００４８】
図１２は、本実施形態に従って比較信号の周波数を変化させ、大きさの異なる欠陥を検出した際の検査出力を示す図である。ここでは、０．１ｍｍφのドリル穴を標準サンプルとして、各周波数の出力が同じ閾値で判定できるように感度校正を行った。また、比較信号としてはサイン関数（１波）を用いた。図１２に示すように、周波数を変化させても、いずれの大きさの欠陥も校正穴との検査出力差がほぼ一定であり、感度が高いことがわかる。この例では、例えば比較信号が８ｋＨｚの１回路であっても十分検査性能は有している。また、１ｋＨｚから２ｋＨｚの信号は、欠陥の形状により出力が異なっており、欠陥の形状による出力差を用いることで欠陥の大きさの情報も得ることが可能である。欠陥を検出することを考慮すると、比較信号の周波数はＳ／Ｎが低くならない限り高いほうが望ましいが、演算処理時間も考慮して最適な周波数を選択することが好ましい。
【００４９】
従来は、欠陥の周波数成分に対応した高い周波数を通過させるフィルター（ＨＰＦ）を用いて検査信号の周波数成分から欠陥の検出を行っていたが、欠陥の大きさに合わせた最適なＨＰＦを求めることが困難であった。例えば、周波数の高い領域の小さな欠陥を検出するために高い周波数を通過させるフィルターを採用した場合には、大きな欠陥には十分なＳ／Ｎ比および十分な大きさの出力が得られなかった（図５参照）。
【００５０】
これに対して、本実施形態では、ウェーブレット変換処理部２３を設け、周波数の異なる複数の比較信号を用いることにより、広い範囲で欠陥信号を取り出すことが可能になり、大きな欠陥でも小さな欠陥でも欠陥の大きさに対応した信号を得ることが可能になる。特に、高い周波数で検査することで小さな欠陥の検出を最適化することができる。
【００５１】
すなわち、広い範囲で比較信号の周波数を選択することができることにより、任意の周波数でＳ／Ｎ比の高い欠陥検出が可能となり、広い範囲の欠陥を高精度で検出することができる。
【００５２】
このとき、比較信号としてサイン関数（１波）を用いることにより、非連続に表れる欠陥信号を高精度で検出することができる。
【００５３】
また、各相関演算処理部３１からの相関演算処理の出力信号は、比較信号の周波数によって変化するから、それを利用して欠陥の形状に見合った周波数を選択することで欠陥の大きさや形状を含む欠陥情報を得ることが可能となる。すなわち、欠陥情報取得部（総合判定部）２６を用いることで、比較信号の周波数の選択や利用比率を決定することができ、それに基づいて欠陥の大きさや形状の情報を得ることができる。
【００５４】
さらに、比較信号生成部２４は、ライン速度に追従して比較信号の周波数を変更する機能を有しているので、ライン速度を変更しても同一の検査出力を得ることができる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、比較信号の周波数を１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、・・・、ｎｋＨｚとしたが、これに限るものではなく、予想される欠陥の形状や大きさに応じて適宜設定すればよい。また、比較信号は、１以上の周波数であればよい。
【００５６】
また、漏洩磁束式検査装置およびそれに用いる欠陥検出ユニットとしては、図８、図９に示す構成に限るものではない。具体的には、特開平８−５６１０号公報に記載された浮遊磁界を相殺する目的で用いられるＨＰＦを適用したものであってもよい。すなわち、特開平８−５６１０号公報には、浮遊磁界を相殺する目的で、鋼板の速度変化により発生する磁界の緩やかな変化、鋼板の板厚変化、形状変化などの、欠陥の周波数より低い周波数（概ねライン速度が３００ｍｐｍで５００Ｈｚ以下）をカットするハイパスフィルターが記載されているが、このようなハイパスフィルターは、欠陥検出ユニット前段にＡ／Ｄ変換器を設置する場合に、その入力レンジの無駄な拡大を抑えるために有効である。また、このような低い周波数は、本発明で意図する相関演算処理に用いる比較信号の周波数範囲よりも低い周波数帯であるため、上記実施形態では言及していないが、このような低い周波数を検出信号からカットする目的で上述のようなハイパスフィルターを設置することもできる。
【００５７】
さらに、上記実施形態では、ウェーブレット変換処理部を複数の相関演算処理部を有するものとし、これらの相関演算処理部にそれぞれ周波数が異なる比較信号を送って各相関演算処理部で相関演算処理を行うようにしたが、これに限らず一つの相関演算処理部に周波数が異なる比較信号を送って相関演算処理を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  鋼板
２  欠陥
１０  磁化器
１１  ヨーク
１２  励磁コイル
１３  検出器（磁気センサ）
１４  中空ロール
２０  欠陥検出ユニット
２１  前段アンプ
２２  低域ノイズカット部
２３  ウェーブレット変換処理部
２４  比較信号生成部
２５  信号処理部
２６  欠陥情報取得部（総合判定部）
３１  相関演算処理部
３２  アンプ／全波整流器
３３  感度調整器
３４  閾値処理部
Ｍ  漏洩磁束
【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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【図１３】
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【図１４】
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