(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠陥を検出するための、検査される強磁性材料の漏れ磁束検査のための方法であって、
検査される前記材料の検査ボリュームが、一定磁場によって磁化され、
検査される前記材料の表面が、欠陥により引き起こされた漏れ磁場を捕捉するためにプローブ配列によって走査され、前記プローブ配列は、第１の方向に互いに隣り合って配列された複数の磁場感知プローブであって、前記検査中に検査される前記材料の前記表面から有限検査距離に保持された複数の磁場感知プローブを有するプローブアレイを備え、
電気プローブ信号が、前記欠陥を認定するために評価される、方法において、
前記プローブがそれぞれ、前記第１の方向で０．１ｍｍ〜１０ｍｍまでの範囲にあるプローブ幅を有する、プローブ配列が使用され、
前記プローブ信号の評価は、以下のステップ、すなわち、
空間依存信号データを形成するために、前記プローブ信号を表す信号情報が、プローブ信号ごとに、プローブ信号の発生位置を表す空間情報にリンクされる、マッピング動作と、
前記空間依存信号データ、または前記空間依存信号データから導出された信号データが、少なくとも３つの次元を含む基底行列における正しい位置を割り当てられたフィールドに格納される、行列形成動作であって、
前記基底行列の第１の次元は、信号情報を表し、該信号情報は、検査される前記材料の前記表面の特定の位置で測定された前記漏れ磁束に関する情報を含み、
前記基底行列の第２の次元は、前記第１の方向での位置を表し、
前記基底行列の第３の次元は、前記走査方向での位置を表す
前記行列形成動作と、
評価方向で互いに隣接する前記基底行列の少なくとも２つのフィールドからの空間依存信号データが、少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用して互いにリンクされる、少なくとも１つの評価動作であって、
該評価動作は、前記第１の方向に互いに隣接するプローブのプローブ信号の共通評価を含む
前記評価動作と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基底行列を形成するときにバイポーラ信号情報が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
調節可能な制限周波数を有するバンドパスフィルタによる、前記プローブ信号のプレフィルタリングが、前記マッピング動作の前に実行され、下限周波数が、予想される前記プローブ信号の最低周波数に設定され、上限周波数が、予想される前記プローブ信号の最高周波数に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
調節可能な制限周波数を有する１つまたは複数のバンドパスフィルタによるフィルタリングが、前記マッピング動作の後に実行され、前記フィルタリングは、障害タイプに依存し、バンドパスフィルタの下限周波数は、前記プローブ信号の最低周波数に設定され、前記バンドパスフィルタの上限周波数は、前記プローブ信号の最高周波数に設定され、それぞれ、予め決定された障害タイプに対して予想される周波数であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記障害タイプに依存する前記フィルタリングのためのバンドパスの数は、設定可能であり、好ましくは２個、３個、または４個以上のバンドパスフィルタであり、異なる制限周波数が、前記障害タイプに依存する前記フィルタリングのために使用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
１つまたは複数の評価動作が実行され、前記１つまたは複数の評価動作は、予め決定された評価方向で予め決定された数の互いに隣接するフィールドにわたる空間依存信号データのフィルタリング動作として設計されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
評価動作は、平滑化方向で予め決定可能な数の互いに隣接するフィールドにわたる空間依存信号データの平滑化動作を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記平滑化動作は、移動平均の形成またはローパスフィルタリングを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記平滑化動作の評価方向は、前記第１の方向に対応することを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記平滑化動作中に考慮されるプローブの数は、最小障害長さに適応されたプローブ有効幅が生成されるように選択されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記評価方向は、前記第１の方向に対して垂直に延びる第２の方向に対応することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
障害タイプ依存バンドパスフィルタリングが前記第２の方向で実行されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記評価方向は、前記第１の方向と交差してかつ前記第２の方向と交差して延びる斜め方向に対応することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
斜め障害方向と磁化場の力線方向との間の角度差が決定され、角度位置に依存する補償係数によって斜め障害の信号データが補正される、斜め障害補償動作を特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の方向と交差してかつ前記第２の方向と交差して延びる斜め方向に延びる斜め障害の角度位置を自動的に突き止めることであって、前記評価は、予め決定可能な角度範囲内の異なる評価方向における複数の斜め方向にわたって、実行され、最大平均信号振幅を有する斜め方向が、前記信号振幅の角度依存を考慮して突き止められることを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記評価は自動的に実行されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
差形成方向にあり互いに差分距離にある２つのフィールドの空間依存信号情報データ間の差が突き止められる、差形成動作を特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記差形成方向は、前記第１の方向に対応すること、および／または、前記差形成方向は、前記第１の方向に対して斜めに延びること、および／または、複数の差形成動作が、異なる差形成方向でかつ／もしくは異なる差分距離にわたって実行されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記差分距離は、最小障害長さに適合しており、前記差分距離は、前記最小障害長さと前記最小障害長さの５倍との間にあることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
欠陥を検出するための、検査される強磁性材料の漏れ磁束検査のための装置であって、
検査される前記材料の検査ボリュームを磁化するための磁化デバイスと、
欠陥により引き起こされた漏れ磁場を捕捉するために、検査される前記材料の表面を走査するためのプローブ配列であって、第１の方向（Ｒ１）に互いに隣り合って配列された複数の磁場感知プローブ（ＳＯ１、ＳＯ２）であって、前記検査中に検査される前記材料の前記表面から有限検査距離に保持された複数の磁場感知プローブ（ＳＯ１、ＳＯ２）を有するプローブアレイ（ＳＡ）を備えるプローブ配列と、
前記欠陥を認定するために前記プローブからの信号を評価するための評価デバイス（ＡＷ）と
を備える装置において、
前記プローブアレイ（ＳＡ）の前記プローブはそれぞれ、前記第１の方向（Ｒ１）で０．１ｍｍ〜１０ｍｍまでの範囲にあるプローブ幅（ＳＢ）を有し、
前記評価デバイス（ＡＷ）は、
空間依存信号データを形成するために、前記プローブ信号を表す信号情報が、プローブ信号ごとに、プローブ信号の発生位置を表す空間情報にリンクされる、マッピング動作と、
前記空間依存信号データ、または前記空間依存信号データから導出された信号データが、少なくとも３つの次元を含む基底行列における正しい位置を割り当てられたフィールドに格納される、行列形成動作であって、
前記基底行列の第１の次元は、信号情報を表し、該信号情報は、検査される前記材料の前記表面の特定の位置で測定された前記漏れ磁束に関する情報を含み、
前記基底行列の第２の次元は、前記第１の方向での位置を表し、
前記基底行列の第３の次元は、前記走査方向での位置を表す
前記行列形成動作と、
評価方向で互いに隣接する前記基底行列の少なくとも２つのフィールドからの空間依存信号データが、少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用して互いにリンクされる、少なくとも１つの評価動作であって、
該評価動作は、前記第１の方向に互いに隣接するプローブのプローブ信号の共通評価を含む
前記評価動作と
を実行するように構成されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の欠陥を検出するための検査される強磁性材料の漏れ磁束検査のための方法に関し、また、請求項１６のプレアンブルに記載の方法を実施するために適切な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏洩磁束法は、製造工程中と完成部品の周期的に繰り返される検査の際との両方で、半製品および完成部品の欠陥に関する非破壊検査において、品質管理の重要な構成要素である。材料のある種の厄介な性質、たとえば表面の粗さや熱間圧延製品の場合のスケール付着などに対して、漏洩磁束法は、たとえば渦電流法や超音波検査よりも影響を受けない。結果として、使用信号とノイズ信号との比（Ｓ／Ｎ）がより良く、その結果、より信頼できる障害検出が促進される。
漏れ磁束測定によって欠陥を検出するための装置において、検査される対象の検査ボリュームが、磁化デバイスによって磁化され、欠陥により引き起こされた漏れ磁場を捕捉するために少なくとも１つの磁場感知プローブ（漏れ磁束プローブ）を用いて走査される。このプロセスにおいて、プローブと検査される材料の表面との間の１つの走査方向で相対運動がある。走査中、プローブは、検査される材料の表面から比較的小さい有限の検査距離を保たれる。個々のプローブは検査トラック上を移動し、その幅は、走査方向と交差するプローブの有効幅によって決定される。
【０００３】
磁化デバイスによって、検査される材料において生成される磁束または磁場は、障害のない材料において空間的に実質的に均一に分散される。また、この場合、表面近くの領域において実質的な磁場勾配が存在しない。クラックおよび他の欠陥、たとえば収縮孔や介在物など、または他の不均一性、たとえば溶接シームなどが、磁気抵抗が増大した領域として作用し、したがって、欠陥の近傍の場成分が欠陥の周りに誘導され、金属から表面近くの領域に押し出される。そこから押し出された場成分は、欠陥を検出するための漏洩磁束法で検出される。漏れ磁束測定の場合、検査対象から押し出された場成分が、プローブの領域に延び出て、そこで検出に十分な場の変化を引き起こすならば、検出可能である。
検査される材料がどのように磁化されるかに応じて、漏れ磁束検査法および検査装置は、ＤＣ場磁化（ＤＣ漏れ磁束検査）を用いる方法または装置、およびＡＣ場磁化（ＡＣ漏れ磁束検査）を用いる方法または装置に細分化される。
【０００４】
管が検査されるとき、外側障害、すなわち管の外側の障害または欠陥と、内側障害、すなわち管の内側の障害または管壁内の障害との両方が求められる。このため、通常、ＤＣ場磁化（ＤＣ漏れ磁束検査）を用いる方法が使用される。ここで、ＤＣ場磁化の実質的利点、特に、長い侵入深さが使用され、したがって、内側障害および管壁内の障害を捕捉することも可能になる。
ここで考慮される方法および装置において、検査を実行するためのプローブ配列が使用され、そのプローブ配列は、第１の方向（幅方向）に互いに隣り合って配列された複数の磁場感知プローブを有するプローブアレイを備える。電気プローブ信号、すなわちプローブからの電気信号、またはそれから導出された信号が、欠陥を認定するために評価デバイスによって一緒に評価される。プローブアレイを使用することにより、走査プロセス中にカバーされる検査幅は、個別のプローブによってカバーされる検査幅よりも実質的に大きくなり得る。さらに、幅方向の空間分解能が、個々のプローブのプローブ幅によって決定される。プローブアレイを使用することにより、連続的方法での検査対象の効率的検査が可能になる。
プローブのプローブ幅に関して個々のプローブの寸法を取るとき、通常、いわゆる最小障害長さ（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｆａｕｌｔ  ｌｅｎｇｔｈ）に基づく向きがある。最小障害長さは、それより上で、プローブ信号の最大振幅、すなわち最高検査感度、および最大再現精度が達成される障害長さ（または欠陥長さ）である。関連する規格では、３０ｍｍまたは最小障害長さもしくはその半分のプローブ幅が指定され、最小障害長さは、規格に応じて、たとえば２５ｍｍまたは５０ｍｍであり得る。最小障害長さの参照の結果として、できる限り小さいプローブの数およびそれと同時のできる限り長いもしくは広いプローブアレイ（コスト最適化）と、欠陥検出の良好な再現精度に必要と考えられる最大許容プローブ幅（一般に最小障害長さの半分）との間の良好な妥協点を得ることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、異なる障害のタイプの障害に関する信頼できる検査を容易にする、プローブアレイを用いる検査される強磁性材料の漏れ磁束検査のための方法および装置を指定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明は、請求項１の特徴を有する方法、および請求項１６の特徴を有する装置を提供する。有利な展開例が従属請求項に規定されている。すべての請求項の表現が、参照により説明の内容に含まれる。
特許請求される発明による方法および装置は、プローブアレイの個々のプローブのプローブ幅が従来の手法に比べて実質的に縮小される。プローブ幅は、もはや最小障害長さに基づいて配向されず、予想される最小漏れ磁束幅に基づき、後者は、プローブと材料表面との間の距離（検査距離）によって実質的に決定される。幅方向でローカルな高分解能を有するプローブアレイが提供される。検査距離の約５分の１が、プローブ幅の技術的に適切な下限であると考えられる。１ミリメートルの数十分の１〜約２ｍｍの範囲の現在典型的な検査距離の場合、０．１ｍｍのプローブ幅の下限が現在のところ適切と考えられているので、別の言い方では、プローブ幅は０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあるべきである。１０ｍｍより長い個々のプローブ幅の場合、個々のプローブの求められる高空間分解能は、一般的にもはや完全に達成できない。現在、０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲のプローブ幅が特に有利であると思われる。
【０００７】
プローブ信号の評価は、複数の動作を含み、複数の動作は、互いに適合され、特に、位置または空間について高分解能を有するプローブ配列に適合される。
マッピング動作において、プローブ信号を表す信号情報が、プローブ信号ごとに、走査された表面領域におけるプローブ信号の発生位置を表す空間情報にリンクされる。結果として、空間依存信号データが形成される。マッピング動作は、信号情報と位置情報との間の一意の割り当てを作成し、それぞれ走査された表面領域の「マップ」を生成するための基底の役割をすることができる。例として、検査装置の回転エンコーダ（角度位置エンコーダ）および／または線形エンコーダの信号は、位置情報を突き止めるために使用され得る。
【０００８】
行列形成動作において、空間依存信号データ（またはそれから導出された信号データ）が、基底行列（ｂａｓｉｓ  ｍａｔｒｉｘ）における正しい位置を割り当てられたフィールドまたは要素に格納される。ここで、数学の行列の従来の定義（行および列の要素の２次元長方形配列）から逸脱して、「行列」という用語は、要素のｎ次元のアレイを示し、ここでｎは２以上である。したがって、本出願の意義における行列は、２より大きい次元、たとえば３または４次元を有し得る。最も広い意味で、行列は、位置情報、信号情報、および場合によっては方法およびその結果に影響するパラメータに対するさらなる情報を提供する。
基底行列の第１の次元は、信号情報を表し、信号情報は、検査される材料の表面の特定の位置で測定された漏れ磁束に関する情報を含む。この信号情報は、スカラー変数またはベクトル変数として指定され得る。例として、信号振幅または漏れ磁束の選択された成分が、スカラー変数とみなされてよく、その成分は、たとえば、測定された漏れ磁束の法線成分または接線成分を表し得る。信号情報はまた、漏れ磁束の完全なベクトル（Ｂｘ、Ｂｙ、およびＢｚ成分）を表し得る。
【０００９】
基底行列の第２の次元は、第１の方向、すなわち（走査方向と交差する）プローブアレイの幅方向での位置を表す。専用チャネルがプローブアレイの各プローブに割り当てられる場合、第１の方向での位置はチャネル数によって指定されてもよい。
基底行列の第３の次元は、走査方向での位置を表す。この方向は、第１の方向に対して垂直であってよく、またはそれに対してより鋭いまたは鋭くない角度で整列されてもよい。
さらなる次元もあり得る。例として、プローブ、通過方向における位置、およびリフトオフ（検査距離）に応じて磁束密度がベクトルとして格納される、要素またはフィールドの多次元配列を形成することが考えられる。そして、行列は、説明されるようにプローブが配列されるアレイについてのテンソルの特殊な形態を形成する。
基底行列または個々の要素またはフィールドに含まれるフィールド情報は、評価のさらなる動作のための基底の役割をする。ここで、少なくとも１つの評価動作が実行され、その動作において、（仮想）評価方向で直接的または間接的に互いに隣接する基底行列の少なくとも２つのフィールドからの空間依存信号データが、少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用して互いにリンクされる。
【００１０】
したがって、この評価は、基底行列に表される表面領域の「マップ」と共に動作して、１つまたは複数の基準に従って、基底行列またはそのフィールドもしくは要素に含まれる情報を評価する。ここで、プローブアレイの個々のプローブの１つからのプローブ情報は、プローブアレイの評価方向および／または隣接検査トラックにおいて隣接する少なくとも１つのさらなるプローブからのプローブ情報と一緒に評価される。ここで、互いに近接して隣接して位置するプローブによって走査される検査される材料上で互いに近接して隣接する２つの位置の間の条件は、一般的に非連続的に急に変化しないことを考慮に入れることができ、したがって、プローブ信号の相互依存を考慮に入れてよい。
【００１１】
この評価は、同じプローブアレイのプローブ内で実行され得る。複数のプローブアレイが提供される場合、それらのプローブは、同じまたは互いに隣接する検査トラックを走査し、評価は、異なるプローブアレイのプローブからの信号が正しい位置の割り当てで一緒に評価されるように、プローブアレイを包括する様式で動作してもよい。
個々のプローブのプローブ幅は、実質的に最小障害長さの半分よりも小さく、すなわち、従来のそれよりもかなり小さい。結果として、高空間分解能を有する検査が少なくとも第１の方向で可能にされる。それにもかかわらず、最小障害長さによって表される標準的な欠陥が、少なくとも以前と同様に発見され得る。なぜならば、隣接プローブおよび／または検査トラックのプローブ信号の共通評価の結果として、必要に応じて、最小障害長さに適合された、より広い有効プローブ幅が作られるまたは模擬されることも可能なためである。しかしながら、さらに、従来の検査方法および装置で「見えない」または「視覚的に不十分な」（すなわち、より感知できない）さらなる欠陥を、確実に発見および識別することも可能である。
【００１２】
好ましくは、整流されていないプローブ信号から基底行列すなわち「生」信号情報を形成するときに、バイポーラ信号情報が使用される。結果として、整流で失われるであろう情報を評価で活用することもできる。
プローブアレイのすべてのプローブが、第１の方向（幅方向）で単一のまっすぐな行に互いに隣り合って配列され得る。有限検査距離により、隣接プローブの有効幅は重なってよい。また、それらのプローブを２つ（または３つ以上）の互いに平行の行にさらに分割し、幅方向で互いにこれらをオフセットして配列してプローブが「ギャップ（ｇａｐｓ）」を有して位置するようにすることも可能である。結果として、検査される幅全体をギャップ無しにカバーすることが幅方向で可能である。
【００１３】
特に、ホールプローブまたはＭＲプローブ（磁場検出のために磁気抵抗効果を使用するプローブ、たとえば、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）、ＣＭＲ（超巨大磁気抵抗）、もしくはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗））、または誘導プローブ（特にコイル）、または任意の他のタイプの磁場感知プローブが、プローブとされ得る。
【００１４】
可能な場合、実際に検査状態に関係し得る後続信号処理においてそれらの信号を処理するために、調節可能な制限周波数を有するバンドパスフィルタによって、マッピング動作の前に実行される、装置におけるプローブ信号のプレフィルタリングのための方法のいくつかの変形形態が提供される。ここで、下限周波数が、予想されるプローブ信号の最低周波数に設定され、上限周波数が、予想されるプローブ信号の最高周波数に設定される。結果として、粗いプレフィルタリングが可能である。制限周波数は、プローブの移動速度、検査距離、検出されるべき最小および最大障害幅ならびに障害深さに応じて調整されてよく、（管の場合に）壁の厚さに応じて調整されてもよく、他の境界条件に応じて調整されてもよい。結果として、検査が特定の検査条件に適合されることができ、いくつかの妨害源が信号から除去され、さらに処理される信号の適合度が増大される。例として、検査状態中に検査される材料に関連する情報を搬送しない低周波数信号成分が、下限周波数の適切な事前選択によって除去され得る。例として、典型的には検査される材料の表面の小さなクラックから生じる周波数よりも高い周波数がフィルタ除去されるように、最高制限周波数が設定され得る。経験から、小さなクラックのそうした周波数が、最も高い関連周波数成分を与える。
【００１５】
いくつかの実施形態では、信号の評価は、異なる障害タイプに対して特異的に最適化され得る。いくつかの実施形態では、マッピング動作の後に実行される、調節可能な制限周波数を有する１つまたは複数のバンドパスフィルタによるフィルタリングが提供され、フィルタリングは、障害タイプに依存し、バンドパスフィルタの下限周波数は、プローブ信号の最低周波数に設定され、バンドパスフィルタの上限周波数は、プローブ信号の最高周波数に設定され、それぞれ、予め決定された障害タイプに対して予想される周波数である。したがって、障害タイプ依存バンドパスフィルタリングが行われる。これらのフィルタリングプロセスのそれぞれが特定の障害タイプ経路を開通し、障害タイプパス内で後続の評価ステップはそれぞれの障害タイプに特有である。障害タイプに関する障害カタログを使用可能にする障害タイプデータが、装置のメモリに格納され得る。例として、障害タイプカタログは、以下の障害タイプ、すなわち、外側障害、内側障害（たとえば管の場合）、異なる直径の穴、剥離障害（ｐｅｅｌ  ｆａｕｌｔｓ）、第１の方向および第２の方向を横切る異なる配向を有する斜め障害（ｏｂｌｉｑｕｅ  ｆａｕｌｔｓ）、ボトムスプラッシュ（ｂｏｔｔｏｍ  ｓｐｌａｓｈｅｓ）、収縮孔、キャスト粉末介在物などを含み得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、障害の検出における特に高いユーザフレンドリー度および高い特異性が、装置または方法が特定の検査状態に理想的に適合され得るように設定可能である障害タイプ依存フィルタリングに関するバンドパスの数によって与えられる。好ましくは、異なる制限周波数を有する３、４、５、または６個以上のバンドパスフィルタが、障害タイプに依存するフィルタリングのために使用される。それにより、実質的に管検査中に内側障害（低周波数をもたらす）と外側障害（高周波数をもたらす）とを識別することができれば、従来の方法および装置と比べて、識別の能力がかなり増大されている。
評価のための異なる障害経路タイプの開通は評価プロセスの他の段階においても、特に基底行列のフィールドに格納された空間依存信号データに基づいて行われてよい。
前述のように、基底行列または基底行列の個々のフィールドに含まれるフィールド情報は、評価のさらなる動作のための基底の役割をする。
【００１７】
好ましくは、予め決定された評価方向で予め決定された数の互いに隣接するフィールドにわたる空間依存信号データのフィルタリング動作として設計される、１つまたは複数の評価動作が実行される。ここで、具体的には、用語「フィルタリング動作」は、信号から特定の構成要素または特徴、たとえば特定の周波数成分またはノイズが除去され得る動作を含むべきである。ここで、原則的に、任意のフィルタを有する基底行列の原則的に任意の評価方向の評価方向で評価動作を実行することができるが、フィルタは、特に、それらの（１つまたは複数の）制限周波数に関し障害検出に適するフィルタである。フィルタリング動作は、特に、ローパス特性を有する動作（ローパスフィルタリング）、ハイパス特性を有する動作（ハイパスフィルタリング）、およびバンドパス特性を有する動作（バンドパスフィルタリング）を含み、原則として、バンドパスフィルタリングは、特定の制限周波数を有するハイパスフィルタリングおよびローパスフィルタリングの組み合わせとされ得る。
【００１８】
いくつかの実施形態では、評価方向（平滑化方向）で予め決定された数の互いに隣接するフィールドにわたる空間依存信号データの平滑化動作を含む、評価動作が提供される。ここで、各フィールド内容について、その各近隣に対する平滑化が可能である。例として、２次元基底行列の場合、縁部に位置しない各フィールドについて８つの直接隣接要素がある。原則的に、ダイナミクスを低減するためのローパス特性を有する任意のアルゴリズムが、平滑化動作のために問題となる。例として、平滑化動作は、（加重または非加重）移動平均の形成またはローパスフィルタリングであってもよい。（加重または非加重）合計を形成することも平滑化動作として用いられることがある。
【００１９】
平滑化動作の評価方向は、第１の方向、すなわちプローブアレイのプローブが互いに隣り合って位置する方向に対応し得る。このように、互いに隣り合って位置する２つ以上のプローブの信号情報が平滑化され得る（プローブアレイを包括する様式で行われてもよい）。平滑化は、複数のチャネル数にわたって実行され得る。統計ノイズが存在する場合、そのような平滑化は、信号対ノイズ比を改善することができる。平滑化動作が実行されるよう意図される信号またはプローブまたは検査トラックの数は、予め決定されてよい。統合が行われるプローブまたは検査トラックの選択された数が、それにより生成され得る「有効プローブ幅」を決定する。例として、その数は、２〜１０であってよいが、たとえば１０と３０の間の範囲で、１０より大きくしてもよい。この結果として、検査特性を最小障害長さに適合させることが可能である。
代替的または追加的に、評価動作の評価方向は、プローブが互いに隣り合って位置する第１の方向に対して垂直に延びる第２の方向に対応することも可能である。第２の方向は、正確にまたは近似的に、走査方向に対応し、また検査の時間軸に対応し得る。特に、第２の方向で実行され得る評価動作は、前述のフィルタリング動作を含み、フィルタリング動作はさらに平滑化動作を含む。
【００２０】
特に、第２の方向で障害タイプ依存バンドパスフィルタリングを実行することも可能である。これは、基底行列の外部で行われる前述の障害タイプ依存フィルタリングと置き換えら得てもよい。特定の障害タイプにそれぞれ適合される調節可能な制限周波数を有する１つまたは複数のバンドパスフィルタが、第２の方向のこのバンドパスフィルタリングの範囲内で実現されてもよい。
主磁化方向に対する（理想検査の観点での）直交する位置からより大きく障害が逸脱すると、障害の漏れ磁束信号のレベルが低くなることが知られている。結果として、斜め障害は、検査中に識別されず、またはそのサイズおよび適合性に関して不正確に評価されることがある。特許請求される発明による方法および装置は、斜め障害の場合でも有意義な検査結果を提供することができる。このため、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの評価動作の評価方向が、第１の方向と交差してかつ第２の方向と交差して延びる斜め方向に対応するようになされる。斜め障害に対する異なる角度位置を表す異なる斜め方向での評価も可能である。
【００２１】
主磁化方向に対する障害の斜め位置の影響を考慮に入れるために、斜め障害補償動作が提供されることが好ましく、この動作では、斜め障害方向と磁化場の力線方向との間の角度差が決定され、角度位置に依存する補償係数によって斜め障害の空間依存信号データが補正される。ここで、経験的もしくは分析的にまたは較正手順で決定される関係からのサポートがあってよく、その関係は、たとえば、装置内のメモリのルックアップテーブルに格納されてよい。
装置における方法の特定の変形形態は、第１の方向と交差してかつ第２の方向と交差して延びる斜め方向に延びる斜め障害の角度位置を自動的に突き止めることを特徴とする。これらの方法は、予想される斜め位置に関する事前知識無しに最適化された斜め障害検出を促進することができる。
【００２２】
斜めエラーの角度位置を自動的に突き止める１つの変形形態では、基底行列のフィールドは、予め決定可能な角度範囲内の異なる評価方向における複数の斜め方向にわたって、自動的に評価され、（角度依存を考慮する）最大平均信号振幅を生じる斜め方向が、既知の角度依存を考慮して突き止められ、たとえば、斜め障害に関する信号振幅のテーブルに格納される。そして、この斜め方向は、斜め障害の配向または角度位置に対応する。すなわち、角度位置を自動的に突き止めるとき、斜め障害が整列される斜め方向を突き止めるために、特定の予め決定可能な角度範囲が、予め決定可能な増分で自動的に走査され得る。
例として、検査される細長い金属材料が、製造または処理によって発生した妨害域を有することがあり、この妨害域は、通常、検査される材料の長手方向に、またはその長手方向に対して小さな角度を有して延びている。例として、内側ポリゴンと呼ばれるストレッチレデューサによって生じる溶接された管のシームまたは壁の厚みの偏差が、欠陥検査を害する信号成分を生成するこれらの妨害域によって検査を害することがある。方法および装置の実施形態において、そのような問題は、差形成動作である少なくとも１つの評価動作によって抑制することができ、差形成動作において、差形成方向にあり互いに差分距離（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）にある基底行列の２つのフィールドの空間依存信号情報データ間の差が突き止められる。信号からの干渉を取り除くこの選択肢については、さらに例示的な実施形態に基づいてより詳細に後述される。
【００２３】
ここで、たとえば、差形成方向は第１の方向に対応することが可能である。この結果として、たとえば、回転検査システムの場合、管の長手方向シームから発生する信号をマスクすることが可能である。また、差形成方向が第１の方向に対して斜めに延びることも可能である。この結果として、たとえば、ある量の捻りを有する長手方向シームによって生じる信号をマスクすることが可能である。異なる原因による妨害の信号成分を除去して所望の欠陥特徴付けを改善するために、複数の差形成動作を、異なる差形成方向でかつ／または異なる差分距離にわたって実行することが可能である。また、１つまたは複数の妨害源の方向が自動的に識別されること、および差形成動作がこれらの方向に適用されることも可能である。
【００２４】
１つの変形形態では、差分距離は、それぞれのプロセスについて予め決定された最小障害長さに一致しており、差分距離は、最小障害長さと最小障害長さの５倍との間にある。この結果として、最適な妨害信号抑制（これは、原則としてできる限り大きい差分距離を要求する）と、障害情報の取得（これは、原則として最小障害長さのオーダーの差分距離を要求し、障害タイプに依存する）との間の妥協点を得ることが可能である。
個々の方法ステップを実施するために、漏れ磁束検査のための装置において適切なデバイスが提供される。当初はアナログ形式で存在するプローブ信号をデジタル化した後、個々の方法ステップが、評価ソフトウェアの適切なモジュールによって実現される。
【００２５】
欠陥の表示、欠陥位置のマーキングなどは、従来の検査方法および検査装置と同様の様式で実現され得る。
本発明のさらなる利点および態様は、特許請求の範囲、および本発明の好ましい例示的な実施形態の以下の説明から分かり、それらは以下の図面に基づいて以下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】回転部分システムを含む、検査される強磁性材料の漏れ磁束検査のための装置の例示的な実施形態の部分システムを示す図である。
【図１Ｂ】固定部分システムを含む、検査される強磁性材料の漏れ磁束検査のための装置の例示的な実施形態の部分システムを示す図である。
【図２】管を通る断面における障害タイプ固有の漏れ磁束場を示す図である。
【図３】１つの例示的な実施形態による、回転部分システムのためのプローブ配列を構成することに関する細部を示す図である。
【図４】１つの例示的な実施形態による、固定部分システムのためのプローブ配列を構成することに関する細部を示す図である。
【図５】従来技術（ＳｄＴ）による、回転部分システムのためのプローブ配列を構成することに関する細部を示す図である。
【図６】評価デバイスの例示的な実施形態を示す図である。
【図７Ａ】長手方向障害検査の場合の、平均を形成することによる平滑化動作の場合の信号を示す図である。
【図７Ｂ】横方向障害検査の場合の、平均を形成することによる平滑化動作の場合の信号を示す図である。
【図８Ａ−Ｂ】非整流プローブ信号からの信号データが個々のフィールドに入力された図８Ａの回転システムの場合の基底行列の例、および、長手方向位置（チャネル数）がｘ軸に沿ってプロットされ、個々のチャネルからの個々の信号の信号振幅Ａがｙ軸に沿ってプロットされた図８Ｂの図である。
【図９Ａ−Ｂ】図９Ａにおいて各場合の５つのプローブ幅にわたって移動平均を形成した後の図８Ａと同じ行列、および図９Ｂにおいて対応する平滑化された信号振幅を示す図である。
【図１０Ａ】斜め方向に平均を形成する際の斜め障害検出に関する図８の図に対応する図である。
【図１０Ｂ】斜め方向に平均を形成する際の斜め障害検出に関する図８の図に対応する図である。
【図１１Ａ】斜め方向に平均を形成した後の斜め障害検出に関する図９の図に対応する図である。
【図１１Ｂ】斜め方向に平均を形成した後の斜め障害検出に関する図９の図に対応する図である。
【図１２】異なる評価方向における斜め障害の評価を示す図である。
【図１３Ａ−Ｃ】差形成動作の場合の信号曲線を示し、図１３Ａおよび図１３Ｂは、互いに差分距離にある回転システムの２つのプローブの信号を示し、図１３Ｃは、差信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下では、特許請求される発明の例示的な実施形態が、連続的方法における熱間圧延強磁性管の形状の検査される強磁性材料の漏れ磁束検査のための装置に基づいて説明される。装置は、異なるタイプの欠陥または不備または不完全性の検出をするように構成され、たとえば、管内側（内側障害）と管外側（外側障害）との両方における圧延障害を確実に検出することができる。そうする際、長手方向障害（管長手方向軸に平行に延びる主方向の障害）と、横方向障害（周方向または管長手方向軸に垂直に延びる主方向の障害）と、斜め障害（長手方向および周方向に交差する）とを確実に発見し特徴付けることが可能である。
一実施形態では、２つの部分システムが複合検査ブロックに統合される。回転部分システムが長手方向障害検査のために提供され、その基本原理は図１Ａに基づいて説明される。環状配列を有する固定部分システムが横方向障害検査のために提供され、この固定部分システムは、たとえば図１Ｂ内の配列による配列の周囲に分散された複数のセンサアレイを備える。部分システムは、管の通過方向に連続的に配列され、その順序は任意であってよい。より詳細は図示されない他の実施形態では、単一のシステム、たとえば、単一の回転システムで十分であり得る。
【００２８】
回転部分システムは、環状ヨークＲＪを備える回転ヘッドを有し、回転ヘッドは、検査される材料ＰＲの周りを回転し、直径方向に反対の箇所で検査対象表面に対して半径方向に整列された極片ＰＳを有し、磁化巻線ＭＷがその極片に取り付けられている。結果として、磁束または磁場ＭＦ（ＤＣ場）が検査対象の内部に生成され、その力線は、検査対象の周方向に、すなわち管の長手方向に対して垂直に延びる。検査ヘッドはそれぞれ、極片間の周方向で回転部上に配置され、検査ヘッドはそれぞれ、１または複数のプローブアレイＳＡを含み、各プローブアレイは、複数の個別プローブを備える。環状ヨークは極片および検査ヘッドと一緒に、プローブのタイプに応じて検査中に約６０ｍｉｎ-1と約１２００ｍｉｎ-1の間の回転速度で回転する。検査される管は、検査速度（たとえば最大３ｍ／ｓ以上）で同時に通過方向に前進される。ここで、検査ヘッドは、管表面に沿ってスライドし、らせん状経路に沿ってギャップ無しにそれを走査する。プローブアレイのプローブＳＯは、材料の表面ＯＢから短い検査距離ＡＢにある検査ヘッド内に配列され、この検査距離は、たとえば０．２ｍｍ〜１ｍｍのオーダーであってよい（図３参照）。周方向に延びる磁力線の結果として、この検査は、最大限に周方向の磁束を妨害して結果として強い漏れ磁束場を生成する（図２）、管の外側の長手方向障害ＬＦ−Ａおよび管の内側の長手方向障害ＬＦ−Ｉを特に感知する。
【００２９】
横方向障害検査のための固定システム（図１Ｂ）の場合、通過管の長手方向で磁場ＭＦを生成する（より詳細は図示されない）ＤＣ場磁化デバイスが使用される。周方向にギャップを有して配列されたプローブアレイＳＡを有する２つの環のプローブアレイが、環状に検査オブジェクトの周りに配列され、連続的検査においてその長手方向に検査対象を走査する。磁束は長手方向に延びているので、外側の横方向障害（ＱＦ−Ａ）および内側の横方向障害（ＱＦ−Ｉ）によって特に強く妨害され、それらの障害は周方向に延びているので、この配列は横方向障害検査について高い検査感度を有する。
【００３０】
プローブアレイのプローブの電気信号ＳＩＧ、すなわちプローブ信号が、欠陥の認定が実行される共通評価デバイスに供給される。
障害の各タイプは、特定の障害タイプ固有漏れ磁束場を生じ、それらの特性は、信号形態および信号に含まれる周波数から識別され得る。例として、図２は、長手方向に対して垂直な管の断面、および周方向に延びる磁化場ＭＦの磁力線を示す。長手方向に延びる外側障害ＬＦ−Ａは、外側障害の近傍に比較的密に集中された漏れ磁束場ＳＦ−Ａを生成する。対照的に、長手方向に延びる同じ寸法の内側障害ＬＦ−Ｉは、管の外側においてより小さい振幅を有する、局所的に強く塗られた（ｓｍｅａｒｅｄ）、拡大された、または広げられた漏れ磁束場ＳＦ−Ｉを生成する。周方向にプローブが通り過ぎるときのプローブ信号の典型的な信号形態が、各場合の漏れ磁束場の上に示されている。ここで、ｙ軸は、信号振幅Ａに対応し、ｘ軸は、時間ｔ、またはプローブの循環中の位置に対応する。外側障害は、内側障害よりも高い周波数信号成分を有するプローブ信号を発生させることがすぐに識別され得る。結果として、特に各場合に生成されるプローブ信号の周波数スペクトルによって、異なる障害タイプを検出し、識別し、必要に応じて区別することが可能であると見込まれる。
【００３１】
次に、図３および４を使用して、回転システム（図３）および固定システム（図４）のためのプローブ配列を構成するための詳細を説明する。回転システムのためのプローブ配列ＳＡ−Ｒは、複数の名目的に同一の個別プローブＳＯ１、ＳＯ２などを有し、それらのプローブは、プローブアレイＳＡを形成し、管の長手方向軸に平行に延びる第１の方向Ｒ１に沿った直線に配列されている。プローブアレイＳＡは、検査ヘッド内に設置される。回転システムの場合、プローブ配列は、全体として、第１の方向Ｒ１に対して垂直に延びる第２の方向Ｒ２に沿って、検査対象の周方向で検査対象の周りを移動する。同時に発生する検査対象ＰＲの長手方向の移動の結果として、個々のプローブＳＯ１、ＳＯ２の各々が、らせん状に検査対象の周りに延びる比較的狭い検査トラックＰＳを走査し、この検査トラックは、第１の方向および第２の方向に対して角度をなして延びる。プローブアレイのすべてのプローブが一緒に、互いに平行な複数の検査トラックを有する比較的大きい検査幅を走査する。
【００３２】
図示の外側長手方向障害ＬＦ−Ａは、この検査に対して定義された最小障害長さＭＬを有する標準的な欠陥であり、最小障害長さは、例示的な事例において２５ｍｍである。個々のプローブＳＯ１、ＳＯ２などのプローブ幅ＳＢは、第１の方向における最小障害長さのごく一部分である。例示的な事例において、第１の方向Ｒ１で測定されたプローブ幅は、０．５ｍｍと３ｍｍの間の範囲にあり、この事例では、検査距離の５０％と検査距離の約２〜３倍との間の範囲に対応する。
【００３３】
対応する配列が、横方向障害検査のためのプローブ配列ＳＡ−Ｔに登場する（図４参照）。プローブ配列ＳＡ−Ｔは、第１の方向Ｒ１で行に互いに隣り合って配列される複数の個別プローブＳＯ１、ＳＯ２などを有し、この場合の第１の行列は、検査される材料ＰＲの周方向に対応する。プローブ配列が固定されている一方で、検査される材料がその長手方向に平行に移動し、したがって、プローブアレイが、第１の方向Ｒ１に対して垂直な第２の方向Ｒ２に対応する走査方向で検査対象表面を走査するようになる。ここでも、各個別プローブが比較的狭い検査トラックＰＳをカバーし、周方向における検査トラックの合計は、プローブ配列の検査幅の数倍大きいことになる。管の長手方向に延びる磁場ＭＦは、横方向障害ＱＦ−Ａで検査対象材料から押し出され、プローブアレイＳＡのプローブによって検出される。ここでも、第１の方向Ｒ１で測定されるような個々のプローブのプローブ幅ＳＢは、わずか約０．５ｍｍ〜３ｍｍである一方、外側横方向障害ＱＦ−Ａは、検査のために提供される２５ｍｍの最小障害長さを有する。
【００３４】
従来技術（ＳｄＴ）に対して縮小されたプローブ幅が図５に基づいて明示され、図５では、従来の回転検査システムに対する３つの個々のプローブＳＯ−Ｃを有する従来のプローブアレイＳＡ−Ｃが、図３と同じ検査状況で示されている。個々のプローブは、従来の様式で寸法が決められ、したがって、第１の方向（管の長手方向）におけるそのプローブ幅ＳＢ−Ｃは、最小障害長さＭＬの約５０％、すなわち外側長手方向障害ＬＦ−Ａの検査障害長さ（２５ｍｍ）に対応する。
従来のシステムにおけるプローブ幅の延びは、この最小障害長さによって誘導されるが、本発明の例示的な実施形態における個々のプローブのプローブ幅は、予想される最小漏れ磁束幅によって誘導され、その最小漏れ磁束幅は、特に材料表面からのプローブの検査距離によって決定される。新規のプローブ配列は、同等の用途の従来のプローブ配列よりも相当高い空間分解能で検査対象表面を走査することができる。プローブ信号の適切な信号処理または評価の結果として、最小障害長さを有する障害は、それにもかかわらず、少なくとも同等の検査感度で検出される可能性があり、加えて数多くのさらなる評価可能性および数多くの他の検出選択肢が得られる。
【００３５】
以下の実施形態の理解を容易にするために、図６は、一実施形態におけるプローブ信号の評価全体のための評価デバイスＡＷのブロック図を示し、個々の構成要素は、信号評価の個々のステップおよび／または評価デバイスの構成要素を表す。２つのプローブＳＯ１、ＳＯ２からのプローブ信号の経路が例示的に示され、対応する経路が各プローブに対して提供されている。
第１のプローブＳＯ１からのプローブ信号は、プレフィルタリングデバイスＶＦでフィルタリングされる前に、最初に利得整合ＶＳを通過する。ここで、各個々のプローブの信号成分は、バンドパスによってフィルタリングされ、その制限周波数は、プローブ通過速度、材料表面からの検査距離、壁の厚さ、ならびに検出されるべき最小および最大障害幅に応じて、予想される漏れ磁束信号の最低および最高周波数に設定されるまたは設定され得る。粗いプレフィルタリングによって、明らかに不適切な信号成分を除去することが可能であり、したがって後続の評価が単純化される。
【００３６】
バンドパスフィルタリングによってプレフィルタリングされたバイポーラ信号は、次いで、アナログ−デジタルフィルタユニットＤＩＧによってデジタル信号情報に変換され、またはデジタル化される。
後続のマッピングユニットＭＡＰは、プローブ信号にリンクされた信号情報を、プローブ信号ごとにプローブ信号の発生位置に関係する空間情報にリンクするように構成される。このため、マッピングユニットは、特に、線形エンコーダＴＲＡＮＳおよび回転エンコーダＲＯＴからの信号を処理する。例として、検査オブジェクトの周囲で関連信号が生成されるときに、プローブの位置を識別するために、回転エンコーダによって、回転システムの回転位置に関する情報が突き止められる。線形エンコーダは、検査オブジェクトの長手方向の対応する位置を識別する役割をする。次いで、空間依存信号データＳＤＯが、マッピングユニットの出力で入手可能であり、この信号データは、後続の評価動作でさらに処理される。
【００３７】
たとえば、コイルまたはホールセンサなどで構築され得る磁場感知プローブが、漏れ磁束の法線成分を捕捉することが好ましい。代替的または追加的に、漏れ磁束の接線成分、または漏れ磁束の完全なベクトル（Ｂｘ、Ｂｙ、およびＢｚ成分）を捕捉することも可能である。
マッピングデバイスＭＡＰの後に、障害タイプ依存バンドパスフィルタリングのための障害タイプ依存バンドパスＦＴＹＰが続く。これらは、様々な障害タイプ（たとえば、長手方向または横方向障害、外側／内側障害、異なる直径の穴、剥離のような自然障害など）に対して予想される信号周波数に従って設定され得る予め決定可能な制限周波数に従って、各個別プローブ信号または対応する空間依存信号データをフィルタリングすることを容易にする。装置において、バンドパスの数が設定可能であり、すなわち、必要に応じて検査状況に理想的な様式で適合され得る。図６では障害タイプＡ（ＦＴ−Ａ）および障害タイプＢ（ＦＴ−Ｂ）に対する２つのバンドパスのみを示しているが、多重障害のための固有のフィルタリングを引き受けるために、対応するフィルタリング選択肢を有する実質的に３個以上の障害タイプ依存バンドパスを提供することが可能である。
【００３８】
すべての後続の評価動作は、障害タイプ固有信号評価が得られるように障害タイプごとに別々に行われてもよい。
例示的な事例では、行列形成動作が実行される行列形成ユニットＭＡＴが、評価デバイスの信号フローにおいて後続する。行列形成動作において、空間依存信号データまたはそれから導出された信号データは、例示的な事例でやはり障害タイプ依存様式でフィルタリングされて、基底行列における正しい位置を割り当てられたフィールドに格納される。このために、評価デバイスのメモリの特定の格納領域が提供され得る。
例示的な事例において、漏れ磁束値（または対応するデータ）およびその空間座標（または対応するデータ）を含む多次元基底行列が、各バンドパスすなわち各障害タイプについて、プレフィルタリングされた漏れ磁束信号から生成される。例示的な事例において、行列を形成するときに考慮される情報が、３つの次元に分割され得る（図８〜１２参照）。
第１の次元は、漏れ磁束信号の振幅の形態で信号情報を含む。ここで、整流されていないバイポーラ信号情報が考慮に入れられる。例として、漏れ磁束の法線成分のみ、漏れ磁束の水平成分のみ、または、Ｂｘ、Ｂｙ、およびＢｚ成分を有する完全漏れ磁束ベクトルを格納し、それをさらなる評価のために維持することが可能である。
【００３９】
位置情報は、第２の次元および第３の次元でエンコードされる。例として、検査される材料上の漏れ磁束値の発生位置の長手方向位置ＬＰが、第２の次元で格納される。回転システムの場合、ここでの分解能は個別プローブのプローブ幅の領域に対応する。固定システムの場合、長手方向位置に関する分解能は、行列におけるバンドパスの最大周波数に一致する走査周波数に対応する。
第３の次元は、漏れ磁束値の発生位置の周方向位置ＵＰに対応する。ここで、回転システムにおける分解能は、行列におけるバンドパスの最大周波数に一致する走査周波数に対応し、固定システムの場合の周方向の分解能は、個別プローブのプローブ幅に対応する。
基底行列内の空間依存信号データを使用して異なる評価動作を実行することが可能である。いくつかの例を以下に説明する。
【００４０】
先行するバンドパスフィルタリングの後、個々のプローブの信号は、さらに処理されるべき周波数領域内の求められる使用情報を含み、その情報には、その機能に重要でないたとえば表面粗さに帰せられる妨害情報が重ねられる場合がある。評価結果の信頼性を改善するために、たとえば、基底行列の互いに隣接する予め決定された数のフィールドにわたる平滑化動作を実行することができる。
図７〜９を使用して、移動平均を形成することにより、さらに処理されるべき信号の品質がどのように改善され得るかを説明する。このために、図６の評価デバイスは、平均形成ユニットＭＷを備える。このため、図７は、図７Ａにおいて、３つの個々のプローブ信号にわたる平均を形成するプロセスを示し、各信号は、長手方向障害検査中の漏れ磁束の法線成分を示す。図７Ｂは、横方向障害検査の場合の対応する個々のプローブ信号を示す。平均を形成することによって平滑化された信号ＳＧは、初期の信号よりも良い信号対ノイズ比を有することが分かる。
【００４１】
図８Ａは、回転システムのための基底行列ＢＭの例を示し、ここでは、整流されていない（バイポーラ）プローブ信号からの信号データが個々のフィールドに入力される。信号データは、符号付き数字によってシンボル化される。基底行列の第２の次元、具体的には各信号の発生位置の長手方向位置ＬＰが、水平方向にプロットされる。第３の次元、具体的には周方向位置ＵＰは、それに垂直な方向にプロットされる。回転検査システムの例では、長手方向位置ＬＰは、プローブアレイの個別プローブのチャネル数に対応する。周方向位置ＵＰは、検査の時間軸と相関する。図８Ｂでは、ｘ軸に沿ってチャネル数すなわち長手方向位置ＬＰを示し、個別チャネルの個別信号（曲線）の信号振幅Ａがｙ軸でプロットされる。
図９Ａは、図８Ａと同じ行列であるが、各場合の５つのプローブ幅にわたって移動平均を形成した後の行列を示す。図９Ｂは、対応する平滑化された信号振幅を示す。
【００４２】
平均の形成は、基底行列内の設定可能な数のプローブトラックにわたって移動平均が形成されるように実行される。図示の回転システムの例では、平均は、管の長手方向、すなわち管の軸に平行に形成される。固定システムでは、平滑化方向または評価方向は、管の横方向と同じである。ノイズが、たとえば検査対象の均一に分散された表面粗さにより、個々のプローブトラックにおいて確率的に発生する限り、たとえば５個のプローブにわたる、この平均の結果として、信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比が改善する。これは、図８Ｂと図９Ｂを比べることで直ちに識別可能である。
捕捉された個別プローブの信号振幅の合計が、捕捉された個別プローブの数によって除算される、移動平均の形成の代わりまたは追加として、合計を形成することも可能であり、この場合、検出されたプローブの数による除算は免除される。ローパス特性、たとえばローパスフィルタリングを用いる他の評価も、原則として、プローブ信号の平滑化、したがってダイナミクスの低減を達成するために適切である。一般に、異なるタイプのフィルタリング、相関、または畳み込みを複数のプローブトラックにわたり適用することも可能である。
【００４３】
いくつかの実施形態では、平均化またはフィルタリングにおける検査トラックの数が設定可能である。必要な場合、評価チャネルごとに異なるように数が選択されてよい。例示的な事例において、数は、特定の障害タイプに対するそれぞれの評価チャネルの最小障害長さによって誘導される。ここで、最小障害長さは、そこから最大振幅すなわち最高検査感度が達せられる障害長さである。プローブ幅が最小障害長さによって固定的に予め決定される従来の検査システムと対照的に、提示されたシステムにおいて、最小障害長さは障害のタイプごとに設定可能である。特に、これにより、最小障害長さより短い障害の再現性を改善するという利点がもたらされる。この改善は、障害の長さと独立して、またプローブのあり得る重なりと独立して得られる。
【００４４】
評価は、検査対象の軸に対して平行または垂直に延びる評価方向に制限されない。むしろ、基底行列内で、長手方向および周方向に対する任意の角度位置において、空間依存信号データの組み合わされた評価によって確立可能な、移動平均または合計値または他の値を形成することも可能である。示された例示的な実施形態では、評価チャネルの数およびその角度位置が設定可能である。代替的または追加的に、検査装置において、角度領域および角度領域内の角度増分を予め決定することも可能である。次いで、評価ソフトウェアは、予め決定された角度範囲内で、すべての設定可能角度位置について、または各個別ステップについて、移動平均または合計値または他の値を突き止める。
評価チャネルは、任意の角度位置で斜め障害を捕捉する役割をする。回転システムと固定システムを組み合わせた検査装置において、管長手軸の−４５°（いわゆる「左側障害」）〜＋４５°（いわゆる「右側障害」）の角度位置が、回転システムを用いて設定されるまたは突き止められることが好ましい。次いで、固定システムは、たとえば、理想的な横方向障害（周方向の障害）から−４５°〜＋４５°のずれを有する角度位置を突き止めることができる。したがって、回転システムおよび固定システムの組み合わせた検査の場合、すべての向きの障害が確実に発見され得る。
【００４５】
例として、個々の角度ステップについて移動平均（または合計値）を突き止めた後に突き止められた角度範囲における信号最大値により、障害の角度位置の自動的な突き止めが実行され得る。例示的な実施形態に追加的に考慮に入れられることは、特徴的および計算可能な信号低下が、磁化場の力線のプロファイルに対する障害の斜め位置の増大の結果として得られることである。これは、よく知られているように、障害または障害の向きが主磁化方向に対する理想的直交位置からさらに逸脱すると、漏れ磁束信号の高さが低下するからである。この信号低下は、設定または発見された角度位置に応じて信号が増幅されることによって補償され得る。代替的または追加的に、信号増幅が欠陥を示すとみなされる閾値が、純粋な長手方向障害または横方向障害の場合よりも低く設定されることも可能である。この斜め障害補償は、たとえば、実際の平均形成の前または後にこれが実行されることにより、斜め障害について平均を形成するときに考慮に入れられ、したがって、平均形成中に、相当する信号振幅値が計算により互いに組み合わされる。
【００４６】
説明のために、図１０Ａは、長手方向および横方向（「左側障害」）に対して−４５°に位置する（灰色に影付けされた）斜め障害の図８Ａおよび９Ａに対応する図を示す。図１０Ｂは、平均を形成する前の対応する信号振幅Ａを示す。図１１Ａは、同じ行列であるが、各場合の−４５°方向における５つのプローブ幅にわたる移動平均を形成した後の行列を示す。図１１Ｂは、対応する平滑化された信号振幅を示す。
図１２は、複数の異なる斜め方向で、すなわち、長手方向または周方向から４５°より大きくまたは小さくずれた方向で、斜め障害についての平均（または異なるタイプの評価）を形成することを例示的に示すために使用される。したがって、これは、一般に、基底行列の空間依存信号データを用いて信号増幅の角度依存評価が実行されることを可能にする。
【００４７】
検査される細長い金属材料が、製造および／または処理によって発生した妨害域を有することがあり、この妨害域は、通常、検査される材料の長手方向に、またはその長手方向に対して斜めに小さな角度を有して延びている。例として、妨害域は、溶接された管の場合の長手方向に伸びる溶接シームであり得る。内側ポリゴンと呼ばれる系統的な壁の厚みの偏差が、ストレッチレデューサを介して延びるパイプで発生することがある。そのような系統的な材料の不均一性が、欠陥検査を害する妨害信号をもたらすことがある。これらの方向性を有する妨害域からの信号は、一実施形態においていわゆる差動作によって抑制され得る。このため、差形成ユニットＤＩＦＦが、図６の装置内に提供され、この差形成ユニットは、障害タイプ依存フィルタリングおよび行列形成の後であるが、移動平均または合計値の形成の前に、干渉除去を行う。
【００４８】
原理を説明するために、図１３は、１３Ａにおいて、０°と３６０°の間の回転の場合の、溶接シームの信号ＳＮを含む第１のプローブＳＯ１からのプローブ信号を示す。図１３Ｂは、同じ角度範囲にわたるプローブアレイの第７のプローブＳＯ７からの信号を示し、溶接シームの信号ＳＮは同じ角度位置で発生するが、加えて、障害の信号ＳＦが約１００°で識別され得る。図１３Ｃは、差信号曲線ＤＳＶを示し、第１のプローブＳＯ１の信号が、差形成動作において第７のプローブＳＯ７の信号から差し引かれる。両方の信号で発生する溶接シームの同じ信号が、差が形成されたときに消失し、また、障害の信号ＳＦが維持されながらノイズ振幅が低減されることが分かる。したがって、非常に効率的な妨害抑制が、差を形成することにより可能である。
【００４９】
小さなプローブ幅を有するプローブアレイを使用するとき、すなわち、高分解能漏れ磁束検査の場合、ここで、差基準、すなわち、差を形成するために使用されるプローブの間の差分距離を、プローブトラック幅の分解能を用いて小さな増分で各障害タイプに対する最適差分距離に設定することができる。このために、差形成ユニットは、差分距離を調節するための調節デバイスを含む。最適差基準は、妨害源の長手方向整列における小さなずれが妨害信号の抑制を強く害しすぎないように、差距離ができる限り小さくなるように選択されたときに見出される。他方で、差基準は、各評価チャネルの典型的な障害長さよりも大きいべきであり、その理由は、そうでなければ、差を形成することにより、各評価チャネルのための典型的な障害長さの最大可能平均または合計値を低減する可能性があるからである。ここで、典型的な障害長さは、移動平均を計算するときのプローブトラック幅の合計である。
図６の装置では、様々な評価動作の後に障害検出が続き、障害検出は、障害検出ユニットＤＥＴによって、たとえば、着信信号を予め決定可能な閾値と比較すること（閾値比較）により、実行される。後続の決定ユニットＥＮＴでは、関連する欠陥が存在するかどうかについて、予め決定された基準に従って決定が行われ、次いで、その欠陥は、後続のマーキングユニットにおける検査対象に対する色によってマーキングされ得る。
【００５０】
さらに、追加的に、検査装置の例示的な実施形態における差動作のための任意のさらなる角度位置を設定するまたは自動的に突き止めることが可能であり、そうすることにより、各評価チャネルにおいて、長手方向に延びる妨害域だけでなく斜めに延びる妨害源の信号も抑制することが可能になる。
前述の差形成の評価では、現在の事例で、漏れ磁束信号の符号が観測され維持される。結果として、位相情報が生じ、そこから、検査材料上の障害の位置が再構成され得る。また、複数の差分値を形成することも可能である。一例では、信号列が、検査される材料の移送方向で突き止められ、信号列は、この移送方向の逆として突き止められる。続いて、２つの差の平均値が形成される。この結果、障害の元の空間位置における信号最大値、および各場合の信号振幅が半分のその左および右の２つの信号をもたらす。したがって、差動作中に障害のより正確な位置の決定も可能である。
【００５１】
数多くのさらなる変形形態が可能である。例として、整流された漏れ信号を使用せずに、障害の深さを評価するために探索経路内でピークピーク値を使用することも可能である。この結果、主にバンドパス限界の近傍の周波数を有する障害の再現性が改善される。
【００５２】
基底行列を活用してプローブ信号を評価するためのここで説明された選択肢は、非破壊の電磁気的材料検査のための他のプローブタイプと共に使用されてもよい。例として、渦電流プローブまたは超音波プローブからの信号は、さらにアナログ様式で処理されてもよい。したがって、より一般的な表現によって以下のことも開示される。
【００５３】
欠陥を検出するための検査される材料の電磁気的検査のための方法であって、欠陥によって引き起こされた電磁場を捕捉するためのプローブ配列によって、検査される材料の表面が走査され、上記プローブ配列は、第１の方向に互いに隣り合って配列された複数のプローブであって、検査中に検査される材料の表面から有限検査距離に保持された複数のプローブを有するプローブアレイを備え、
電気プローブ信号が、欠陥を認定するための評価装置によって評価される、方法において、
プローブ信号の評価は、以下のステップ、すなわち、
空間依存信号データを形成するために、プローブ信号を表す信号情報が、プローブ信号ごとに、プローブ信号の発生位置を表す空間情報にリンクされる、マッピング動作と、
空間依存信号データ（またはそれから導出された信号データ）が、基底行列における正しい位置を割り当てられたフィールドに格納される、行列形成動作と、
評価方向で（直接または間接的に）互いに隣接する基底行列の少なくとも２つのフィールドからの空間依存信号データが、少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用して互いにリンクされる、少なくとも１つの評価動作と
を含むことを特徴とする方法。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ−８Ｂ】
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【図９Ａ−９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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