JPS6295458A

JPS6295458A - 渦電流に基づく測定制御方法及びその装置

Info

Publication number: JPS6295458A
Application number: JP61246456A
Authority: JP
Inventors: レンナート　スベガンダー; ベングト　トールンブロム
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1987-05-01
Also published as: EP0220144B1; SE8504913L; EP0220144A1; DE3676785D1; SE8504913D0; US4816760A; SE456533B

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は供試体上を通過させて誘起される渦電流に基づ
いた測定制御方法及びその装置に関する。

本発明は渦電流誘起に基づく近接センサーを含み金属板
やシリンダ等の比較的広い表面を有する金属物体内に存
在するクラックを測定する測定装置に特に応用するよう
に開発された。本発明の応用度が特に高い一分野は固化
する鋼インボッ）ｋ連続的にある長さだけ前進させる連
続鋳造である。

〔従来技術とその問題点〕

連続金属インゴットはビレットに切断され、後に圧延工
程等により処理される。鋳造材にはひんばんにクラック
が生じる。従って、材料の表面クラックの存在を検出す
るために、渦電流誘起に基づく近接センサを具備するク
ラック検出装置が開発されている。この装置はスエーデ
ン国特許第７６１３７０８−２号、第８２０６６７８−
８号及び第８３０２７３８−３号に開示されている。

クラックは渦電流誘起近接センナを有するセンサヘッド
を例えば連続インゴット等の被検査供試体の表面を通過
させることにより捜し出される。

供試体は従来のように、本質的にヘッドの掃引方向全横
切して連続的に前進させる。

連続鋳造供試体の幅は著しく変動することがあり、同じ
一つの鋳造動作中にも変動することがある。連続鋳造工
程にしばしば生じる一つの問題点は、例えばインゴット
等の鋳物の幅を高信頼度で連続的に決めることである。

従来、鋳物、特に高熱連続鋳造インプットの幅を測定も
しくは決定するための完全に満足できる装置は提供され
ていない。

渦電流誘起に基づく近接センサを使用したクラック測定
装置の一つの間頌点は供試体の縁を瞬時的に捜し出して
センサ掃引すなわち走査の変換点を制御することである
。掃引すなわち走査中に供試体の縁をセンサが通過する
位置に別々の縁検出ユニツ）ｋ近接配置することはでき
るが、測定装置を付加することはコストヲ増大させ、技
術的解決方法？！−複雑化させ且つ空間金製するため、
できるだけ遊ばなければならない。

〔発明の構成〕

前記問題は特許請求の範囲第（１）項に記載する特徴ケ
有する本発明に従った方法により回避される。

近接センサが縁検出器及びクラック検出器として使用さ
れる場合には、供試体の少くとも一側面からの縁信号は
供試体内で検出されるクランクの位ｆｊｔｔｋ計算する
ための開始点としても使用することができる。この場合
同じ一つのセンサで作業がなされるため、縁とクラック
の特に精密な位置決めが行われる。

〔実施例〕

連続ｖＪ造供試体内のクラックの存在を連続的に検出す
る装置の第１図の実施例は近接センサ構成？具備し、そ
れは枢動もしくは旋回可能なロボット３のアーム２の一
端に配置されたヘッド内に載置された１個もしくは数個
の近接センサを含むことができる。ヘッドは、前進する
まだ流動性のある連続肪造供試体４の一面から実質的に
一定の調整された距離に配置されている。ロボット３が
駆動装置により供試体４の一方の側面から他方の側面へ
旋回する。しかしながら、供試体のどの面についてクラ
ラフケ検べるかに応じて、ロボット３を供試体の一側面
付近もしくはそれに隣接配置したり、全細面に隣接配着
することができる。しかしながら、簡単にするために、
以下の説明は供試体上に配置された測定装置に関しての
み行う。

ロボットのアーム２上のセンサヘッド１は連続動作によ
り供試体上を移動させることができる。

しかしながら、前記検査手順中にセンサヘッドは供試体
表面の比較的小さい頭載しかカバーすることができない
ため、クラック検出掃引サイクルの実施的に、センサヘ
ッド１が掃引方向とは異なる方向に移即するようなセン
サ構成とすることが好ましい。従って、第１図の実施例
において、ヘッド１は矢符Ａ方向に往ゆ駆動される。セ
ンサ構成は伊試体上七円孤に治って重畳倍振動する。本
発明に従って実施される縁検出工程は極めて正確な結果
ケ与え、且つここで使用する装置類は作業を行う困奴な
環境に耐え得るため、本発明に従った装置はクラックの
存在を検出する装置を必要とせずに、単に供試体の縁位
置検出のために非常に有利に使用することもできる。も
ちろん、この場合には、センサ構成ｔ、、掃引方向を横
切って移動させる必要はない。

センサ構成は信号送信及び信号処理ユニット６と協働し
、それは連続鋳造装置内に絹み込まれているセンサ５を
介して得られる供試体の前進速度にも基づいて、供試体
の一側面の縁の最終検出位置を開始点としたクラックの
横方向位置及び供試体の先縁を最後に捜し出した時刻を
開始点とじた縦方向位Ｒｋ計算する。ユニット６はこの
データをディスプレイすなわち表示ユニット７上に表示
する。

本発明に従って、供試体の下層材内に渦電流が誘起され
なかったり著しく低減する等の、測定信号値の急激な変
化が生じると即座ｉでユニット６がらの信号が第２の出
力に加えられ、それらはセンサ構成が供試体４の縁上を
内向きもしくは外向きに移動したか、あるいは供試体か
らセンサ構成のすぐそばに特定幅及び深さのクランクが
捜し出されたことを示している。この信号は評価回路８
へ送信され、それはロボットアームの回転位’Ｘｋチェ
ックすることにより信号のいわゆる確率チェックを行う
ように構成することができ、この回転位置は制御回路９
により示されており、それは通常ロボット内に組み込ま
れているが簡単にするため別々に示してあり、前記回転
位置が一方もしくは使方の方向で所定限界の外側にある
場合にユニット６から縁マーキングとして信号金堂は取
る。

このような場合には、縁に達したことを示す信号が出さ
れる。この信号は、後述するようにいくつかの方法で使
用される。

評価回路８は供試体４上にセンサ構成を配置したユニッ
ト６から信号を受信すると、管轄もしくは寄告回路１０
に信号を送出するように構成することができる。

第２図は渦電流話起に基づく適切な近接センサの実施例
ケ示し、この近接センサはスエーデン国斗７許第８３０
２７３８−３号に開示されている種頌のセンサである。

信号送信及び信号処理ユニット６からコイル１１に交流
が供給される。交流は２つの互いに異なる成分子り及び
ｆＨ’ｊｌ（含んでいる。

スゴ応する周ｅ数成分の渦電流が誘導結合により供試体
表面内に誘起される。コイル両端間の電圧が検出されて
、各周波数成分に分釧さねる。その結果生じる１８号が
クラック検出の目的に利用される。

これらの信号の中の一つ、すなわち高周波数信号が縁マ
ーキングの目的で使用され、それはこの信号がいわゆる
リフトオフ依存性を有している、すなわち仲試体上の測
定面からのセンサの距離に非常に依存するためである。

第５図にクラックを披し出す装置を示し、ここでトラン
スジューサ構成は回転運動パターンで供試休止を移動す
る。参照符号１２に示すイ１を試体は矢符Ｂ方向Ｖ！−
述続的に前進する。センサ構成１３はＦ動モータを内蔵
するセンサヘッド１４上を回転するように載置されてい
る。センサヘッド１４はピラー１６．１γ上に配置され
供試体の移動径路上（て延在するビーム１５に沿った案
内運動ｔするように裁置されている。木裏４−Ｆ’Ｌ　
ｋ縁検出のみの目的で使用する場合には、センサを回転
させる必要はないことケお判シ願いたい。

前記したように、信号送信及び信号処理ユニット１８は
センサ構成１３に補助信号を与え、前記センサ構成から
の受信信号全評価する。

ユニット１８は制御及び監視ユニット１９に接続されて
いる。ユニット１９はプリンタ２１及びまたはイメージ
スクリーン等の結果表示装口、データを手動挿入するキ
ーボード２２及びまたは他の秤急のデータ入カニニット
２３等の周辺装置を有スるコンピュータ２０等を含んで
いる。

ユ、＝ソト１９はまたセンサ構成と共に作動する位倶表
示及びルリ御ユニット２４から信号全供給される。ユニ
ット２４は供試体にズ４するセンサ構成１３の位置ｆ　
（Ｖ方向Ｘ及び縦方向Ｙ共に連続的に表示し、ヘッド１
４を上下させるように（図示せぬ）茜さＪｊコ整装匝を
起動させて供試体の反対面からのセンサ構成の距離を調
整開始する。前記したように、センサ５′により、供試
体の医時前進速度もＣ：ｊ定され、（ｌｊ＋１定結果は
コンピュータ２０に送出さｊ１前記速度に基いて供試体
の移動距離が計算さハる。ユニット１９はまた、第４図
に示すように、ビーム１５に沿ったヘッド１４の迂動も
制御する。このａ制制御手間は第１図の実施例にも適し
ている。２本の垂直破線によ、に２は供試体の２つの縁
の可能な位置を示している。これらの位置はコンピュー
タ２０により３１算さハ、予め実施された所与数（例え
ば１０）の縁検出手順中に検出される緑位置の平均値で
ある。枚数の縁検出の平均値ｔとる手順が好ましいが、
最終検出位置のみｔ使用することも可能なことをお判り
１馳いたい。

センサヘッド１４ｉｄ、径路の少くとも小部分勿縁に工
の外部に配置されたセンサ構成が移動するように供試体
上を移動開始する。センサはＳｌにかける速度口から加
速されてＳ２で所期速度に達し、８３点に達するまでこ
の速度を維持し、この点はヘッド１４が減速して縁に２
よすも僅分内側にある日４点で＃島速度よりも遥かに低
い速度に達することができるような距離にあり、Ｓ５に
おいて縁に２が検出されるまでこの低速度に維持され、
その後ヘッドは減速されてＳ６において速度口になる。

次にヘッド１４がＳｌにおいて供試体上七移惣する瞬間
を含んで、供試体が所定距離だけｉ１１進するまでヘッ
ド１４はＳ６に静止される。

次にヘッド１４は対応する速度パターン５１−８′６で
供試体上を反則方向に移動する。

Ｓ４及びＳ′４においてセンサヘッド速度？それぞれ最
低速度に減速させる理由は、センサ構成１３が各縁上ゆ
っくり通過して前記縁を特に精密に捜し出せるようにす
るためである。

コンピュータは少くとも一つの縁位置を開始点として、
ユニット１８及び２４から得られる信号から縁位置を計
算し、また一つの縁で得られる縁マーキングを使用して
検出されたクラックの位置と広がＤｋ計算することもで
きる。供試体の幅は他の縁から得られる縁位置から計算
される。好ましくは、幅計算の目的で少くとも２つのメ
モリ領＠がコンピュータ２０内に準イ１される。このよ
うにして、供試体の幅は連続的に計算され、結果をディ
スプレイすなわち表示ユニット２１上に表示することが
できる。ユニット２１は可視表示のための２チヤネルを
有する曲線プリンタを内蔵することもできる。

ｎ１丁記した↓うに、センサ構成が位置Ｓ５及びＳ′５
を３２１式す６時に得られる縁位置は、ビーム１５に沿
ったヘッド１４の移動を停止させる停止信号を発生する
のに使用することができる。また、前記縁位置全受信し
た後、例えばセンサ構成や伝１等の装置が描く円の半径
もしくはその２倍に対応する距離だけヘッド１４が外向
きの運動を継続できるようにすることもできる。

第５図にヘッド１４が♂−ム１５に沿って数回供試体上
を前後に通過する時にセンサ構成１３が実行する運動パ
ターンの例を示す。

実際のセンサ自体によりカバーできるスパンは図示する
ハツチング全施したらせん帯の幅に全く等しく、センサ
を回転させることにより供試体上の各径路に前記回転に
より描かれる円の直径に等しい幅の被覆帯が得られる。

らせんのループや巻回は図示するものよりも緊密（です
ることができる。

回転センサヘッド１３を使用する場合、被感知縁に最も
密接するのは巻回のその部分、すなわち各線に隣接配置
されたセンサヘッド１４の外側部分であるため、これは
正確な縁検出にとって重要であ）、この場合、第４図の
速度図を読み取ってこの関連する縁に極めて近接する速
度がこの縁におけるセンサヘッドの外側部分の速度を示
すようにしなければならない。縁に工及びに２及びＳ工
。

Ｓ５　＊　Ｓ’ｌ及びＳ′５の位置全マークすることに
よりこれを第５図に示す。

各走査サイクル中に実施される供試体の縁位置の表示は
必ずしもクラック検出に使用するのと同一センサで行う
必要はないが、例えば非回転センサ２７？ヘッド１４の
外側に載置できることをお判シ願いたい。この溝底では
、回転センサは前記縁位置を表示する非回転センサ２７
より先に、回転半径に等しい距離だけ供試体を越えて通
過する。

緑に達する時に静止縁時間をできるだけ低減したい場合
には、実際のヘッド１４自体に少くとも半回転するよう
な構成とし、非回転センサ２７が反対方向に移置ノする
前に反対縁に向って回転するようにすることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、測定装
置を付加することなく、供試体のｎｋ瞬時的に捜し出し
てセンサ掃引すなわち走査の変換点を制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った縁検出により、連続鋳造供試体
内のクラックの存在を連続的に検出し内部クラックの位
１ｔ［ｊ定する装置の第１の実施例の構成図、第２図は本発明に従って使用する近接センサの実施例の
配置図、第３図は本発明に従った縁検出により、連続鋳造供試体
内のクラックの存在を連続的に検出して前記クラックの
位置２確定する装置の第２の実施例のブロック図、第４図は近接センサヘッドが供試体上ケ＃行する速度を
示すグラフ、第５図は第３図のセンサが供試体上全移行する間に行う
運動パターン図である。〔参照符号の説明〕１．１４・・・センサヘッド２・・・アーム３・・・ロボット４．１２・・・供試体５．５’、１３・・・センサ６．１８・・・信号送信及び信号処理ユニット７・・・
ディスプレイユニット８・・・評１′Ｆ１回路９・−・制御回路１０・・・警告装置１１・・・コイル１５・・−ビーム１６．１７・・・ピラー１９・・・制御及びｒ視ユニット２０・・・コンピュータ２１・・・プリンタ２２・・・キーボード２３・・・データ入カニニット２４・・・位置表示制御ユニット２Ｔ・・・非回転センサ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）供試体上を通過させる渦電流誘起に基づく測定及
び／または制御装置に使用する方法において、前記測定
及び／または制御装置からの少くとも一つの出力信号が
供試体の測定から本質的空間の測定への遷移及び／また
はその逆の遷移の時に得られる信号変化に関して処理さ
れ、前記した種類の信号変化を検出すると縁信号が発生
され、それは前記測定及び／または制御装置が供試体の
縁を外向きもしくは内向きに通過したことを示すことを
特徴とする方法。
（２）特許請求の範囲第（１）項において、前記渦電流
インダクタンスに基づく測定及び／または制御装置は複
数のキャリア周波数を利用しており、前記測定及び／ま
たは制御装置に発生するいわゆるリフトオフ信号、すな
わち最高周波数信号は前記縁信号の発生に利用される信
号変化の検出に利用されることを特徴とする方法。
（３）特許請求の範囲第（１）項または第（２）項にお
いて、前記した種類の信号変化発生時に前記測定及び／
または制御装置の位置を決定し、前記位置が供試体の縁
が見つかりそうな領域内にあるかどうかを決定すること
を特徴とする方法。
（４）特許請求の範囲のいずれか一項において、前記測
定及び／または制御装置を掃引運動により供試体の一側
面から他側面へ通過させ、縁信号が発生する横位置を記
憶し供試体の各側面について一つずつの各縁信号対の前
記位置に基いて供試体の幅を連続的に計算することを特
徴とする方法。
（５）特許請求の範囲のいずれか一項において、前記測
定及び／または制御装置を掃引運動により供試体の一側
面から他側面へ所定の移動速度で供試体上を通過させ各
掃引は前記縁の予期位置から所定距離までとし、この位
置で装置の速度を前記移動速度よりも著しく低い値へ降
下させ、前記装置が前記縁を低速で通過することを特徴
とする方法。
（６）渦電流インダクタンスに基づき供試体上を移動す
るようにされた測定及び／または制御装置の構成におい
て、前記測定及び／または制御装置の出力信号を受信す
るようにされた別々の電気評価回路を有し、前記回路は
供試体の測定から本質的空間の測定への遷移時もしくは
その逆の遷移時に生じる出力信号の所与特定の変化に反
応するように構成されており、前記信号変化発生時に前
記測定及び／または制御装置の駆動装置制御回路に出力
信号を与えて前記測定及び／または制御装置が供試体の
縁上を内外に移動したことを示すことを特徴とする前記
構成。
（７）特許請求の範囲第（６）項において、前記渦電流
誘起に基づく測定及び／または制御装置は複数のキャリ
ア周波数を利用しており、前記装置の発生するいわゆる
リフトオフ信号、すなわち高周波数信号が前記別々の評
価回路に与えられることを特徴とする構成。
（８）特許請求の範囲第（６）項または第（７）項にお
いて、前記制御回路を付随し前記測定及び／または制御
装置の位置を示すように作動する回路を特徴とし、前記
位置は評価回路に接続される出力を有し、前記評価回路
は出力信号に変化が生じると供試体の縁がその外側に見
つかりそうな所定限界の外側に問題とする位置があるか
どうかを比較し、前記位置が前記所定限界の外側にある
時に制御回路に出力信号を送出するように構成されてい
ることを特徴とする構成。
（９）特許請求の範囲第（６）項〜第（８）項のいずれ
か一項において、前記評価回路は供試体の各側面に縁信
号が発生する時にセンサ位置に関して最も新しく得られ
た位置を記憶するメモリ構成を有し、且つ各縁マーキン
グ信号を受信すると供試体の幅を計算するように構成さ
れており、前記計算は前記メモリ構成内に記憶された位
置値に基いて行われることを特徴とする構成。
（１０）特許請求の範囲第（６）項〜第（８）項のいず
れか一項において、前記評価回路は縁信号発生時に供試
体の各側面について、センサ位置に関して最も新しく得
られた位置あるいは好ましくは所与数の最も新しく得ら
れた位置の平均値を記憶する一つのメモリ構成を有し、
掃引サイクルを制御する装置は主掃引を行う間に通過し
なければならない縁のメモリ構成内に記憶された位置か
ら所定の距離にある点までセンサヘッドに供試体上を掃
引させるように構成されており、ヘッドの移動速度より
も遥かに低い速度までヘッド速度を降下させ、縁信号が
得られるまでこの低速度を維持し、その後ヘッド速度を
０まで降下させることを特徴とする構成。