JP6775410B2 - 磁粉探傷装置、磁粉探傷方法 - Google Patents

Description

本発明は、探傷装置、探傷方法、探傷用検査液に関し、より詳細には、磁粉を用いて探傷を行う磁粉探傷装置、磁粉探傷方法、及び磁粉探傷用検査液に関する。

磁粉探傷試験は、被検査物、例えばビレット、自動車のシャフト等の表面の探傷検査に適用され、ＪＩＳ−Ｚ−２３２０に規格化されている。磁粉探傷試験では、被検査物の表面に磁粉を含有する検査液を散布するとともに、被検査物に磁場を印加して被検査物を磁化する。磁化された被検査物の表面にクラック等の傷がある場合には、この傷から磁束が漏洩する。被検査物の表面を流れる検査液中の磁粉がこの漏洩磁束に引き付けられ、傷に対応する指示模様が磁粉によって形成される。そして、この磁粉指示模様を観測することで傷を検査する。

傷の検出確度は、傷に対応した磁粉指示模様を確実に形成することで向上される。ここで、磁粉指示模様の形成は、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向の影響を大きく受ける。検査液の流速が速い場合には、磁粉が漏洩磁束に引き付けられずに流されてしまい、磁粉指示模様が形成されにくくなる。特に、傷が小さかったり、傷の深さが浅かったりする場合には、磁粉を引き付ける漏洩磁束が弱くなるので、この傷に対応する磁粉指示模様が形成されにくくなる。一方、検査液の流速が遅い場合には、傷とは異なる箇所に磁粉が残留しやすくなり、傷の誤検出が増加する。また、磁粉指示模様が形成されるまでに多くの時間を要し、探傷時間が長くなってしまう。また、検査液が傷の延びる方向と平行な方向に流れる場合には、所定の時間内に傷の上を通過する磁粉が少なくなるので、磁粉指示模様は形成されにくくなる。

したがって、傷の検出確度を向上させるために、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向を把握し、検査液の流れを磁粉指示模様が形成されやすい流れにすることが重要である。また、検査液の流速及び流れ方向を管理することで、傷の検出確度を一定水準以上に維持できる。

特許文献１には、磁粉探傷装置において、被検査物に向けて重力に逆らう向きに空気を吐出して、被検査物の表面を流れる検査液の流速を調節するエアーブロー部を備える構成が開示されている。

特開２０１１−３８７９６号公報

特許文献１の磁粉探傷装置によれば、検査液の流速を所望の速度に安定させて、明瞭な磁粉指示模様を形成することができる。そして、特許文献１の磁粉探傷装置は、従来見落としていた深さの浅い傷も安定して検出することができ、傷の検出確度を向上させることができる。

ここで、検査液の流れは、被検査物の形状、被検査物の表面粗さ、検査液の散布状態等の影響を受けるので、被検査物毎によって変化する。そして、検査液の流速及び流れ方向の調節は、検査員の技量によるところがあり、検査員に応じて傷の検出確度が変わってしまうことが懸念される。また、検査液は被検査物の表面を膜状に流れるので、検査液の流速を実測することは容易ではない。そして、検査液の流動状態は、検査員の目視によって監視される場合が多く、定量的な評価が難しく、検出確度の維持管理の点において改善の余地がある。

そこで、本発明の目的は、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷装置、磁粉探傷方法、及び磁粉探傷用検査液を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の磁粉探傷装置は、
磁粉を含有する検査液と、
前記検査液を被検査物に散布する散布部と、
前記被検査物に光を照射する照射部と、
前記光が照射され、前記検査液が流れる前記被検査物の表面を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された原画像を処理して、前記表面を流れる前記検査液の流速及び流れ方向を算出する算出部と、
を備え、
前記検査液は、トレーサを更に含有し、
前記トレーサは、非磁性体であり、前記光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発することを特徴とする。

更に、前記撮像部は、前記トレーサが発する光が透過し、前記磁粉が発する光が透過しないフィルタを備えることを特徴とする。

更に、前記照射部は光をパルス照射し、前記撮像部は前記照射部によるパルス照射に同期して前記表面を撮像することを特徴とする。

更に、前記照射部は、紫外線を照射し、
前記磁粉は、前記紫外線によって励起されて光を発し、
前記トレーサは、前記紫外線によって励起されて光を発することを特徴とする。

更に、本発明の磁粉探傷方法は、
磁粉を含有する検査液を被検査物に散布する工程と、
前記被検査物に光を照射する工程と、
前記光が照射され、前記検査液が流れる前記被検査物の表面を撮像する工程と、
撮像された原画像を処理して、前記表面を流れる前記検査液の流速及び流れ方向を算出する工程と、
を備え、
前記検査液は、トレーサを更に含有し、
前記トレーサは、非磁性体であり、前記光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発することを特徴とする。

更に、本発明の磁粉探傷用検査液は、
磁粉及びトレーサを含有し、
前記トレーサは、光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発することを特徴とする。

本発明の磁粉探傷装置は、磁粉を含有する検査液と、前記検査液を被検査物に散布する散布部と、前記被検査物に光を照射する照射部と、前記光が照射され、前記検査液が流れる前記被検査物の表面を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された原画像を処理して、前記表面を流れる前記検査液の流速及び流れ方向を算出する算出部と、を備え、前記検査液は、トレーサを更に含有し、前記トレーサは、非磁性体であり、前記光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発するので、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷装置を提供することができる。

更に、前記撮像部は、前記トレーサが発する光が透過し、前記磁粉が発する光が透過しないフィルタを備えるので、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向をより確実に測定できる。

更に、前記照射部は光をパルス照射し、前記撮像部は前記照射部によるパルス照射に同期して前記表面を撮像するので、安価な構成で高強度の光を照射することができ、生産性が向上するとともに、エネルギ効率の良い測定が可能となる。

更に、前記照射部は、紫外線を照射し、前記磁粉は、前記紫外線によって励起されて光を発し、前記トレーサは、前記紫外線によって励起されて光を発するので、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷装置を提供することができる。

更に、本発明の磁粉探傷方法は、磁粉を含有する検査液を被検査物に散布する工程と、前記被検査物に光を照射する工程と、前記光が照射され、前記検査液が流れる前記被検査物の表面を撮像する工程と、撮像された原画像を処理して、前記表面を流れる前記検査液の流速及び流れ方向を算出する工程と、を備え、前記検査液は、トレーサを更に含有し、前記トレーサは、非磁性体であり、前記光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発するので、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷方法を提供することができる。

更に、本発明の磁粉探傷用検査液は、磁粉及びトレーサを含有し、前記トレーサは、光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発するので、被検査物の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷用検査液を提供することができる。

本実施形態に係る磁粉探傷装置の一例が示された概略構成図である。 散布部、回収部、及びタンクが示された概略構成図である。 磁粉探傷装置の制御系統のブロック図である。 トレーサの軌跡が抽出された画像の一例の概略図である。 本実施形態に係る磁粉探傷方法の概要が示された流れ図である。 本実施形態に係る別の磁粉探傷方法の概要が示された流れ図である。 磁化部、散布部、照射部、及び撮像部の動作を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。まず本実施形態に係る磁粉探傷用検査液の構成について詳細に説明する。本実施形態に係る磁粉探傷用検査液（以下検査液と称する）は、磁粉探傷に用いられる。検査液は、溶媒としての水に磁粉及びトレーサを混合させた溶液である。磁粉は、欠陥としての傷部を検出するために検査液に含有される。一方、トレーサは、被検査液の表面を流れる検査液の流速及び流れ方向を測定するために含有される。

磁粉は、磁性体であって、溶媒としての水に不溶の粒子である。磁粉の粒子径は、３μｍ〜７０μｍ程度である。トレーサは、溶媒としての水に不溶な粒子である。トレーサの粒子径は、５０μｍ〜１００μｍ程度である。検査液は、磁粉及びトレーサが分散した状態で磁粉探傷に用いられる。そして、トレーサは、光が照射された際に、磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発するように構成される。

なお、照射される光とは、紫外線及び可視光を含むものである。一方で、磁粉及びトレーサが発する光とは、可視光であり、紫外線によって励起されて発する光及び反射光を含む。つまり、磁粉及びトレーサは、紫外線の照射によって励起されて光を発する構成であっても良く、紫外線の照射によって励起されない単に可視光を反射する構成であっても良い。

磁粉及びトレーサが発する光の波長は、特に限定されるものではなく、同じであっても良い。また、磁粉及びトレーサが発する光の波長が同じ場合には、磁粉及びトレーサは、発する光の明るさが異なるように構成される。

紫外線の照射によって励起されて光を発する磁粉としては、酸化鉄の粉体の表面を蛍光体で被覆した構成が例示できる。この磁粉は、紫外線が照射されることで蛍光体が励起されて光を発する。紫外線の照射によって励起されて光を発するトレーサとしては、蛍光体を含む粉末材料を造粒した構成や、粉体、例えば合成樹脂の粉体の表面を蛍光体で被覆した構成等が例示できる。このトレーサは、紫外線が照射されることで蛍光体が励起されて光を発する。このような構成の磁粉及びトレーサは、異なる蛍光体を用いたり、異なる粒子径としたり、蛍光体の量を変えたりすることで、磁粉及びトレーサが発する光の明るさや波長を調節することができる。

紫外線の照射によって励起されない磁粉としては、蛍光体を含まない構成であり、表面に何も被覆されていない酸化鉄の粉体、酸化鉄の粉体の表面が着色剤で被覆された構成等が例示できる。この磁粉は、照射された可視光を反射する。紫外線の照射によって励起されないトレーサとしては、合成樹脂の粉体、合成樹脂の粉体の表面が着色剤で被覆された構成等が例示できる。このトレーサは、照射された可視光を反射する。なお、このような構成の磁粉及びトレーサは、色の異なる着色剤を用いる等して、反射する光の波長が異なるように構成される。

なお、トレーサは、磁性体である磁粉と異なり、非磁性体であることが好ましい。詳細については後述するが、トレーサが非磁性体であることによって、傷部を検出するための磁粉指示模様の形成にトレーサが影響を及ぼすことがなく、傷部の検出確度が低下しない。

なお、検査液は、分散剤や防錆剤等を更に含有する構成であっても良い。分散剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテル型非イオン系界面活性剤および陰イオン活性剤を用いることができる。防錆剤としては、例えば亜硝酸ナトリウム等を用いることができる。また、磁粉及びトレーサに用いられる蛍光体は、紫外線によって励起されて光を発するものであれば良く、市販の蛍光顔料及び蛍光染料を用いることができる。また、検査液における、分散剤、防錆剤等の濃度は適宜設定できる。また、検査液の溶媒は、白灯油であっても良い。検査液の溶媒が白灯油である場合には、磁粉及びトレーサは、白灯油に不溶な構成とする。

次に本実施形態に係る磁粉探傷装置の構成について詳細に説明する。なお、以下では、紫外線の照射によって励起されて光を発する磁粉及びトレーサを含有する検査液を用いて探傷を行う磁粉探傷装置を例示して説明する。図１は、本実施形態に係る磁粉探傷装置１の一例が示された概略構成図である。図２は、散布部１３、回収部１４、及びタンク１７が示された概略構成図である。ここで、説明の便宜上、図１において、後述する撮像部１６の側を上とし、後述する回収部１４の側を下とする。また、図２において、検査液１１の流れ方向が矢印ｄ１によって示され、後述する磁化部１２、後述する照射部１５、撮像部１６等の記載は省略されている。

図１、図２に示されるように、磁粉探傷装置１は、例えば角柱状の被検査物１０の表面（外周面）における欠陥としての傷部を、磁粉を用いて検出するように構成される。磁粉探傷装置１は、検査液１１と、磁化部１２と、散布部１３と、回収部１４と、照射部１５と、撮像部１６と、図示せぬ制御部等を備える。詳細につては後述するが、磁粉探傷装置１は、被検査物１０に磁粉を含有する検査液１１を散布し、検査液１１が散布されている被検査物１０を磁化して傷部に磁粉指示模様を形成し、被検査物１０に紫外線を照射し、紫外線が照射された被検査物１０の表面を撮像し、撮像された画像に基づいて傷部を検出するように構成される。更に、磁粉探傷装置１は、被検査物１０が磁化される前において、被検査物１０に紫外線を照射し、紫外線が照射され、検査液１１が流れる被検査物１０の表面を撮像し、撮像された画像に基づいて被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を算出して測定するように構成される。

検査液１１は、タンク１７に貯留される。検査液１１は、磁粉及びトレーサを含有する。磁粉及びトレーサは、紫外線の照射によって励起されて光を発する。そして、磁粉及びトレーサは、発する光の波長が略同じであり、トレーサの光が磁粉の光よりも明るくなるように構成されている。

タンク１７は、貯留する検査液１１の物性に影響を与えることがない材料で形成される。タンク１７の材料としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、合成樹脂等を用いることができる。タンク１７は、検査液１１を攪拌する図示せぬ攪拌器を備える。攪拌器としては、検査液中に配置される攪拌子と撹拌子を回転させる回動装置を備える構成が例示できる。そして、タンク１７には、磁粉及びトレーサが分散された状態で検査液１１が貯留されている。なお、タンク１７の構成は特に限定されるものではない。タンク１７は、磁粉及びトレーサが分散された状態で検査液１１を貯留するように構成されていれば良い。例えば、タンク１７は、上部の開口を閉塞する蓋部を更に備える構成であっても良く、検査液１１が含有する磁粉、トレーサ等の濃度を測定する濃度測定部を備える構成であっても良い。

磁化部１２は、被検査物１０に磁界を印加し、少なくとも被検査物１０の表層部を磁化するように構成される。より詳細には、磁化部１２は、通電法及びコイル法を用いて被検査物１０の表層部を磁化するように構成される。磁化部１２は、図１に示すように、被検査物１０の両端に接触して被検査物１０に電流を流す電極１８，１９と、被検査物１０の両端近傍に配置される励磁コイル２０，２１等を備える。励磁コイル２０，２１には、被検査物１０が挿通される。

磁化部１２は、電極１８，１９によって被検査物１０に電流を流すことで、被検査物１０の軸方向と直交する方向（周方向）に磁場を形成する。また、磁化部１２は、励磁コイル２０，２１に電流が流れることで、被検査物１０の軸方向に磁場を形成する。そして、電極１８，１９と励磁コイル２０，２１に流れる電流の位相を変えることで、被検査物１０に回転磁界を印加することができ、被検査物１０の表面でいずれの方向に延びる傷部からも漏洩磁束を発生させることができる。

なお、磁化部１２の構成は特に限定されるものではない。磁化部１２は、被検査物１０に磁界を印加し、少なくとも被検査物１０の表層部を磁化するように構成されていれば良い。磁化部１２は、電磁石または永久磁石の磁極間に被検査物１０を配置して被検査物１０を磁化する極間法等、上述とは異なる磁化方法によって被検査物１０を磁化する構成であっても良い。そして、磁化部１２の磁化方法は、被検査物１０の形態に応じて適宜選択できる。

散布部１３は、被検査物１０に検査液１１を散布するように構成される。散布部１３は、検査液１１を圧送する散布ポンプ２２と、散布ポンプ２２によって圧送された検査液１１を吐出する散布ノズル２３と、切換弁２４等を有する。

散布ポンプ２２の吸入側は、配管２５ａによってタンク１７に接続される。散布ポンプ２２の吐出側は、配管２５ｂによって切換弁２４に接続される。散布ノズル２３は、被検査物１０の上方に配置され、配管２５ｃによって切換弁２４に接続される。切換弁２４には、配管２５ｂ，２５ｃの他に、一端がタンク１７に接続される配管２５ｄの他端が接続される。

切換弁２４は、散布ポンプ２２によって圧送される検査液１１を、散布ノズル２３が接続される配管２５ｃ、またはタンク１７に接続される配管２５ｄに流すことができるように構成される。切換弁２４は、空気圧で作動する３ポートエアオペレートバルブであり、検査液１１に含有される磁粉の影響を受けないように構成されている。そして、タンク１７と、散布ポンプ２２と、散布ノズル２３が分岐接続される切換弁２４とが配管２５ａ，２５ｂ，２５ｄによって循環接続される循環回路２６が形成されている。

検査液１１は、常時循環回路２６を循環する。循環回路２６を循環する検査液１１は、磁粉及びトレーサが分散された状態に維持される。そして、散布ノズル２３から検査液１１を散布する際には、切換弁２４から散布ノズル２３に検査液１１が送られる。ここで、検査液１１が循環回路２６を循環している際の配管２５ｃ内の検査液は、流動しないため、磁粉及びトレーサが分散せずに沈降した状態である。しかし、配管２５ｃは散布ノズル２３と切換弁２４とを接続するだけであり、配管２５ｃ内の検査液１１はごくわずかである。したがって、散布部１３は、磁粉及びトレーサが分散された検査液１１を瞬時に散布することができ、磁粉及びトレーサが分散された検査液１１が散布されるまでの待ち時間が少なく、探傷時間の短縮が図れる。

散布ノズル２３は、多数の吐出口から検査液１１を吐出させ、検査液１１を散布するように構成されている。なお、散布される検査液１１の吐出状態は適宜選択することができ、散布ノズル２３の吐出口の数、形状、開口面積、検査液１１の吐出時の流速等を変えることで変更することができる。例えば、散布ノズル２３は、吐出口の開口面積を調節可能な絞り機構を備える構成としても良い。検査液１１の吐出時の流速は、散布ポンプ２２の吐出量を変更することで調節することができる。なお、配管２５ｂや配管２５ｃに流量調節弁等を設けて散布ノズル２３から散布される検査液１１の流量を調節する構成としても良い。

ここで、タンク１７は、循環回路２６を構成する配管２５ｄから吐出される検査液１１によって貯留する検査液１１を渦状に流動させて攪拌するように構成されても良い。このような構成にすることで、攪拌器を用いることなく簡易な構成で検査液１１を攪拌することができ、生産性が向上される。

散布部１３は、被検査物１０に上方から検査液１１を散布する。散布される検査液１１は、磁粉及びトレーサが分散された状態である。散布された検査液１１は、散布ノズル２３から吐出される際の勢い（運動エネルギ）と重力（位置エネルギ）によって被検査物１０の表面を流れる。

ここで、被検査物１０は、散布部１３によって検査液１１が散布されている状態で磁化部１２によって磁化される。磁化された被検査物１０は、被検査物１０の表面に欠陥としての傷部が存在する場合、その傷部に起因する漏洩磁界が生じる。磁化された被検査物１０の傷部の上を通過する磁粉は、漏洩磁界によってこの傷部に引き付けられる。そして、漏洩磁界によって磁粉が傷部に集合することで、傷部に起因する磁粉指示模様が形成される。

なお、検査液１１に含有されるトレーサが非磁性体である場合には、トレーサは漏洩磁界によって傷部に引き付けられることはない。そして、検査液１１が含有するトレーサは、この磁粉指示模様の形成に殆ど影響を及ぼすことはなく、傷部の検出確度が低下することはない。

磁粉指示模様を好適に形成する観点において、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速は、約２０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓであることが好ましく、このような流速となるように散布ノズル２３から吐出される検査液の吐出速さや吐出量等を適宜調節する。検査液１１の流速が１００ｍｍ／ｓより大であると、磁粉が漏洩磁束に引き付けられずに流されてしまい、磁粉指示模様が形成されにくくなる。そして、傷部の検出漏れが生じて、傷部の検出確度が低下しやすくなる。一方、検査液の流速が２０ｍｍ／ｓより小であると、傷部とは異なる部位に磁粉が残留しやすくなって傷部の誤検出が増加し、傷部の検出確度が低下しやすくなる。また、磁粉指示模様が形成されるまでに多くの時間を要し、探傷時間が長くなってしまう。

散布部１３によって被検査物１０に散布された余剰の検査液１１は、重力によって下方へ落下し、回収部１４によって回収される。

なお、散布部１３の構成は特に限定されるものではない。散布部１３は、タンク１７に貯留される攪拌状態の検査液１１を被検査物１０に散布するような構成であれば良い。例えば、散布部１３は、複数の散布ノズル２３を備える構成であっても良い。また、散布部１３は、切換弁２４及び配管２５ｄを備えない構成、つまり循環回路２６を備えない構成であっても良く、散布ポンプ２２と散布ノズル２３が配管２５ｂで接続される構成とすることもできる。しかしながら、循環回路２６を備える構成とすることが好ましい。このような構成にすることで、攪拌状態の検査液１１を散布することができる。また、磁粉、トレーサ等の配管内面への付着や配管のつまりが防止され、検査液１１を良好に散布することができる。また、散布ノズル２３の配置は特に限定されるものではない。散布部１３は、検査液１１を被検査物１０の側方等から被検査物１０に散布する構成であっても構わない。

回収部１４は、散布部１３によって被検査物１０に散布された検査液１１を回収してタンク１７に戻すように構成される。回収部１４は、回収受け２７と、回収配管２８とを有する。回収受け２７は、鉛直断面形状が略Ｕ字状の受け皿であり、被検査物１０の下方に配置される。回収受け２７の底部は、タンク１７の検査液１１の液面よりも上方に位置している。回収配管２８は、一端が回収受け２７の底部に接続し、他端がタンク１７に接続する。

回収部１４は、散布部１３によって被検査物１０に散布された検査液１１を回収受け２７によって回収し、回収した検査液１１をタンク１７に戻す。したがって、回収部１４によって回収された検査液１１は、散布部１３によって散布される検査液１１として再利用され、環境への負荷の低減と検査液１１の廃棄処理費用の低減が図れる。

なお、回収部１４の構成は特に限定されるものではない。回収部１４は、散布部１３によって散布された検査液１１を回収してタンク１７に戻すように構成されていれば良い。例えば、回収部１４は、回収受け２７によって回収された検査液１１をタンク１７へ圧送するポンプを備える構成としても良い。このような構成にすることで、回収受け２７を、タンク１７の検査液の液面よりも下方に配置することができ、設計の自由度が増加される。また、回収受け２７によって回収された検査液１１を確実にタンク１７に戻すことができ、回収受け２７における検査液１１のオーバーフロー等を防止できる。また、回収受け２７は、被検査物１０の側方を覆うような構成であっても良い。このような構成にすることで、散布部１３によって散布された検査液１１をより確実に回収することができる。

照射部１５は、後述する撮像部１６が撮像する被検査物１０の表面（外周面）に光としての紫外線を照射するように構成される。照射部１５は、光源としての図示せぬ紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または紫外線ランプ、冷却装置としての図示せぬファン等を有する。照射部１５は、被検査物１０の上方に配置される。そして、照射部１５は、撮像部１６によって撮像される被検査物１０の表面に上方から紫外線を照射する。検査液１１が含有する磁粉及びトレーサは、照射部１５によって紫外線が照射されている領域内において、この紫外線によって励起されて発光する。

なお、照射部１５の構成は特に限定されるものではない。照射部１５は、撮像部１６が撮像領域内にある少なくとも磁粉及びトレーサを撮像できるように、被検査物１０の表面に光を照射するように構成されていれば良い。そして、照射部１５は、検査液１１の構成に応じた光を照射するように構成される。例えば、検査液１１が含有する磁粉及びトレーサが紫外線で励起しない構成の場合には、照射部１５は、可視光、例えば白色光を被検査物１０の表面に照射するように構成される。

照射部１５は、磁化部１２によって生成される磁界の影響を避けるために、磁気シールドを備える構成であっても良い。また、照射部１５の配置は特に限定されるものではない。照射部１５は、被検査物１０の表面に側方等から紫外線を照射するように構成されても良い。

照射部１５は、紫外線や可視光をパルス照射するような構成であっても良い。このような構成にすることで、照射部１５は、高強度の紫外線や可視光を常時照射可能な構成とする必要がなく、安価な構成にすることができる。また、照射部１５は、不必要な光の照射をせず、エネルギ効率の良い光の照射が可能となる。また、検査液１１の温度上昇による粘性の変化が防止され、検査液１１の流速に変化が生じにくく、傷部の検出確度の低下を防止できる。また、紫外線や可視光の光源の長寿命化が期待できる。なお、パルス照射する時間は、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速等に応じて適宜設定される。

撮像部１６は、照射部１５によって光としての紫外線が照射された被検査物１０の表面を撮像するように構成される。撮像部１６は、被検査物１０の上方に配置され、被検査物１０の表面を上方から撮像する。撮像部１６によって撮像された原画像は、ここでは図示せぬ制御部に送られる。なお、撮像装部１６の撮像領域内にある磁粉及びトレーサは、照射部１５の紫外線によって励起されて発光する。

撮像部１６としては、エリアカメラを用いることができ、特に限定されるものではない。例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを用いることができる。撮像部１６のシャッタースピードと撮像される画像の分解能は、照射部１５が照射する光の強度、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速等に応じて適宜設定される。撮像部１６によって撮像される画像は、カラー画像であっても良く、モノクロ画像であっても良い。

ここで、撮像部１６は、２つの状態における被検査物１０の表面を撮像するように構成される。一方は、被検査物１０は磁化されておらず、被検査物１０の表面を検査液１１が流れている状態であって、検査液１１が散布されている最中の状態である。他方は、検査液１１の散布が終わった後であって、磁粉指示模様の形成が行われた状態である。詳細については後述するが、一方の状態で撮像された画像は、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を測定するために使用される。他方の状態で撮像された画像は、被検査物１０の表面の傷部を検出するために使用される。なお、他方の状態において、被検査物１０は磁化されていることが好ましい。このような構成にすることで、磁粉が飛ばされる等して磁粉指示模様が崩れることが防止される。

なお、撮像部１６の構成は特に限定されるものではない。例えば、撮像部１６は、磁化部１２によって生成される磁界の影響を避けるために、磁気シールドを備える構成であっても良い。また、照射部１５が紫外線や可視光をパルス照射する場合には、撮像部１６は照射部１５のパルス照射に同期して撮像するように構成される。また、撮像部１６は、複数枚の画像を撮像するように構成されも良く、動画を撮像するように構成されも構わない。また、撮像部１６の配置は特に限定されるものではない。撮像部１６は、被検査物１０の表面を側方等から撮像するように構成されても良い。

次に、本実施形態に係る磁粉探傷装置１の制御系統について説明する。図３は、磁粉探傷装置１の制御系統のブロック図である。磁粉探傷装置１は、制御部３０を備え、この制御部３０によって、磁化部１２、散布部１３、照射部１５、撮像部１６等が制御され、自動制御によって被検査物１０の表面の欠陥としての傷部を検出することができるように構成されている。

制御部３０は、種々の設定値や、各種センサによる検出値等の入力信号を読み込むとともに、制御信号を出力することで、磁粉探傷装置１の動作を制御するように構成されている。制御部３０としては、演算処理及び制御処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、データが格納される主記憶装置、タイマ、入力回路、出力回路、並びに電源回路等の含まれたマイクロコンピュータが例示される。ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）に例示される主記憶装置には、本実施形態に係る動作を実行するための制御プログラムと、各種データが格納されている。なお、これらの各種プログラムとデータ等は、外部の記憶装置に格納され、制御部３０が読み出す形態とされても良い。

制御部３０には、磁化部１２、散布部１３、照射部１５、撮像部１６等が電気的に接続されている。なお、制御部３０には、図３に示された構成以外の各種センサ等が電気的に接続されている。

制御部３０は、検出部３１を有している。検出部３１は、例えばプログラムによって構成される。検出部３１は、撮像部１６から入力される画像信号（原画像）に所定の処理（画像処理）を行うことによって、被検査物１０の表面の欠陥を検出するように構成される。検出部３１が画像処理を行う対象は、被検査物１０は磁化されており、検査液１１の散布が終わった後であって、磁粉指示模様の形成が行われた被検査物１０の表面が撮像された原画像である。

検出部３１は、原画像における磁粉指示模様が強調されるような強調処理を原画像に対して行う。強調処理としては、例えば、ＬＵＴ（Look Up Table）変換処理、拡大・収縮処理、シェーディング処理、これらの各種処理を組み合わせた処理を用いることができる。

次に、検出部３１は、強調処理された画像を主記憶装置に格納された予め定められた閾値で二値化処理して磁粉指示模様を抽出する。この閾値は、磁粉及びトレーサが発する光の明るさに応じて適宜設定され、磁粉指示模様を抽出した画像にトレーサが発する光が含まれないように設定される。したがって、原画像にトレーサが発する光が写っていたとしても、磁粉指示模様の抽出にトレーサが影響を及ぼすことはない。そして、検出部３１は、抽出された磁粉指示模様に対して、例えば面積、長さ、幅等といった形状に関する要素に基づく処理を行って欠陥としての傷部を抽出する。

なお、検出部３１は、上述の構成に限定されるものではない。検出部３１は、原画像から欠陥を検出することができるように構成されていれば良い。検出部３１は、例えば、抽出された磁粉指示模様に対して、膨張処理を行った後に傷部を抽出する構成であっても良い。なお、膨張処理とは、抽出された磁粉指示模様を所定の方向へ所定の量だけ拡大させる処理である。膨張処理によって抽出した磁粉指示模様の途切れを補うことができ、傷部の検出確度が向上される。また、検出部３１は、原画像に異なる閾値で二値化処理を複数回行う構成であっても良い。

また、検出部３１は、複数の画像処理をパイプライン処理によって並行して処理する構成であっても良い。このような構成にすることで、傷部の有無の判定までに要する時間を短縮することができる。

検出部３１は、撮像部１６による撮像と連動するリアルタイム処理によって傷部を検出する。しかしながら、検出部３１は、撮像部１６による撮像と連動せず、撮像部１６によって撮像された複数の原画像を蓄積してから処理を行うバッチ処理によって傷部を検出しても良い。このような構成にすることで、検出部３１による制御部３０の演算負荷が低減され、生産性が向上される。

また、検出部３１は、制御部３０に接続された別の制御部に備えられる構成であっても良い。このような構成にすることで、制御部３０の演算負荷が低減され、例えば磁粉探傷装置１は各種の処理をリアルタイムでスムースに行うことができ、検出時間の短縮を図ることができる。

制御部３０は、更に算出部３２を有している。算出部３２は、例えばプログラムによって構成される。算出部３２は、撮像部１６から入力される原画像に所定の画像処理を行うことによって、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を算出するように構成される。算出部３２が画像処理を行う対象は、被検査物１０は磁化されておらず、表面を検査液１１が流れており、検査液１１が散布されている最中の被検査物１０の表面が撮像された原画像である。

ここで、トレーサは、検査液１１の溶媒である水と一体となって流れる。つまり、トレーサの速度及び移動方向は、検査液１１の流速及び流れ方向と略同じである。そして、原画像にはトレーサが発する光の軌跡（トレーサの軌跡）が写される。算出部３２は、このトレーサの軌跡から検査液１１の流速及び流れ方向を算出する。

算出部３２は、まず原画像におけるトレーサの軌跡が強調されるような強調処理を原画像に対して行う。強調処理としては、例えば、ＬＵＴ（Look Up Table）変換処理、拡大・収縮処理、シェーディング処理、これらの各種処理を組み合わせた処理を用いることができる。

次に、算出部３２は、強調処理された画像を主記憶装置に格納された予め定められた閾値で二値化処理してトレーサの軌跡を抽出する。図４には、トレーサの軌跡３３が抽出された画像の一例の概略図を示す。この閾値は、磁粉及びトレーサが発する光の明るさに応じて適宜設定され、トレーサの軌跡３３を抽出した画像に磁粉が発する光が含まれないように設定される。したがって、原画像に磁粉が発する光が写っていたとしても、トレーサの軌跡３３の抽出に磁粉が影響を及ぼすことはない。

そして、算出部３２は、検査液１１の流速及び流れ方向として、抽出されたトレーサの軌跡３３と撮像部１６のシャッタースピードに基づいてトレーサの速度及び移動方向を算出する。算出されたトレーサの速度及び移動方向は、検査液１１の流速及び流れ方向として、制御部３０の主記憶装置に格納され、図示せぬ表示部に表示される。

なお、算出部３２は、トレーサの軌跡３３を抽出する際、画像の端と交わっているトレーサの軌跡３３、他のトレーサの軌跡３３と交わっているトレーサの軌跡３３等を抽出しないようにする除外処理等も行う。算出部３２は、この除外処理によって、より確度の高いトレーサの速度及び移動方向を算出できる。

ここで、検査液１１は被検査物１０の表面を膜状に流れる。検査液１１の膜厚は、例えば２ｍｍ以下である。このような流れの流速と流れ方向を実測することは困難である。しかしながら、算出部３２は、撮像部１６によって撮像された原画像に基づいて検査液１１の速度及び移動方向を算出できる。したがって、磁粉探傷装置１は、検査液１１の速度及び移動方向を容易に測定できる。

また、検査液１１の速度及び流れ方向は、画像処理によって算出して測定されるため、測定を行う検査員によってばらつきが生じることがなく測定される。検査員は、この測定値から検査液１１の流動状態を定量的に評価することが可能となる。したがって、磁粉探傷装置１は、傷部の検出確度の維持管理を良好に行うことができる。

なお、複数のトレーサの軌跡が抽出される場合には、算出部３２は、各トレーサの速度及び移動方向を算出して検査液１１の流れ分布を作成しても良い。また、算出部３２は、各トレーサの速度及び移動方向を算出し、その平均を検査液１１の流速及び流れ方向としても良い。

ここで、検査液１１の流速及び流れ方向を良好に測定する観点から、トレーサの濃度は、５０個／ｍＬ〜５００個／ｍＬであることが好ましい。トレーサの濃度が５０個／ｍＬより小であると、撮像された原画像に写るトレーサの軌跡３３の数が少なくなり、検査液１１の流速及び流れ方向を算出しにくくなる。トレーサの濃度が５００個／ｍＬより大であると、撮像された原画像に写るトレーサの軌跡３３の数が多くなり、トレーサの軌跡３３が交差する等して、検査液１１の流速及び流れ方向を算出しにくくなる。また、算出部３２による制御部３０の演算負荷が増加してしまう。

また、算出部３２が画像処理を行う原画像に写るトレーサの軌跡３３の数は、５個〜５０個であることが好ましい。トレーサの軌跡３３の数が５個より小であると、検査液１１の流速及び流れ方向を算出しにくくなる。トレーサの軌跡の数３３が５０個より大であると、トレーサの軌跡３３が交差する等して、検査液１１の流速及び流れ方向を算出しにくくなる。また、算出部３２による制御部３０の演算負荷が増加してしまう。

また、磁粉の蛍光係数に対するトレーサの蛍光係数の比は５以上であることが好ましい。この比が５より小であると、検出部３１及び算出部３２における画像処理において、磁粉が発する光とトレーサが発する光とを区別しにくくなり、傷部の検出と検査液１１の流速及び流れ方向の算出がしにくくなる。ここで、蛍光係数は、単位がｃｄ／Ｗであり、ＪＩＳ−Ｚ−２３２０で規定される明るさを表す一つの指標であり、表面の紫外線放射照度（Ｗ／ｍ^２）に対する表面の輝度（ｃｄ／ｍ^２）である。なお、検査液１１が含有する磁粉及びトレーサが紫外線で励起しない構成の場合には、同一強度の可視光が照射された際の磁粉が反射する光の輝度（ｃｄ／ｍ^２）に対するトレーサが反射する光の輝度（ｃｄ／ｍ^２）の比が、５以上であることが好ましい。

また、算出部３２によって画像処理がされる原画像を撮像する際の撮像部１６のシャッタースピードは、検査液１１の流速、トレーサが発する光の明るさ、撮像部１６の撮像範囲の大きさ等に応じて適宜設定され、例えば１ｍｓ〜１００ｍｓとされる。撮像されるトレーサの軌跡３３の長さは、このシャッタースピードに応じて変化する。

また、検出部３１によって画像処理がされる原画像を撮像する際の撮像部１６のシャッタースピードは、磁粉が発する光の明るさ等に応じて適宜設定される。この撮像部１６のシャッタースピードは、算出部３２によって画像処理がされる原画像を撮像する際の撮像部１６のシャッタースピードと同じであっても良く、異なっていても良い。

また、照射部１５が紫外線をパルス照射する場合、算出部３２によって画像処理がされる原画像を撮像する際の撮像部１６のシャッタースピードは、照射部１５が紫外線を照射している時間より長くても良い。この場合には、照射部１５は、撮像部１６がシャッターを開いている間に紫外線をパルス照射するように構成される。撮像されるトレーサの軌跡３３の長さは、照射部１５が紫外線を照射している時間に応じて変化する。そして、算出部３２は、この時間と抽出したトレーサの軌跡３３に基づいて検査液１１の流速及び流れ方向を算出する。

このような構成にすることで、照射部１５の紫外線の照射時間を必要最小限とすることができ、照射部１５を安価な構成にすることができる。また、照射部１５は、撮像部１６の撮像に不要な紫外線を照射することがなく、エネルギ効率の良い紫外線の照射が可能となる。

なお、算出部３２は、上述の構成に限定されるものではない。算出部３２は、原画像から検査液１１の流速及び流れ方向を算出するように構成されていれば良い。算出部３２は、例えば、微小な時間差で撮像された２つの原画像に画像処理を行って、トレーサが発する光を追跡してトレーサの速度及び移動方向を算出し、検査液１１の流速及び流れ方向とする構成であっても良い。また、算出部３２は、原画像に異なる閾値で二値化処理を複数回行う構成であっても良い。

また、算出部３２は、複数枚の原画像に画像処理を行って、トレーサの軌跡３３を抽出して、検査液１１の流速及び流れ方向を算出する構成であっても良い。このような構成にすることで、抽出されるトレーサの軌跡３３の数が増加し、より確度の高い検査液１１の流速及び流れ方向の測定ができる。また、検査液１１の流れ分布を作成することも容易となる。

また、算出部３２は、複数のトレーサの軌跡３３が抽出される場合には、検査液１１の流速及び流れ方向の算出に用いるトレーサの軌跡３３が検査員によって選択されるように構成されても良い。

また、算出部３２が画像処理する原画像は、表面を検査液１１が流れており、検査液１１が散布されている最中の被検査物１０の表面が撮像された原画像であれば良い。検査液１１のトレーサが非磁性体である場合には、被検査物１０は磁化された状態であっても構わない。非磁性体のトレーサは、被検査物１０が磁化されていてもその影響を受けることはない。そして、算出部３２は、被検査物１０の磁化の有無に関わらず、速度及び移動方向を算出することができる。

なお、検査液１１の流速及び流れ方向を良好に算出する観点において、算出部３２が画像処理する原画像は、被検査物１０が磁化されていない状態の画像であることが好ましい。つまり、磁粉指示模様の形成が行われていない状態の画像であることが好ましい。このような構成にすることで、算出部３２は、画像処理する原画像において、トレーサが発する光と磁粉指示模様とを区別する必要がなく、検査液１１の流速及び流れ方向の測定が容易となる。また、より確度の高い検査液１１の流速及び流れ方向の測定ができる。

また、算出部３２は、複数の画像処理をパイプライン処理によって並行して処理する構成であっても良い。このような構成にすることで、検査液１１の流速及び流れ方向を測定するまでに要する時間を短縮することができる。

算出部３２は、撮像部１６による撮像と連動するリアルタイム処理によって検査液１１の流速及び流れ方向を算出する。しかしながら、算出部３２は、撮像部１６による撮像と連動せず、撮像部１６によって撮像された複数の原画像を蓄積してから処理を行うバッチ処理によって検査液１１の流速及び流れ方向を算出しても良い。このような構成にすることで、算出部３２による制御部３０の演算負荷が低減され、生産性が向上される。また、多数の算出された検査液１１の流速及び流れ方向に基づいて、検査液１１の流動状態を把握することが可能となる。この流動状態に基づいて、検査液１１の散布の改善及び適正化が容易となり、傷部の検出確度の向上を図ることができる。

また、算出部３２は、制御部３０に接続された別の制御部に備えられる構成であっても良い。このような構成にすることで、制御部３０の演算負荷が低減され、例えば磁粉探傷装置１は各種の処理をリアルタイムでスムースに行うことができる。

なお、磁粉探傷装置１は上述の構成に限定されるものではない。磁粉探傷装置１は、検査液１１の構成に応じて適宜変更される。例えば、検査液１１が含有する磁粉及びトレーサが波長の異なる光を発するように構成される場合には、撮像部１６は、カラー画像を撮像するように構成されると良い。また、検出部３１は、磁粉及びトレーサが発する光の波長に応じて設定される閾値を用いて原画像に画像処理を行って磁粉指示模様を抽出するように構成される。この閾値は、磁粉指示模様を抽出した画像にトレーサが発する光が含まれないように設定される。また、算出部３２は、検出部３１と同様に、磁粉及びトレーサが発する光の波長に応じて設定される閾値を用いて原画像に画像処理を行ってトレーサの軌跡３３を抽出するように構成される。この閾値は、トレーサの軌跡３３を抽出した画像に磁粉が発する光が含まれないように設定される。

このような構成にすることで、磁粉探傷装置１は、検査液１１が含有する磁粉及びトレーサが波長の異なる光を発するように構成される場合に、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の速度及び移動方向を容易に測定することができる。

また、このように磁粉及びトレーサが波長の異なる光を発するように構成される場合には、磁粉探傷装置１は、２つの撮像部１６を備える構成としても良い。一方の撮像部１６は、磁粉が発する光が透過し、トレーサが発する光が透過しないフィルタを備える構成とする。他方の撮像部１６は、トレーサが発する光が透過し、磁粉が発する光が透過しないフィルタを備える構成とする。検出部３１は、一方の撮像部１６によって撮像された原画像に画像処理を行って傷部を検出する。算出部３２は、他方の撮像部１６によって撮像された原画像に画像処理を行って検査液１１の流速及び流れ方向を算出する。

このような構成であっても、磁粉探傷装置１は、検査液１１が含有する磁粉及びトレーサが波長の異なる光を発するように構成される場合に、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の速度及び移動方向を容易に測定することができる。

ここで、一方の撮像部１６によって撮像された原画像、つまり検出部３１が画像処理を行う原画像には、トレーサが発する光が写ることはない。また、他方の撮像部１６によって撮像された原画像、つまり算出部３２が画像処理を行う原画像には、磁粉指示模様が写ることはない。したがって、検出部３１は、画像処理において、トレーサが発する光と磁粉指示模様とを区別する必要がなく、比較的簡単な画像処理でより高い確度の傷部の検出ができる。同様に、算出部３２は、画像処理によってトレーサが発する光と磁粉指示模様とを区別する必要がなく、比較的簡単な画像処理でより高い確度の検査液１１の流速及び流れ方向の算出ができる。したがって、検出部３１及び算出部３２による制御部３０の演算負荷が低減され、生産性が向上される。また、磁粉探傷装置１は、傷部の検出確度及び検査液１１の流速及び流れ方向の測定確度が向上される。

なお、一方の撮像部１６は、磁粉が発する光が透過し、トレーサが発する光が透過しないフィルタを備えなくても良い。検出部３１は、検査液１１が被検査物１０の表面を流れていない状態で撮像された原画像に基づいて行われる。この状態で撮像された原画像に写るトレーサは、被検査物１０の表面に残留してしまったものである。したがって、一方の撮像部１６がフィルタを備えない構成であっても、一方の撮像部１６よって撮像される原画像に写るトレーサの数はわずかであり、上述と同様の効果が得られる。

なお、磁粉探傷装置１は、上述の２つのフィルタを切換可能に備える１つの撮像部１６を備える構成であっても良い。また、磁粉探傷装置１は、トレーサが発する光が透過し、磁粉が発する光が透過しないフィルタを着脱可能に備える１つの撮像部１６を備える構成であっても良い。このような構成にすることで、上述の２つの撮像部１６を備える構成と同様の効果が得られるとともに、部品点数が削減されて生産性が向上される。

なお、磁粉及びトレーサが波長の異なる光を発するように構成される場合には、トレーサは非磁性体とすることが好ましい。このような構成にすることで、磁粉指示模様が磁粉のみで形成され、検出部３１による磁粉指示模様の抽出が複雑になることを防止できる。

また、磁粉及びトレーサが紫外線の照射によって励起しない構成の場合には、照射部１５は、可視光、例えば白色光を照射するように構成される。ここで、磁粉及びトレーサは反射する光の波長が異なるように構成される。したがって、上述の磁粉及びトレーサが波長の異なる光を発するように構成される場合と同様に、磁粉探傷装置１は、撮像部１６をカラー画像の撮像ができる構成にしたり、２つの撮像部１６を備える構成にしたりする。そして、このような構成にすることで、磁粉探傷装置１は、磁粉及びトレーサが紫外線の照射によって励起しない構成であっても、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の速度及び移動方向を容易に測定することができる。

なお、磁粉が発するまたは反射する光の波長とトレーサが発するまたは反射する光の波長が異なる場合、この波長の差の絶対値は１００nｍ以上であることが好ましい。このような構成にするにすることで、検出部３１及び算出部３２における画像処理において、磁粉が発する光とトレーサが発する光とを区別しやすくなり、傷部の検出と検査液１１の流速及び流れ方向の算出が容易となる。

また、磁粉探傷装置１は、測定された検査液１１の流速及び流れ方向が予め定められた範囲内であるかを判定する判定部と、音や光によって検査員に異常を知らせる警報部とを備える構成であっても良い。判定部としては、制御部３０に備えられるプログラムが例示できる。警報部としては、警報音発生装置やランプ点滅装置などが例示でき、制御部３０によって制御される。そして、磁粉探傷装置１は、判定部によって測定された検査液１１の流速及び流れ方向が予め定められた範囲内であるかを判定し、範囲外であると判定された際に警報部を作動させて検査員に異常を知らせるように構成されても良い。

このような構成にすることで、例えば同一形状の複数の被検査物１０を探傷する際、検査員が検査液１１の流動状態の変化に多大な注意を払う必要がなくなり、検査員の負担が軽減され、傷部の検出確度の維持管理を容易に行うことができる。

また、磁粉探傷装置１は、撮像部１６によって撮像された原画像に画像処理を行って傷部を検出する構成に限定されるものではない。例えば、磁粉探傷装置１は、被検査物１０に形成された磁粉指示模様を検査員が目視し、検査員によって傷部の検出が行われるように構成されても良い。

また、磁粉探傷装置１は、磁化部１２、散布部１３、照射部１５、撮像部１６等が検査員によって手動で操作される構成であっても良い。このような構成にすることで、制御部３０の構成が簡略され、生産性が向上する。

以上に説明がなされたように、本実施形態に係る磁粉探傷装置１は、磁粉を含有する検査液１１と、検査液１１を被検査物１０に散布する散布部１３と、被検査物１０に光を照射する照射部１５と、光が照射され、検査液１１が流れる被検査物１０の表面を撮像する撮像部１６と、撮像部１６によって撮像された原画像を処理して、表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を算出する算出部３２と、を備え、検査液１１は、トレーサを更に含有し、トレーサは、光が照射された際に、磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発する。

そして、本実施形態によれば、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷装置を提供することができる。

また、本実施形態に係る磁粉探傷用検査液１１は、磁粉及びトレーサを含有し、トレーサは、光が照射された際に、磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発する。

そして、本実施形態によれば、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷装用検査液を提供することができる。

ここで、本実施形態に係る検査液１１は、磁粉探傷に用いられる磁粉を含有する溶液において、更にトレーサを含有する構成である。したがって、検査液１１は、容易かつ安価に製造することができる。

また、画像処理によって傷部の探傷を行う磁粉探傷装置において、検査液に更にトレーサを含有させるとともに、プログラムによって構成される算出部３２を更に備える構成とすることで、本実施形態に係る磁粉探傷装置１となる。したがって、本実施形態に係る磁粉探傷装置１は、画像処理によって傷部の探傷を行う磁粉探傷装置の主要な構成を変更することなく、容易かつ安価に製造することができる。

次に、本実施形態に係る磁粉探傷方法の概要について説明する。なお、以下では、紫外線の照射によって励起されて光を発する磁粉及びトレーサを含有する検査液１１を用いて、図１〜図３に示される磁粉探傷装置１による被検査物１０の表面の傷部の探傷を例示して説明する。図５は、本実施形態に係る磁粉探傷方法の概要が示された流れ図である。本実施形態は、検査液１１を被検査物１０に散布する工程と、被検査物１０に光を照射する工程と、光が照射され、検査液１１が流れる被検査物１０の表面を撮像する工程と、撮像された原画像を処理して、表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を算出する工程と、を備えることを特徴とする。以下では、各工程を更に詳細に説明する。

まず、散布部１３による被検査物１０の表面への検査液１１の散布が開始される（ステップＳ１）。散布部１３は、上述したように、被検査物１０に上方から磁粉及びトレーサが分散された状態の検査液１１を散布する。散布部１３によって被検査物１０に散布された余剰の検査液は、重力によって下方へ落下し、回収部１４によって回収される。

次に、照射部１５による被検査物１０の表面への紫外線の第１の照射が行われる（ステップＳ２）。照射部１５は、上述したように、撮像部１６によって撮像される被検査物１０の表面に上方から光としての紫外線を照射する。検査液１１が含有する磁粉及びトレーサは、照射部１５によって紫外線が照射されている領域内において、この紫外線によって励起されて発光する。

次に、撮像部１６による第１の撮像が行われる（ステップＳ３）。この際、検査液１１は被検査物１０の表面を流れている。撮像部１６は、第１の撮像として、照射部１５によって紫外線が照射されている領域であって、表面を検査液１１が流れており、検査液１１が散布されている最中の被検査物１０の表面を撮像する。つまり、第１の撮像とは、紫外線が照射され、検査液１１が流れる被検査物１０の表面の撮像である。撮像された原画像は、制御部３０へ送られる。なお、紫外線の第１の照射（ステップＳ２）は、第１の撮像（ステップＳ３）が終了するまで継続される。

次に、算出部３２による被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向の算出が行われる（ステップＳ４）。算出部３２は、第１の撮像（ステップＳ３）で撮像された原画像に所定の画像処理を行って、トレーサの軌跡３３を抽出する。そして、算出部３２は、検査液１１の流速及び流れ方向として、抽出されたトレーサの軌跡３３と第１の撮像（ステップＳ３）におけるシャッタースピードに基づいてトレーサの速度及び移動方向を算出する。算出されたトレーサの速度及び移動方向は、検査液１１の流速及び流れ方向として、制御部３０の主記憶装置に格納され、図示せぬ表示部に表示される。

ここで、検査液１１の流速及び流れ方向の算出は、第１の撮像（ステップＳ３）で撮像された原画像に基づいて行われる。したがって、被検査物１０の表面を膜状に流れる検査液１１であっても容易にその流速及び流れ方向を算出することができる。また、算出された検査液１１の速度及び流れ方向は、磁粉探傷を行う検査員によってばらつきが生じることがない。

次に、磁化部１２による被検査物１０の磁化が行われる（ステップＳ５）。磁化部１２は、上述したように、被検査物１０に回転磁界を印加し、被検査物１０の表層部を磁化する。被検査物１０の表面に傷部がある場合には、傷部の延びる方向に関係なく、傷部から漏洩磁束が発生する。なお、被検査物１０の磁化（ステップＳ５）は、後述する撮像部１６による第２の撮像が終了するまで継続される。

次に、散布部１３による被検査物１０の表面への検査液１１の散布の停止が行われる（ステップＳ６）。検査液１１の散布の停止（ステップＳ６）は、被検査物１０の磁化（ステップＳ５）が開始されてから所定の時間が経過した後に行われる。ステップＳ５からステップＳ６までの間、検査液１１は磁化された被検査物１０の表面を流れ続ける。被検査物１０の表面に傷部がある場合には、この傷部に起因する漏洩磁界に検査液１１に含有される磁粉が引き付けられ、傷部に起因する磁粉指示模様が形成される。なお、検査液１１に含有されるトレーサが非磁性体である場合には、トレーサは漏洩磁界によって傷部に引き付けられることはなく、トレーサが磁粉指示模様の形成に影響を及ぼすことはない。

次に、照射部１５による第２の被検査物１０の表面への紫外線の照射が行われる（ステップＳ７）。照射部１５は、紫外線の第１の照射（ステップＳ２）と同様に、撮像部１６によって撮像される被検査物１０の表面に上方から光としての紫外線を照射する。紫外線の第２の照射（ステップＳ７）によって紫外線が照射されている領域は、紫外線の第１の照射（ステップＳ２）によって紫外線が照射されている領域と同じである。照射部１５によって紫外線が照射されている領域に磁粉指示模様がある場合、磁粉指示模様を形成する磁粉の蛍光体が励起されて発光する。

次に、撮像部１６による第２の撮像が行われる（ステップＳ８）。この際、検査液１１は被検査物１０の表面を流れていない。撮像部１６は、第２の撮像として、照射部１５によって紫外線が照射されている領域であって、検査液１１の散布が終わった後であって、磁粉指示模様の形成が行われた被検査物１０の表面を撮像する。第２の撮像（ステップＳ８）によって撮像される領域は、第１の撮像（ステップＳ３）によって撮像される領域と同じである。撮像された原画像は、制御部３０へ送られる。なお、紫外線の第２の照射（ステップＳＳ）は、第２の撮像（ステップＳ８）が終了するまで継続される。

ここで、ステップＳ８において、検査液１１は被検査物１０の表面を流れていない。そして、トレーサは、被検査物１０の表面にわずかに付着するものの、撮像部１６が撮像する領域内で移動して線状となることがなく、原画像に殆んど写り込まない。

次に、検出部３１による欠陥としての傷部の検出が行われる（ステップＳ９）。検出部３１は、第２の撮像（ステップＳＳ）で撮像された原画像に所定の画像処理を行って、磁粉指示模様を抽出する。検出部３１は、抽出された磁粉指示模様に基づいて、傷部の有無の判定を行い、傷部を検出する。そして、探傷を終了する。

ここで、傷部の検出は、検査液１１が被検査物１０の表面を流れていない状態で撮像された原画像に基づいて行われるので、トレーサは原画像に殆んど写り込まない。したがって、トレーサが傷部の候補として抽出されたとしても、その領域は小さく、傷部ではないと判定することができる。また、トレーサが発する光と磁粉が発する光の明るさの違いに基づいて磁粉指示模様のみを抽出することができる。したがって、トレーサは、傷部の検出に影響を及ぼすことがなく、検査液１１がトレーサを含有することで傷部の検出確度が低下することはない。

なお、磁粉探傷方法は、上述の方法に限定されるものではない。磁粉探傷方法は、検査液１１の構成に応じて適宜変更される。例えば、検査液１１が含有する磁粉及びトレーサが紫外線の照射によって励起しないように構成される場合には、紫外線の第１の照射（ステップＳ２）及び紫外線の第２の照射（ステップＳ７）において、紫外線に替わって可視光、例えば白色光を照射する。

また、検査液１１が含有する磁粉及びトレーサが波長の異なる光を発するように構成される場合には、第１の撮像（ステップＳ３）及び第２の撮像（ステップＳ８）において、フィルタ越しに被検査物１０の表面を撮像しても良い。なお、第１の撮像（ステップＳ３）では、トレーサが発する光が透過し、磁粉が発する光が透過しないフィルタを用いる。一方、第２の撮像（ステップＳ８）では、磁粉が発する光が透過し、トレーサが発する光が透過しないフィルタを用いる。このような方法にすることで、検出部３１及び算出部３２による制御部３０の演算負荷を低減し、生産性を向上することができる。また、傷部の検出確度及び検査液１１の流速及び流れ方向の測定確度を向上することができる。

また、被検査物１０の磁化（ステップＳ５）は、第２の撮像（ステップＳ８）の際に磁粉指示模様が形成されるように行われれば良く、その開始及び終了の時期は特に限定されるものではない。例えば、被検査物１０の磁化（ステップＳ５）は、検査液の散布の開始（ステップＳ１）が行われる前に開始されても良く、第２の撮像（ステップＳ８）の前に終了されても構わない。しかしながら、形成された磁粉指示模様が第２の撮像（ステップＳ８）の前に崩れることを防止するために、被検査物１０の磁化（ステップＳ５）は、第２の撮像（ステップＳ８）が終了されるまで継続されることが好ましい。

また、磁粉探傷方法は、紫外線の第１の照射（ステップＳ２）と紫外線の第２の照射（ステップＳ７）を１つの紫外線を照射するステップにしても良い。つまり、紫外線の第１の照射（ステップＳ２）を、第２の撮像（ステップＳ８）が終了するまで継続する構成であっても良い。しかしながら、エネルギ効率の観点において、紫外線の照射は、紫外線の第１の照射（ステップＳ２）と紫外線の第２の照射（ステップＳ７）とに分けられることが好ましい。

また、磁粉探傷方法は、図６に示されるように、紫外線の第１の照射（ステップＳ１２）を第１の撮像（ステップＳ１３）中に行っても良い。また、紫外線の第２の照射（ステップＳ１７）を第２の撮像（ステップＳ１８）中に行っても良い。ここで、図６は、本実施形態に係る別の磁粉探傷方法の概要が示された流れ図である。なお、図６に示される別の磁粉探傷方法は、図５に示される磁粉探傷方法において、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ７、及びステップＳ８が異なる方法であり、これらのステップ以外は図５に示される磁粉探傷方法と同様である。図５に示される磁粉探傷方法と同様の部分の説明については省略される。

別の磁粉探傷方法において、検査液１１の散布の開始（ステップＳ１）が行われた後、撮像部１６のシャッターが開かれて第１の撮像が開始される（ステップＳ１３ａ）。そして、撮像部１６がシャッターを開いている間に、紫外線の第１の照射（ステップＳ１２）が行われる。紫外線の第１の照射（ステップＳ１２）が終了した後、撮像部１６のシャッターが閉じられて第１の撮像が終了される（ステップＳ１３ｂ）。

同様に、検査液１１の散布の停止（ステップＳ６）が行われた後、撮像部１６のシャッターが開かれて第２の撮像が開始される（ステップＳ１８ａ）。そして、撮像部１６がシャッターを開いている間に、紫外線の第２の照射（ステップＳ１７）が行われる。紫外線の第２の照射（ステップＳ１７）が終了した後、撮像部１６のシャッターが閉じられて第２の撮像が終了される（ステップＳ１８ｂ）。

このような方法にすることで、照射部１５の紫外線の照射時間を必要最小限とすることができ、照射部１５を安価な構成にすることができる。また、照射部１５は、撮像部１６の撮像に不要な紫外線を照射することがなく、エネルギ効率の良い紫外線の照射が可能となる。

以上に説明がなされたように、本実施形態に係る磁粉探傷方法は、磁粉を含有する検査液１１を被検査物１０に散布する工程と、被検査物１０に光を照射する工程と、光が照射され、検査液１１が流れる被検査物１０の表面を撮像する工程と、撮像された原画像を処理して、表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を算出する工程と、を備え、検査液１１は、トレーサを更に含有し、トレーサは、非磁性体であり、光が照射された際に、磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発する。

そして、本実施形態によれば、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を容易に測定する磁粉探傷方法を提供することができる。

以下に実施例を示して、本開示を更に詳細、且つ具体的に説明する。しかしながら、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜材料、及び測定方法＞
［実施例１］
図１〜図３に示される本実施形態に係る磁粉探傷装置１、及び本実施形態に係る磁粉探傷用検査液１１が用いられた。すなわち、磁粉探傷装置１は、検査液１１を被検査物１０に散布する散布部１３と、被検査物１０に光を照射する照射部１５と、光が照射され、検査液１１が流れる被検査物１０の表面を撮像する撮像部１６と、撮像部１６によって撮像された原画像を処理して、表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を算出する算出部３２と、を備え、検査液１１は、磁粉及びトレーサを含有し、トレーサは、非磁性体であり、光が照射された際に、磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発するといった特徴を有していた。

非水溶性蛍光顔料（シンロイヒ株式会社製：シンロイヒカラーＦＺ−６０５６Ｍ）を主成分とする粉末材料を造粒して非磁性体のトレーサが作製された。トレーサは、粒子径が約５０μｍ〜１００μｍで、蛍光係数が約７０ｃｄ／Ｗとなるように作成された。作製されたトレーサ、及び磁粉（マークテック株式会社製：スーパーマグナ蛍光磁粉、ＬＹ−３０）を水に含有させて検査液１１が作製された。磁粉は、粒子径が約４．５μｍ〜６．４μｍであり、蛍光係数が約５．８ｃｄ／Ｗであった。検査液１１は、磁粉濃度が約０．５ｇ／Ｌで、トレーサ濃度が約３００個／ｍＬとなるように作製された。被検査物１０として、ＳＳ４００から形成される帯状の鋼板が用意された。被検査物１０は、両側端部が上方へ向かって折り曲げられ、幅が約２１０ｍｍである底部を有する樋状に形成された。被検査物１０の底部の表面には、深さが約０．１２ｍｍで長さが約３０ｍｍで幅が約５０μｍである傷部が形成された。傷部は被検査物１０の幅方向に延びていた。

そして、図６に示される磁粉探傷方法によって被検査物１０の底部の表面の探傷が行われた。この際、磁化部１２によって被検査物１０に印加される磁界の強さは約８０エルステッドであった。散布部１３の散布ノズル２３から吐出される検査液１１の流量は約２Ｌ／ｍｉｎであった。照射部１５によって照射される紫外線の強度は、被検査物１０の底部の表面の照射領域の中央で約４０００μＷ／ｃｍ^２であった。検査液１１の磁粉及びトレーサが紫外線で励起されて発する光は、緑黄色であった。検査液１１は、被検査物１０の底部の表面を一方の端部から他方の端部に向かって膜状に流れるように散布された。被検査物１０の底部の表面を流れる検査液１１の膜厚は、約０．５ｍｍであった。

また、図７に示されるように、磁化部１２から被検査物１０に磁界が印加される時間は４．５ｓであり、散布部１３から検査液１１が散布される時間は４ｓであり、紫外線の第１の照射及び紫外線の第２の照射における照射部１５の紫外線照射時間は１０ｍｓであり、第１の撮像及び第２の撮像における撮像部１６のシャッタースピードは２０ｍｓであった。ここで、図７は、磁化部１２、散布部１３、照射部１５、及び撮像部１６の動作を示すタイムチャートであり、１つの被検査物１０の探傷におけるタイムチャートが示されている。

詳細には、撮像部１６は、散布部１３によって被検査物１０に検査液１１が散布され始めてから１ｓ後にシャッターを開いて第１の撮像を開始する。照射部１５は、撮像部１６がシャッターを開いた時から５ｍｓ後に紫外線を照射して紫外線の第１の照射を開始する。そして、照射部１５は、撮像部１６のシャッターが閉まる５ｍｓ前に紫外線の第１の照射を終了する。

また、撮像部１６は、散布部１３による検査液１１の散布が終了してから２ｓ後にシャッターを開いて第２の撮像を開始する。照射部１５は、撮像部１６がシャッターを開いた時から５ｍｓ後に紫外線を照射して紫外線の第２の照射を開始する。そして、照射部１５は、撮像部１６のシャッターが閉まる５ｍｓ前に紫外線の第２の照射を終了する。なお、磁化部１２による被検査物１０の磁化は、散布部１３による検査液１１の散布が終了する２ｓ前から開始する。

したがって、実施例１に係る方法は、磁粉を含有する検査液１１を被検査物１０に散布する工程と、被検査物１０に紫外線を照射する工程と、紫外線が照射され、検査液１１が流れる被検査物１０の底部の表面を撮像する工程と、撮像された原画像を処理して、表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を算出する工程と、を備え、検査液１１は、トレーサを更に含有し、トレーサは、紫外線が照射された際に、磁粉が発する光と明るさの異なる光を発する等といった本実施形態に係る特徴を有していた。

［実施例２］
実施例２では、上述の実施例１において、検査液１１が含有するトレーサ及び撮像部１１の構成の構成、第１の撮像（ステップＳ１３）、及び第２の撮像（ステップＳ１８）以外は、実施例１と同様であった。

実施例２のトレーサは、非水溶性蛍光顔料（シンロイヒ株式会社製：シンロイヒカラーＦＺ−５０３７）を主成分とする粉末材料を造粒して作製された。実施例２のトレーサは、非磁性体であり、粒子径が約５０μｍ〜１００μｍで、蛍光係数が約１５ｃｄ／Ｗとなるように作成された。作製されたトレーサ、及び蛍光係数が約５．８ｃｄ／Ｗである磁粉（マークテック株式会社製：スーパーマグナ蛍光磁粉、ＬＹ−３０）を水に含有させて検査液１１が作製された。実施例２の検査液１１は、磁粉濃度が約０．５ｇ／Ｌで、トレーサ濃度が約３００個／ｍＬとなるように作製された。実施例２の検査液１１の磁粉が紫外線で励起されて発する光は緑黄色であった。実施例２の検査液１１のトレーサが紫外線で励起されて発する光は赤色であった。

実施例２の撮像部１６には、６５０ｎｍ以上の波長の光を透過することができるフィルタを着脱可能に設けた。実施例２の撮像部１６は、このフィルタ越しに撮像した際には、磁粉が紫外線で励起されて発する光は撮像することができず、トレーサが紫外線で励起されて発する光は撮像できた。

実施例２では、図６に示される磁粉探傷方法において、第１の撮像（ステップＳ１３）ではフィルタ越しに撮像し、第２の撮像（ステップＳ１８）ではフィルタが取り外された状態で撮像した。そして、実施例２に係る磁粉探傷方法は、実施例１と同様に、本実施形態に係る特徴を有していた。

［比較例１］
比較例１では、上述の実施例１において、検査液１１の構成以外は、実施例１と同様であった。比較例１では、検査液１１にトレーサが含有されなかった。したがって、比較例１に係る磁粉探傷方法は、本実施形態に係る特徴を有していなかった。

［比較例２］
比較例２では、上述の実施例２において、検査液１１の構成以外は、実施例２と同様であった。比較例２では、検査液１１にトレーサが含有されなかった。したがって、比較例２に係る磁粉探傷方法は、本実施形態に係る特徴を有していなかった。

＜評価方法＞
（検査液１１の流速及び流れ方向の測定）
実施例１、実施例２、比較例１、比較例２について、検査液１１の流速及び流れ方向を５０回測定した。実施例１は、測定された流速が２３０ｍｍ／ｓ〜５００ｍｍ／ｓであり、その平均値が３１５.８ｍｍ／ｓであり、測定された流れ方向がいずれも被検査物１０の幅方向と略垂直な方向であった。実施例２は、測定された流速が２１０ｍｍ／ｓ〜４３０ｍｍ／ｓであり、その平均値が３１９.５ｍｍ／ｓであり、測定された流れ方向がいずれも被検査物１０の幅方向と略垂直な方向であった。比較例１及び比較例２は、検査液１１がトレーサを含有しないため、検査液１１の流速及び流れ方向を測定できなかった。

（傷部の検出）
実施例１、実施例２、比較例１、及び比較例２について、被検査物１０の傷部の検出を行った。実施例１、実施例２、比較例１、及び比較例２は、いずれも過検出が生じることなく、傷部を検出することができた。

上述された実施例から以下の点が導き出された。実施例１及び実施例２では、測定された被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速の平均値と流れ方向に大きな差異はなかった。なお、被検査物１０の底部の幅は約２１０ｍｍであり、散布される検査液１１の流量は約２Ｌ／ｍｉｎであり、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の膜厚は約０．５ｍｍである。したがって、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速は約３２０ｍｍ／ｓと推測される。そして、実施例１及び実施例２では、測定された被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速にばらつきはあるものの、このばらつきは妥当と考えられる範囲に収まっており、流速の平均値は、この推測値からかけ離れた値ではなかった。また、実施例１及び実施例２では、検査液１１がトレーサを含有することによって傷部の検出確度が低下しないことが示された。

以上の実施例の結果から、本実施形態に係る磁粉探傷装置１、磁粉探傷方法、磁粉探傷用検査液１１では、被検査物１０の表面を膜状に流れる検査液の流速及び流れ方向を容易に測定でき、傷部の検出確度も低下しないことが示された。したがって、本実施形態では、被検査物１０の表面を流れる検査液１１の流速及び流れ方向を容易に測定できる磁粉探傷装置１、磁粉探傷方法、及び磁粉探傷用検査液１１を提供することができることが示された。

本開示は、磁粉を用いて探傷を行う磁粉探傷装置、磁粉探傷方法、磁粉探傷用検査液に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態、及び実施例に限定されるものではない。本開示の磁粉探傷装置、磁粉探傷方法、磁粉探傷用検査液は、シャフト、パイプ、鋼材等のあらゆる磁性体の表面の探傷に有用であり、特に多数の同一形状の被検査物を複数人の検査員で探傷する場合に有用である。

１ 磁粉探傷装置
１０ 被検査物
１１ 磁粉探傷用検査液（検査液）
１２ 磁化部
１３ 散布部
１４ 回収部
１５ 照射部
１６ 撮像部
３０ 制御部
３１ 検出部
３２ 算出部

Claims (5)

1. 磁粉を含有する検査液と、
   前記検査液を被検査物に散布する散布部と、
   前記被検査物に光を照射する照射部と、
   前記光が照射され、前記検査液が流れる前記被検査物の表面を撮像する撮像部と、
   前記撮像部によって撮像された原画像を処理して、前記表面を流れる前記検査液の流速及び流れ方向を算出する算出部と、
   を備え、
   前記検査液は、トレーサを更に含有し、
   前記トレーサは、非磁性体であり、前記光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発することを特徴とする、磁粉探傷装置。
2. 前記撮像部は、前記トレーサが発する光が透過し、前記磁粉が発する光が透過しないフィルタを備えることを特徴とする、
   請求項１に記載の磁粉探傷装置。
3. 前記照射部は光をパルス照射し、前記撮像部は前記照射部によるパルス照射に同期して前記表面を撮像することを特徴とする、
   請求項１または２に記載の磁粉探傷装置。
4. 前記照射部は、紫外線を照射し、
   前記磁粉は、前記紫外線によって励起されて光を発し、
   前記トレーサは、前記紫外線によって励起されて光を発することを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁粉探傷装置。
5. 磁粉を含有する検査液を被検査物に散布する工程と、
   前記被検査物に光を照射する工程と、
   前記光が照射され、前記検査液が流れる前記被検査物の表面を撮像する工程と、
   撮像された原画像を処理して、前記表面を流れる前記検査液の流速及び流れ方向を算出する工程と、
   を備え、
   前記検査液は、トレーサを更に含有し、
   前記トレーサは、非磁性体であり、前記光が照射された際に、前記磁粉が発する光と少なくとも明るさまたは波長の異なる光を発することを特徴とする、磁粉探傷方法。

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