特表 2024-526226 スチールコードプライ欠陥検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-17

(54)【発明の名称】スチールコードプライ欠陥検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/82 20060101AFI20240709BHJP

【ＦＩ】

G01N27/82

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579774

(86)(22)【出願日】2022-05-10

(85)【翻訳文提出日】2023-12-26

(86)【国際出願番号】 CN2022091908

(87)【国際公開番号】W WO2023029561

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】202111034190.5

(32)【優先日】2021-09-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ブルートゥース

(71)【出願人】

【識別番号】522397949

【氏名又は名称】威▲海▼▲華▼菱光▲電▼股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＷＥＩＨＡＩ ＨＵＡＬＩＮＧ ＯＰＴＯ‐ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ． １７９， ＫＥＪＩ ＲＯＡＤ， ＨＩ‐ＴＥＣＨ． ＩＤＺ ＷＥＩＨＡＩ， ＳＨＡＮＤＯＮＧ ２６４２０９， ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】戚 ▲務▼昌

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼ ▲凱▼

(72)【発明者】

【氏名】▲孫▼ ▲暁▼▲鋒▼

(72)【発明者】

【氏名】王 彭通

(72)【発明者】

【氏名】▲孫▼ 明▲豐▼

(72)【発明者】

【氏名】宋 榮▲シン▼

【テーマコード（参考）】

2G053

【Ｆターム（参考）】

2G053AA11

2G053AB01

2G053BA03

2G053BA14

2G053BC20

2G053CA06

2G053CB17

2G053CB24

2G053DA01

2G053DB03

(57)【要約】

本発明は、スチールコードプライの強化磁場信号を取得し、強化磁場信号に基づいてスチールコードプライの欠陥を検出するために使用されるスチールコードプライ欠陥検出装置であって、バックグラウンド磁場を生成するための永久磁石を含む磁場ユニットと、複数の第１の磁場信号および複数の第２の磁場信号に基づいてスチールコードプライの強化磁場信号を生成する信号取得ユニットであって、磁気センサモジュール、差動モジュール、および信号出力モジュールを含む信号取得ユニットと、強化磁場信号に基づいてスチールコードプライの欠陥を検出する欠陥検出ユニットであって、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュール、表示モジュールおよび制御モジュールを含む欠陥検出ユニットと、を含むスチールコードプライ欠陥検出装置を提供する。本発明に係るスチールコードプライ欠陥検出装置は、信号対雑音比を効果的に向上し、バックグラウンド磁場の磁力線の不均一な分布による磁場信号の精度低下の課題を解消し、干渉磁場の影響を効果的に軽減することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スチールコードプライの強化磁場信号を取得し、前記強化磁場信号に基づいて前記スチールコードプライの欠陥を検出するスチールコードプライ欠陥検出装置であって、
バックグラウンド磁場を生成するための永久磁石を含む磁場ユニットと、
複数の第１の磁場信号および複数の第２の磁場信号に基づいて前記スチールコードプライの強化磁場信号を生成する信号取得ユニットであって、前記複数の第１の磁場信号および前記複数の第２の磁場信号を生成するための磁気センサモジュールと、前記磁気センサモジュールに接続され、前記複数の第１の磁場信号および前記複数の第２の磁場信号に基づいて複数の差動磁場信号を生成する差動モジュールと、前記差動モジュールに接続され、前記複数の差動磁場信号を受信する複数の入力端子および少なくとも１つの出力端子を含み、前記複数の差動磁場信号に基づいて前記強化磁場信号を生成して出力する信号出力モジュールと、を含む信号取得ユニットと、
前記強化磁場信号に基づいて前記スチールコードプライの欠陥を検出する欠陥検出ユニットであって、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュール、表示モジュールおよび制御モジュールを含む欠陥検出ユニットと、を含む、スチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項2】

前記磁気センサモジュールは、
前記バックグラウンド磁場における前記スチールコードプライの動きによる磁場の変化を感知し、前記複数の第１の磁場信号を生成するための複数の第１の感磁素子と、
前記バックグラウンド磁場における前記スチールコードプライの動きによる磁場の変化を感知し、前記複数の第２の磁場信号を生成するための複数の第２の感磁素子と、を含み、
前記複数の第１の磁場信号および前記複数の第２の磁場信号は電気信号である、請求項１に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項3】

前記複数の第１の感磁素子は、前記複数の第２の感磁素子に一対一で対応し、各第１の感磁素子と、対応する第２の感磁素子との、前記スチールコードプライの移動方向に沿った間隔距離は、前記スチールコードプライにおける隣接するスチールコード同士の、前記スチールコードプライの移動方向に沿った間隔距離の半分である、請求項２に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項4】

前記複数の第１の感磁素子は、前記スチールコードプライの移動方向と直交する方向に沿って間隔をあけて分布され、
前記複数の第２の感磁素子は、前記スチールコードプライの移動方向と直交する方向に沿って間隔をあけて分布される、請求項３に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項5】

前記差動モジュールは、前記複数の第１の感磁素子および前記複数の第２の感磁素子と一対一で対応して接続される複数の差動回路を含み、
前記差動回路は一端が前記第１の感磁素子に接続され、他端が前記第２の感磁素子に接続され、前記複数の差動回路の出力端子は、前記信号出力モジュールの複数の入力端子に接続される、請求項４に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項6】

前記磁場ユニットは、前記永久磁石の前記スチールコードプライに向かう側の表面に位置する、導磁材料からなる導磁板をさらに含む、請求項１に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項7】

前記ＡＤ変換モジュールは前記信号出力モジュールに接続され、前記強化磁場信号をデジタル磁場信号に変換するために使用され、
前記信号処理モジュールは、前記デジタル磁場信号を処理し、検出対象磁場信号を生成し、
前記欠陥検出モジュールは、前記検出対象磁場信号を解析し、前記スチールコードプライの欠陥検出結果を生成し、
前記表示モジュールは、前記検出対象磁場信号及び前記スチールコードプライの欠陥検出結果を表示し、
前記制御モジュールは、前記ＡＤ変換モジュール、前記信号処理モジュール、前記欠陥検出モジュールおよび前記表示モジュールを制御するために使用される、請求項１に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項8】

前記欠陥検出ユニットは、
前記スチールコードプライの欠陥検出結果および前記スチールコードプライの移動速度に応じて、マーク位置情報およびマークトリガ時間を含む欠陥マーク情報を特定する算出モジュールと、
前記欠陥マーク情報に応じて欠陥マーキングを行う欠陥処理モジュールと、
異常を警告するための警告モジュールと、を含む、請求項７に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項9】

筐体であって、前記磁場ユニットおよび前記信号取得ユニットを前記筐体内に固定して取り付けるために使用される筐体をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【請求項10】

前記筐体の前記スチールコードプライに向かう側の表面はカバープレートである、請求項９に記載のスチールコードプライ欠陥検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工業用非破壊検査の分野に関し、特に、スチールコードプライの強化磁場信号に基づいてスチールコードプライの欠陥を検出可能な装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スチールコードプライはトラックタイヤの重要な構成部分であり、外層のゴム層とゴム層の内部に包まれて等間隔に配列されるスチールコードとから構成されており、トラックタイヤのベルト層として、トラックタイヤの構造強度と支持力を強化するための重要なサポートを提供する。スチールコードプライの製造工程において、生産設備や製造工程の影響により、スチールコードプライ内におけるスチールワイヤに曲がり、位置ずれ、断線、交差などの不均一な分布の現象が存在する場合があり、スチールコードプライ内におけるスチールワイヤの分布状況をリアルタイムで検出できなければ、スチールコードプライの品質に悪影響を与え、トラックタイヤの性能および安全性に直接に影響を与えてしまう。

【0003】

スチールコードプライに対する非破壊検査を行う従来技術には、Ｘ線による非破壊検査法や電磁誘導原理による非破壊検査法などがあり、電磁誘導による非破壊検査法は、磁場中でのスチールコードプライの移動による磁場の変化を利用してスチールコードプライの内部のスチールコードに対して検査を行うものであり、経済的、安全的、利便的といった特徴を有する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の磁場によるスチールコードプライ欠陥検出装置には、一般的に次のような課題がある。

【0005】

第一に、使用される磁場検出ユニットは汎用の磁気ヘッドとコイルとから構成されており、その体積はスチールコードプライ内におけるスチールワイヤの配列周期よりもはるかに大きい場合が多く、検出される磁場変化は複数本のスチールワイヤによる磁場変化が重畳されたものであり、よって、検出結果の精度が低く、検出漏れや誤検出などの問題があり、検出漏れや誤検出に対する処理ステップを追加で設ける必要があり、スチールコードプライの欠陥に対するリアルタイムでの検出には不利である。

【0006】

第二に、磁場検出ユニットの設置位置に対する要求が高く、特にバックグラウンド磁場の強さや磁力線の分布方式などは検出結果に大きく影響する。

【0007】

本発明は上記のスチールコードプライ欠陥検出技術に存在する課題を解決するためになされたものである。

【0008】

本発明は、スチールコードプライの強化磁場信号を取得し、前記強化磁場信号に基づいて前記スチールコードプライの欠陥を検出することができるスチールコードプライ欠陥検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下の技術案を通じて実現することができる。

【0010】

スチールコードプライの強化磁場信号を取得し、前記強化磁場信号に基づいて前記スチールコードプライの欠陥を検出するために使用されるスチールコードプライ欠陥検出装置であって、バックグラウンド磁場を生成するための永久磁石を含む磁場ユニットと、複数の第１の磁場信号および複数の第２の磁場信号に基づいて前記スチールコードプライの強化磁場信号を生成する信号取得ユニットであって、前記複数の第１の磁場信号および前記複数の第２の磁場信号を生成するための磁気センサモジュールと、前記磁気センサモジュールに接続され、前記複数の第１の磁場信号および前記複数の第２の磁場信号に基づいて複数の差動磁場信号を生成する差動モジュールと、前記差動モジュールに接続され、前記複数の差動磁場信号を受信する複数の入力端子および少なくとも１つの出力端子を含み、前記複数の差動磁場信号に基づいて前記強化磁場信号を生成して出力する信号出力モジュールと、を含む信号取得ユニットと、前記強化磁場信号に基づいて前記スチールコードプライの欠陥を検出する欠陥検出ユニットであって、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュール、表示モジュールおよび制御モジュールを含む欠陥検出ユニットと、を含む、スチールコードプライ欠陥検出装置である。

【0011】

さらに、前記磁気センサモジュールは、前記バックグラウンド磁場における前記スチールコードプライの動きによる磁場の変化を感知し、前記複数の第１の磁場信号を生成するための複数の第１の感磁素子と、前記バックグラウンド磁場における前記スチールコードプライの動きによる磁場の変化を感知し、前記複数の第２の磁場信号を生成するための複数の第２の感磁素子と、を含み、前記複数の第１の磁場信号および前記複数の第２の磁場信号は電気信号である。

【0012】

さらに、前記複数の第１の感磁素子は、前記複数の第２の感磁素子に一対一で対応し、各第１の感磁素子と、対応する第２の感磁素子との、前記スチールコードプライの移動方向に沿った間隔距離は、前記スチールコードプライにおける隣接するスチールコード同士の、前記スチールコードプライの移動方向に沿った間隔距離の半分である。

【0013】

さらに、前記複数の第１の感磁素子は、前記スチールコードプライの移動方向と直交する方向に沿って間隔をあけて分布され、前記複数の第２の感磁素子は、前記スチールコードプライの移動方向と直交する方向に沿って間隔をあけて分布される。

【0014】

さらに、前記差動モジュールは、前記複数の第１の感磁素子および前記複数の第２の感磁素子と一対一で対応して接続される複数の差動回路を含む。

【0015】

具体的には、前記差動回路は一端が前記第１の感磁素子に接続され、他端が前記第２の感磁素子に接続され、前記複数の差動回路の出力端子は、前記信号出力モジュールの複数の入力端子に接続される。

【0016】

さらに、前記磁場ユニットは、前記永久磁石の前記スチールコードプライに向かう側の表面に位置する、導磁材料からなる導磁板をさらに含む。

【0017】

さらに、前記ＡＤ変換モジュールは前記信号出力モジュールに接続され、強化磁場信号をデジタル磁場信号に変換し、信号処理モジュールは、デジタル磁場信号を処理し、検出対象磁場信号を生成し、欠陥検出モジュールは、検出対象磁場信号を解析し、スチールコードプライ４１の欠陥検出結果を生成し、表示モジュールは、検出対象磁場信号及びスチールコードプライ４１の欠陥検出結果を表示し、制御モジュールは、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュールおよび表示モジュールを制御するために使用される。

【0018】

さらに、前記欠陥検出ユニットは、前記スチールコードプライの欠陥検出結果および前記スチールコードプライの移動速度に応じて、マーク位置情報およびマークトリガ時間を含む欠陥マーク情報を特定する算出モジュールと、前記欠陥マーク情報に応じて欠陥マーキングを行う欠陥処理モジュールと、異常を警告するための警告モジュールと、をさらに含む。

【0019】

さらに、前記スチールコードプライ欠陥検出装置は、筐体であって、前記磁場ユニットおよび前記信号取得ユニットを前記筐体内に固定して取り付けるために使用される筐体をさらに含む。

【0020】

さらに、前記筐体の前記スチールコードプライに向かう側の表面はカバープレートである。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係るスチールコードプライ欠陥検出システムは、少なくとも以下の有益な効果を奏する。

【0022】

第一に、スチールコードプライの移動方向に沿って間隔をあけて配列された複数の第１の感磁素子と複数の第２の感磁素子との間隔を、スチールコードプライ内における隣接するスチールコード同士の、スチールコードプライの移動方向に沿った間隔の半分に設定することによって、半周期遅れた磁場信号を生成することができ、複数の差動回路が差動処理して得たスチールコードプライの強化磁場信号を利用することによって、バックグラウンド磁場信号を相殺しながら、周期的に配列されたスチールコードの磁場信号の強度を強めることができ、単一の感磁素子が取得した、バックグラウンド磁場を重畳した信号と比較して、信号対雑音比を効果的に向上させることができる。

【0023】

第二に、バックグラウンド磁場信号を相殺することによって、磁場ユニットの設置位置の、取得した強化磁場信号への影響を大きく弱め、バックグラウンド磁場の磁力線の不均一な分布による磁場信号の精度の低下という課題を解消した。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】感磁素子が出力磁場信号を取得する電気的原理図である。

【図2】本発明の実施形態に係るスチールコードプライ欠陥検出装置のシステムブロック図である。

【図3】本発明の実施形態の１つの具体的な実施例の斜視図である。

【図4】本発明の実施形態の１つの具体的な実施例の組立側面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る信号取得ユニットの電気的接続図である。

【図6】本発明の実施形態に係る信号取得ユニットの電気的原理図である。

【図7】従来技術の感磁素子から出力されるスチールコードプライの磁場信号である。

【図8】本発明の実施形態に係る差動回路から出力される差動磁場信号である。

【図9】本発明の実施形態の別の具体的な実施例の組立側面図である。

【図10】本発明の実施形態の別の具体的な実施例の組立側面図である。

【図11】本発明の実施形態に係る欠陥検出ユニットのシステムブロック図である。

【図12】本発明の実施形態の１つの具体的な実施例における、欠陥検出結果がマークされたスチールコードプライのある点における磁場の方形波信号である。

【図13】本発明の実施形態の別の具体的な実施例における、欠陥検出結果がマークされたスチールコードプライの磁気画像である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を好適な実施例に基づいてさらに説明する。

【0026】

なお、理解を容易にするために、図面上の各種部材は、拡大（厚く）又は縮小（薄く）されているが、これは本発明の保護範囲を制限するためのものではない。

【0027】

単数形の単語には複数形の意味も含まれ、逆も同様である。

【0028】

なお、本発明の実施形態における説明において、「上」、「下」、「内」、「外」などの用語が示す向きや位置関係が現れれば、これは、図面に示すものに基づく向きや位置関係であり、あるいは、この実施形態に係る製品の使用時に通常に置かれている向きや位置関係であり、本発明を説明し、説明を簡略化することのみを目的とするものであり、言及される装置または素子が特定の向きを持たなければならないこと、特定の向きで構成および動作される必要があることを指示したり示唆したりするものではなく、したがって、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。また、本発明の説明において、異なるユニットを区別するために、本明細書では第１、第２などの言葉を用いているが、これらは製造の順序に制限されることはなく、相対的重要度を指示したり示唆したりするものとしても理解されるべきではなく、本発明の詳細な説明及び特許請求の範囲において、その名称は異なる場合がある。

【0029】

本明細書における言葉は、本発明の実施形態を説明するために使用されるが、本発明を限定することを意図するものではない。なおかつ、特に明確な規定及び限定がない限り、「設ける」、「連なる」、「接続」という用語が現れれば、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよいし、取り外し可能な接続や一体的な接続であってもよいし、機械的接続であってもよいし、直接接続であってもよいし、中間媒体を介して間接的に接続されてもよく、２つの素子の内部の連通であってもよい。上記の用語が本発明における具体的な意味は、当業者には特に理解されるであろう。

【0030】

本発明の実施形態の技術案をより良く説明するために、まず、図１を参照して、感磁素子が磁場信号を取得する作動原理を紹介する。

【0031】

図１は感磁素子が磁場信号を取得する電気的原理図であり、図１に示すように、感磁素子は、磁場を感知して磁場信号を電気信号に変換して出力することができる素子であり、直列に接続された感磁抵抗と基準抵抗とを含み、ここで、感磁抵抗の抵抗値Ｒｓは、感知された磁場の変化に応じて変化し、基準抵抗の抵抗値Ｒｆは一定値となる。

【0032】

磁場信号を取得する必要がある場合には、感磁素子をバックグラウンド磁場の中に置き、図１に示すように、感磁素子の一端に電圧ＶＤＤを印加し、他端を接地し、同時に、感磁抵抗と基準抵抗との間から出力電圧Ｖｏを引き出す。このときの感磁抵抗の抵抗値Ｒｓは、即ちバックグラウンド磁場に対応する抵抗値であり、分圧原理により、Ｖｏ＝ＶＤＤ＊Ｒｆ／（Ｒｆ＋Ｒｓ）となり、出力される電圧信号Ｖｏは、即ちバックグラウンド磁場を反映した信号となる。

【0033】

磁性材料を含有する物体が接近してバックグラウンド磁場に入ると、磁性材料の動きによってバックグラウンド磁場の変化が引き起こされ、さらにＲｓの変化が引き起こされ、ひいては出力される電圧信号Ｖｏの変化が引き起こされ、このときの出力電圧信号Ｖｏは、即ち各感磁素子の位置の変化を反映した磁場信号となる。

【0034】

実際の製造使用において、幅広い磁場信号を取得するために、一般的に、複数の感磁素子を予め設定された方向に沿って間隔をあけて配列し、複数の感磁素子から出力される磁場信号をパラレルシリアル変換処理し、シリアル磁場信号の形式で出力する。

【0035】

以下、図２～図１３を結合して、本発明の実施形態の具体的な実施形態について詳細に説明する。

【0036】

図２は本発明の実施形態に係るスチールコードプライ欠陥検出装置のシステムブロック図であり、図３は本発明の実施形態の斜視図（欠陥検出ユニットは図示せず）であり、図４は本発明の実施形態の１つの具体的な実施例の組立側面図（欠陥検出ユニットは図示せず）である。

【0037】

図２から図４に示すように、本発明の実施形態は、スチールコードプライの強化（ｅｎｈａｎｃｅｄ）磁場信号を取得し、強化磁場信号に基づいてスチールコードプライの欠陥を検出するために使用されるスチールコードプライ欠陥検出装置であって、バックグラウンド磁場を生成するための永久磁石１１１を含む磁場ユニット１１と、複数の第１の磁場信号および複数の第２の磁場信号に基づいてスチールコードプライの強化磁場信号を生成する信号取得ユニット２２と、強化磁場信号に基づいてスチールコードプライの欠陥を検出する欠陥検出ユニットであって、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュール、表示モジュールおよび制御モジュールを含む欠陥検出ユニットと、を含むスチールコードプライ欠陥検出装置を提供する。

【0038】

本発明の実施形態の１つの具体的な実施例において、磁場ユニット１１および信号取得ユニット２２は、筐体５１内に固定して取り付けられる。

【0039】

具体的には、本発明の実施形態の１つの具体的な実施例において、筐体５１のスチールコードプライ４１（本発明の実施形態を明確に説明するために、スチールコードプライは、スチールコードプライ内に周期的に分布されたスチールコードで表される）に向かう側には、磁場ユニット１１および信号取得ユニット２２を収容して固定するための位置決めスロットが設けられてもよく、信号取得ユニット２２は、回路基板６１上にパッケージされてもよく、回路基板６１は磁場ユニット１１のスチールコードプライ４１に向かう側の表面に設置される。磁場ユニット１１は、スチールコードプライ４１の移動方向と直交する長辺を有する１つの永久磁石１１１を含んでもよいし、間隔分布方向がスチールコードプライ４１の移動方向と直交する、間隔をあけて分布される複数の永久磁石を含んでもよい。

【0040】

さらに、図４に示すように、磁場ユニット１１は、永久磁石１１１のスチールコードプライ４１に向かう側の表面に位置する、導磁材料からなる導磁板１１２をさらに含んでもよい。

【0041】

具体的には、本発明の実施形態において、導磁板１１２は、鉄板、フェライト板、パーマロイ板及び／又は珪素鋼板等の材料からなってもよく、永久磁石１１１が生成する磁力線を導き、その強度および方向の分布をより均一にするために、導磁板１１２は永久磁石１１１のスチールコードプライ４１に向かう側の表面に位置する。

【0042】

好ましくは、図４に示すように、永久磁石１１１のスチールコードプライ４１の移動方向に沿った断面幅は、スチールコードプライ４１における隣接するスチールコード同士の、スチールコードプライ４１の移動方向に沿った間隔距離よりも小さい。

【0043】

上記の構成により、バックグラウンド磁場の磁力線がスチールコードの１つの間隔周期内に集中して分布されるため、バックグラウンド磁場外のスチールコードによる磁場の乱れを排除することができ、これにより、干渉磁場の影響が効果的に低減される。

【0044】

以下、図３～図６を結合して、本発明の実施形態に係る信号取得ユニット２２の構成および技術案を詳細に説明する。図５は本発明の実施形態に係る信号取得ユニット２２の電気的接続図であり、図６は本発明の実施形態に係る信号取得ユニット２２の作動原理図である。

【0045】

図３～図６に示すように、信号取得ユニット２２は、複数の第１の磁場信号および複数の第２の磁場信号を生成するための磁気センサモジュール２２１と、磁気センサモジュール２２１に接続され、複数の第１の磁場信号および複数の第２の磁場信号に基づいて複数の差動磁場信号を生成する差動モジュール２２２と、差動モジュール２２２に接続され、複数の差動磁場信号を受信する複数の入力端子および少なくとも１つの出力端子を含み、複数の差動磁場信号に基づいて強化磁場信号を生成して出力する信号出力モジュール２２３と、を含む。

【0046】

さらに、磁気センサモジュール２２１は、バックグラウンド磁場におけるスチールコードプライ４１の動きによる磁場の変化を感知し、複数の第１の磁場信号を生成するための複数の第１の感磁素子２２１１と、バックグラウンド磁場におけるスチールコードプライ４１の動きによる磁場の変化を感知し、複数の第２の磁場信号を生成するための複数の第２の感磁素子２２１２と、を含み、複数の第１の磁場信号および複数の第２の磁場信号は電気信号である。

【0047】

さらに、複数の第１の感磁素子２２１１は、複数の第２の感磁素子２２１２に一対一で対応し、各第１の感磁素子２２１１と、対応する第２の感磁素子２２１２との、スチールコードプライ４１の移動方向に沿った間隔距離は、スチールコードプライ４１における隣接するスチールコード同士の、スチールコードプライ４１の移動方向に沿った間隔距離の半分である。

【0048】

さらに、複数の第１の感磁素子２２１１は、スチールコードプライ４１の移動方向と直交する方向に沿って間隔をあけて分布され、複数の第２の感磁素子２２１２は、スチールコードプライ４１の移動方向と直交する方向に沿って間隔をあけて分布される。

【0049】

さらに、差動モジュール２２２は、複数の第１の感磁素子２２１１および複数の第２の感磁素子２２１２と一対一で対応して接続される複数の差動回路２２２０を含む。

【0050】

さらに、差動回路２２２０は一端が第１の感磁素子２２１１に接続され、他端が第２の感磁素子２２１２に接続され、複数の差動回路２２２０の出力端子は、前記信号出力モジュール２２３の複数の入力端子に接続される。

【0051】

具体的には、本発明の実施形態において、磁気センサモジュール２２１は、第１の感磁素子２２１１と第２の感磁素子２２１２との対を複数含み、各対における第１の感磁素子２２１１と第２の感磁素子２２１２との、スチールコードプライ４１の移動方向に沿った間隔距離はＭ／２であり、ここで、Ｍはスチールコードプライ４１における隣接するスチールコード同士の、スチールコードプライ４１の移動方向に沿った間隔距離である。各第１の感磁素子２２１１は、位置に応じた磁場信号を電気信号Ｖ１の形式で信号接続線７０を介して対応する差動回路２２２０の一方の入力端子に出力し、各第２の感磁素子２２１２は、位置に応じた磁場信号を電気信号Ｖ２の形式で信号接続線７０を介して対応する差動回路２２２０の他方の入力端子に出力する。

【0052】

複数の差動回路２２２０は、複数のＶ１およびＶ２に対してそれぞれ差動処理を行って複数の差動磁場信号Ｖ_ｄｉｆｆを得、各差動回路２２２０の出力端子は、信号接続線７０を介して信号出力モジュール２２３の一方の入力端子に接続され、差動磁場信号Ｖ_ｄｉｆｆを信号出力モジュール２２３に出力するために使用される。

【0053】

信号出力モジュール２２３は、上記複数の出力差動磁場信号を受信するための複数の入力端子を含み、少なくとも１つの出力端子と、クロック信号ＣＬＫを受信するためのクロック信号端子と、起動信号ＳＩを受信するための起動信号端子とをさらに含む。信号出力モジュール２２３は、起動信号ＳＩを受信すると、クロック信号ＣＬＫの同期により複数の差動磁場信号Ｖ_ｄｉｆｆを順次読み出してパラレルシリアル処理を行い、シリアル強化磁場信号Ｖ_ａｍｐｌｉを形成し、出力端子を介してＡＤ変換モジュールに出力する。

【0054】

本発明の実施形態のいくつかの具体的な実施例において、図４に示すように、複数の第１の感磁素子２２１１及び複数の第２の感磁素子２２１２は、基板６１のスチールコードプライ４１に向かう側に位置し、複数の差動回路２２２０および信号出力モジュール２２３は、基板６１のスチールコードプライ４１から離れる側に位置し、信号接続線７０は図示されていない。

【0055】

本発明の実施形態のいくつかの具体的な実施例において、信号出力モジュール２２３とＡＤ変換モジュールとは、信号接続線７０を介して接続されてもよく、本発明の実施形態の別のいくつかの具体的な実施例において、信号出力モジュール２２３とＡＤ変換モジュールとは、ペアリングしてブルートゥースの形式で強化磁場信号Ｖ_ａｍｐｌｉを無線で送信するブルートゥースチップを含んでもよい。

【0056】

第１の感磁素子２２１１と第２の感磁素子２２１２との、スチールコードプライ４１の移動方向に沿った間隔距離を、スチールコードプライ４１における隣接するスチールコードの、スチールコードプライ４１の移動方向に沿った間隔距離Ｍの半分、即ちＭ／２に設定することによって、第１の感磁素子２２１１および第２の感磁素子２２１２から出力される磁場信号Ｖ１およびＶ２は半周期遅れ、さらに、差動回路２２２０がＶ１およびＶ２を差動処理することにより、出力される磁場信号に対する磁場信号中のバックグラウンド磁場及び外部の干渉磁場の影響を排除することができ、スチールコードプライ４１内におけるスチールコードが磁力線を横切ることによって生じる磁場の変動幅を効果的に増幅し、それによって、出力される強化磁場信号の信号対雑音比を大幅に向上する。

【0057】

図７は単一の感磁素子によって検出された、スチールコードプライ４１が移動状態にあるときの磁場信号であり、図中の枠部分は干渉磁場が存在する場合に出力される磁場信号である。図８は本発明の実施形態に係る一対の第１の感磁素子２２１１および第２の感磁素子２２１２によって取得された磁場信号が差動処理された後に出力される磁場信号であり、図中の磁場信号の変化幅は、図７の磁場信号の変化幅の約２倍であり、且つ干渉磁場によって引き起こされる信号幅の変化が効果的に除去され、バックグラウンド磁場部分の磁場信号が相殺されている（なお、図８に示す信号は基準電圧を有するが、これはバックグラウンド磁場によるものではなく、後続の信号処理を容易にするために電圧を上昇させたことによるものである）。

【0058】

同時に、強化磁場信号は、２つの位置における磁場信号を差動増幅して生成するものであり、２つの位置における磁場信号の差分にしか関係しておらず、具体的な磁場分布状況とはあまり関係がないため、磁場ユニット１１の設置位置の違いによる感知及び出力される磁場信号への影響を効果的に解決することができ、よって、検出目的や実際の検出条件に応じて、磁場ユニット１１と信号取得ユニット２２との合わせ方を柔軟に調整することができる。

【0059】

図９は本発明の実施形態の別の具体的な実施例の組立側面図であり、この具体的な実施例において、磁場ユニット１１および信号取得ユニット２２は、スチールコードプライ４１を挟んで対向して設けられ、それぞれ筐体５１内に固定して取り付けられる。

【0060】

図１０は本発明の実施形態の別の具体的な実施例の組立側面図であり、この具体的な実施例において、磁場ユニット１１は２つあり、スチールコードプライ４１を挟んで対向して設けられ、信号取得ユニット２２は、２つの磁場ユニット１１を結ぶ線上に位置し、且つ、一方の磁場ユニット１１のスチールコードプライ４１に向かう側の表面に位置する。上記磁場ユニット１１および信号取得ユニット２２は、いずれも筐体５１内に固定して取り付けられる。

【0061】

本発明の実施形態のいくつかの好ましい実施例において、図４、図９、図１０に示すように、筐体５１のスチールコードプライ４１に向かう側の表面はカバープレート５１１であり、カバープレートは耐摩耗性の高い材料からなり、信号取得ユニット２２や磁場ユニット１１の保護や、スチールコードプライ４１に対する摩耗の防止のために用いられる。

【0062】

以下、図２、図１１～図１３を参照しながら、本発明の実施形態に係る欠陥検出ユニットの実施例について詳細に説明する。

【0063】

本発明の実施形態において、図２に示すように、欠陥検出ユニットは、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュール、表示モジュールおよび制御モジュールを含む。

【0064】

さらに、図１１の本発明の実施形態に係る欠陥検出ユニットのシステムブロック図に示すように、ＡＤ変換モジュールは信号出力モジュール２２３に接続され（信号出力モジュール２２３は図示せず）、強化磁場信号をデジタル磁場信号に変換し、信号処理モジュールは、デジタル磁場信号を処理し、検出対象磁場信号を生成し、欠陥検出モジュールは、検出対象磁場信号を解析し、スチールコードプライ４１の欠陥検出結果を生成し、表示モジュールは、検出対象磁場信号及びスチールコードプライ４１の欠陥検出結果を表示し、制御モジュールは、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュールおよび表示モジュールを制御するために使用される。

【0065】

具体的には、本発明の実施形態において、ＡＤ変換モジュールは信号接続線７０を介して信号出力モジュール２２３に接続されてもよく、ブルートゥースモジュールを介してブルートゥース接続で信号出力モジュール２２３に接続され、シリアル強化磁場信号Ｖ_ａｍｐｌｉを受信してもよい。ＡＤ変換モジュールは、シリアル強化磁場信号Ｖ_ａｍｐｌｉを出力範囲が０～２５５（合計２５６レベル）であるシリアル磁場デジタル信号Ｄ_ａｍｐｌｉに変換する８ビットＡＤコンバータであってもよく、出力範囲をより細かく分割するために、桁数がさらに多いＡＤコンバータであってもよい。
信号処理モジュールは、クロック信号インターフェースを含んでもよく、磁場デジタル信号を、クロック信号ＣＬＫの同期によって検出対象磁場信号に変換する。
欠陥検出モジュールは、検出対象磁場信号を解析し、スチールコードプライ４１の欠陥検出結果を生成し、欠陥検出結果は、欠陥の位置や欠陥の種類などの情報を含んでもよい。

【0066】

表示モジュールは、検出対象磁場信号や欠陥検出結果を表示するためのデスクトップコンピュータのディスプレイやタブレットコンピュータ、ノートパソコンのスクリーンなどのデバイスであってもよい。

【0067】

制御モジュールは、ＡＤ変換モジュール、信号処理モジュール、欠陥検出モジュールおよび表示モジュールを制御するための、制御プログラムを搭載したワンチップコンピュータやデスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ノートパソコンのプロセッサであってもよい。

【0068】

図１２は、本発明の実施形態の１つの具体的な実施例における、欠陥検出結果がマークされたスチールコードプライ４１のある点における磁場の方形波信号を示す。この具体的な実施例において、信号処理モジュールは、磁場デジタル信号Ｄ_ａｍｐｌｉを閾値判定及び二値化することで、複数の位置における方形波形式の検出対象磁場信号を生成し、欠陥検出モジュールは、この方形波を解析し、欠陥の位置および欠陥の種類を含んでもよい欠陥検出結果を生成し、表示ユニットは、複数の位置における方形波形式の検出対象磁場信号および欠陥検出結果を表示する。

【0069】

図１３は、本発明の実施形態の別の具体的な実施例において、欠陥検出結果がマークされたスチールコードプライ４１の磁気画像を示す。この具体的な実施例において、信号処理モジュールは、シリアル磁場デジタル信号Ｄ_ａｍｐｌｉをグレースケールパターン形式のスチールコードプライ４１の磁気画像に変換して検出対象磁場信号とする。欠陥検出モジュールは、この磁気画像を解析し、欠陥の位置および欠陥の種類を含んでもよい欠陥検出結果を生成し、表示ユニットは、検出対象磁場信号としてのスチールコードプライ４１の磁気画像及び欠陥検出結果を表示する。

【0070】

さらに、図１１に示すように、欠陥検出ユニットは、前記スチールコードプライ４１の欠陥検出結果および前記スチールコードプライ４１の移動速度に応じて、マーク位置情報およびマークトリガ時間を含む欠陥マーク情報を特定する算出モジュールと、欠陥マーク情報に応じて欠陥マーキングを行う欠陥処理モジュールと、異常を警告するための警告モジュールと、をさらに含む。

【0071】

以上、本発明の具体的な実施例について詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の原理から逸脱することなく、本発明にいくつかの改良および修正を加えることができ、これらの改良および修正も本発明の特許請求の範囲の保護範囲に属する。

【符号の説明】

【0072】

１１ 磁場ユニット
１１１ 永久磁石
１１２ 導磁板
２２ 信号取得ユニット
２２１ 磁気センサモジュール
２２１１ 第１の感磁素子
２２１２ 第２の感磁素子
２２２ 差動モジュール
２２２０ 差動回路
２２３ 信号出力モジュール
４１ スチールコードプライ
５１ 筐体
５１１ カバープレート
６１ 基板
７０ 信号接続線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【国際調査報告】