(57)【要約】【課題】熱間圧延鋼板の先尾端部の検査ができる、熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置を提供することを課題とする。【解決手段】熱間圧延鋼板の製造ラインにおいて鋼板の表面または／および裏面の欠陥を検出する熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置であって、前記鋼板を撮像するリニア式カメラと、自動で前記鋼板の欠陥を検出する欠陥検出機能と検出した欠陥の画像のみを保存する欠陥画像保存機能とを有する表面検査装置本体と、前記鋼板の全長全幅画像を保存する機能を有する全長全幅画像保存装置とを備え、前記カメラで撮像した画像信号を分配器で分岐して、前記表面検査装置本体および前記全長全幅画像保存装置に送る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延鋼板の製造ラインにおいて鋼板の表面または／および裏面の欠陥を検出する熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置であって、
前記鋼板を撮像するリニア式カメラと、
自動で前記鋼板の欠陥を検出する欠陥検出機能と検出した欠陥が発生した領域の画像のみを保存する欠陥画像保存機能とを有する表面検査装置本体と、
前記鋼板の全長全幅画像を保存する機能を有する全長全幅画像保存装置とを備え、
前記カメラで撮像した画像信号を分配器で分岐して、前記表面検査装置本体および前記全長全幅画像保存装置に送ることを特徴とする熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記全長全幅画像保存装置は、
前記カメラからの画像信号を間引かず分解能が良い状態で保存する全長全幅画像保存装置Ｉと、前記カメラからの画像信号を間引いて分解能を落として保存する全長全幅画像保存装置ＩＩから構成されることを特徴とする熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延鋼板の製造ラインにおいて鋼板の表面または／および裏面の欠陥を検出する熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、表面検査装置における欠陥検出原理を説明する図である。図中、１は鋼板、２は光源、３はカメラ、４は光帯部、および５は欠陥部をそれぞれ表す。図４（ａ）、（ｂ）は、欠陥がない場合、欠陥がある場合の検出の様子をそれぞれ表し、上側は側面図、そして、下側は上面図をそれぞれ表している。
【０００３】
表面検査装置の検出部は、光を発する光源２と、撮像装置であるカメラ３で構成される。光源２からの平行光は鋼板１の表面に照射され、その鋼板表面に発生する光帯部４をカメラ視野とする。カメラ３では、鋼板表面からの反射光を受光(例えば、CCDカメラではCCD素子により)し、その受光量を測定している。図４（ａ）のように欠陥がない場合には、反射光の大部分を受光できるが、図４（ｂ）のように欠陥がある場合には、欠陥部５で反射光が散乱するためカメラ３での受光量が少なくなる。つまり、暗い画像となる。このように受光量の大小により、欠陥有無を検出しようとするのが、表面検査装置における欠陥検出の原理である。
【０００４】
表面検査装置の演算部（図示せず）では、カメラ３で測定した受光量を、0から255段階のグレイ値に変換してから内部処理する。以後の表面検査装置での内部処理には種々あるものの、その一例を示すものとする。
【０００５】
図５は、カメラ生波形の内部処理例の様子を示す図である。カメラ生波形では、レンズ収差のためカメラ視野中心と両端では、図に示すように入光量が異なっている。このため、多くの場合はレンズ収差に対する補正をかける。そして、この補正後波形に基づいて、欠陥有無を判断する処理を行う。
【０００６】
欠陥有無により反射光が変化するため、その明暗差から鋼板表面上の欠陥有無を把握することができる。つまり、鋼板表面上に疵があれば、光の反射量が正常部(疵など欠陥がない正常な表面部分、以下は地合部と称する)と異なり、欠陥特有の明暗差が生じるため欠陥と判定できる。自動で欠陥を検出する表面検査装置においては、地合部の波形のばらつきを考慮した検査しきい値を設定し、下限あるいは上限の検査しきい値を越えた波形部を欠陥と認識させる手法が一般的である。また、検出した欠陥の画像は保存され、ガイダンス、後日の検査結果確認等で利用できる。
【０００７】
また、表面検査装置に用いるCCDカメラには、図６に示すように幅方向に１次元的に撮像するリニア式(図６(ａ))と２次元的に撮像するエリア式(図６(ｂ))の２種類の方式があり、自動で欠陥を検出する処理については、どちらの方式でも基本は前述した処理とほぼ同様な処理を行い、大差はない。
【０００８】
鋼板面を含め検査対象面の欠陥を自動検査する装置および内部処理については、これまでに多数公知技術があり、例えば、特許文献１および２に開示された技術を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００７−３３３７３２号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
カメラにリニア式またはエリア式のどちらの方式を採用するにしても、撮像後の検出処理に大差はないものの、エリア式を熱間圧延鋼板の表面欠陥検査に採用する場合には次のような問題がある。
【００１０】
すなわち、リニア式ではロール間をカメラ視野にすることが可能であるのに対して、エリア式ではカメラ視野を確保するため、ロール間隔を広くとる(例えば、通常のロール配列からロールを1本抜くなど)必要があることである。さらに、エリア式では、実際の検査をする上でも次のような制約が出てくる。
【００１１】
図７は、エリア式カメラを用いた場合の検査の様子を模式的に示す図である。図７(ａ)は、コイル先端がカメラ設置位置を通過する時の様子を、図７(ｂ)は、コイル先端が巻取り機に巻付いた後の様子をそれぞれ表している。コイル先端がカメラ設置位置を通過する場合には、ロールを1本抜いた間隙にコイル先端が入り込まないようにゲートを閉めなければならない。つまり、ゲートが閉っている間はカメラによる検査ができない状態となってしまう。そして、図７(ｂ)のように、コイル先端が巻取り機に巻付いた後にゲートを開けて検査可能となる。通常、コイル先端から数十ｍは検査不可となってしまう。
【００１２】
このように、熱間圧延ラインでは、バッチ的に鋼板を処理するが、鋼板先端部がカメラ上つまり開口部を通過する際、先端部が開口に落ちてしまう。よって、エリア式カメラを採用する場合には、ロール間の開放、その開口部を埋める開閉式のゲートを設置する必要がある。この結果として、コイル先端部と、同様の落ち込みが生ずる尾端部とでは、ゲートを閉にするため検査ができないという問題がある。
【００１３】
さらに、カメラにリニア式の方式を採用したとしても、コイル先尾端部では表面検査装置による自動検査上での問題がある。図８は、熱間圧延ラインで製造する鋼板の先尾端部での形状イメージを示す図である。図８(ａ)は鋼板の全長にわたる側面を模式的に表す図、図８(ｂ)は尾端部の上面画像例、図８(ｃ)は先端部の上面画像例をそれぞれ示している。
【００１４】
鋼板の先尾端部周辺は、反り上がり発生、エッジの凹凸差が大きいなど、先尾端部以外の部位と比べても形状が悪くなる。このような先尾端部を表面検査装置で自動検査すると、全面欠陥となってしまい、自動検査ならびに画像保存等の処理が先尾端部で集中することによって、CPU負荷が極度に高くなってしまう。このため、先端部通過後の検査処理に支障を来たし、最悪の場合は、表面検査ができなくなり、ライン停止に至ることさえもある。
【００１５】
上記問題を抑止するため、先尾端を未検査領域（マスク）とする手段もあるが、操業状態、トラブル時のコイル先尾端部の形状を目視確認する要望もあるため、マスク処理は得策ではないと言える。
【００１６】
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、熱間圧延鋼板の先尾端部の検査ができる、熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置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】
【００１７】
本発明の請求項１に係る発明は、熱間圧延鋼板の製造ラインにおいて鋼板の表面または／および裏面の欠陥を検出する熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置であって、前記鋼板を撮像するリニア式カメラと、自動で前記鋼板の欠陥を検出する欠陥検出機能と検出した欠陥の画像のみを保存する欠陥画像保存機能とを有する表面検査装置本体と、前記鋼板の全長全幅画像を保存する機能を有する全長全幅画像保存装置とを備え、前記カメラで撮像した画像信号を分配器で分岐して、前記表面検査装置本体および前記全長全幅画像保存装置に送ることを特徴とする熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置である。
【００１８】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置において、前記全長全幅画像保存装置は、前記カメラからの画像信号を間引かず分解能が良い状態で保存する全長全幅画像保存装置Ｉと、前記カメラからの画像信号を間引いて分解能を落として保存する全長全幅画像保存装置ＩＩから構成されることを特徴とする熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、鋼板を撮像するリニア式カメラと、鋼板の全長全幅画像を保存する全長全幅画像保存機能を有する全長全幅画像保存装置とを備えるようにしたので、低コストで熱間圧延鋼板の先尾端部の検査を行なうことができる。また、短期保存画像からせりこみ発生などのトラブル発生時の確認、または次工程で発見するロール疵など小欠陥の確認ができ、長期保存画像から製品納入先からのクレーム時の調査が行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は、熱間圧延ラインの仕上げ圧延機以降の設備例を示す図である。仕上げ圧延機(７スタンド) 以降の、鋼板の組成制御を行なう注水ゾーンを経由した鋼板は、表面および裏面のカメラで撮像による表面検査工程後に、巻取り機でコイル状に巻取られるという製造工程をとる。熱間圧延ラインで鋼板の裏面を検査するためには、搬送ロール下部にカメラを設置する必要があり、本発明では前述の理由(エリア式では、視野確保のためのロール間隔が必要)からリニア式カメラを採用するものとする。これにより、エリア式カメラでは検査範囲外の鋼板先尾端まで検査可能となるとともに、エリア式カメラ新設時において必要であるロール撤去およびゲート据付けなどの工事が不要になるという効果がある。
【００２１】
図１は、本発明に係る熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置の構成例を示す図である。図中、１は鋼板、３はカメラ、６は分配器、７はローラ、８は表面検査装置本体、９は全長全幅画像保存装置Ｉ、および１０は全長全幅画像保存装置ＩＩをそれぞれ表す。
【００２２】
投光部および検出部を除いた、表面検査装置本体７は、自動で欠陥を検出する欠陥検出機能と検出した欠陥が発生した領域の画像のみを保存する欠陥画像保存機能とを有する。ローラ７上の鋼板１の表裏面を撮像するカメラ３からの信号を分配器６で分岐して、表面検査装置本体８、全長全幅画像保存装置Ｉ９および全長全幅画像保存装置ＩＩ１０にそれぞれ送る。このように、カメラを共通化したシステムにすることで、別システムを設けるより投資コストを低減することが可能である。全長全幅画像保存装置Ｉ９および全長全幅画像保存装置ＩＩ１０は、鋼板１の表裏面の全長全幅画像を保存する全長全幅画像保存機能を有する。
【００２３】
全長全幅画像保存装置Ｉ９は、カメラ信号を間引き（圧縮）無しで分解能が良い状態で保存する。そして、全長全幅画像保存装置ＩＩ１０は、カメラ信号を間引いて分解能を落として保存する。分解能の良否によって、ファイルサイズが変化するため、短期保存と長期保存用として、全長全幅画像保存装置Ｉ９および全長全幅画像保存装置ＩＩ１０を操業上使い分ける。
【００２４】
例えば、全長全幅画像保存装置Ｉ９で短期保存した画像は、せりこみ発生などのトラブル発生時の確認、または次工程で発見するロール疵など小欠陥の確認用として利用する。また、全長全幅画像保存装置ＩＩ１０で長期保存した画像は、例えば、1〜6ヶ月後に発生する製品納入先からのクレーム時の調査で利用する。
【００２５】
さらに、表面検査装置本体８、全長全幅画像保存装置Ｉ９および全長全幅画像保存装置ＩＩ１０には、PLGなどからのトラッキング信号を送るようにして、検査面の長手位置を特定できるようにする。
【００２６】
次に、カメラ信号の情報量と間引き方法について説明を行なう。リニア式カメラでは、１スキャン毎に1ピクセル毎の濃淡情報を持った信号(例えば、各ピクセルで255のグレイ値を情報をもっているので、1 pixel  で8ビット(1バイト)のサイズとする)を送信、それを処理側で取込む。この操作を鋼板の搬送にともない長手方向にずらしながら繰返して組み合わせることによって、鋼板全長の画像を作っていく。
【００２７】
全長全幅画像保存装置Ｉ９では、カメラ信号を全て取込み保存する。例えば、幅方向2048ピクセル、長手分解能1mmの条件で500m長さ分の鋼板スキャンした場合、そのファイルサイズは片面だけでも1024Mバイト（1.024Gバイト）と大きなものになる。この結果、保存するハードディスクの限界から、短時間分の画像データしか残せないことになってしまう。
【００２８】
そこで、カメラ信号を間引きファイルサイズを低減することで、長期間データを保存するように全長全幅画像保存装置ＩＩ１０を設けている。図３は、カメラ信号の間引き手法の例を示す図である。図３(ａ)は、黒い部分で示すピクセルの信号を削除(間引き)する。すなわち、幅方向は、偶数ピクセルを削除、長方向は、3スキャンで1スキャンを削除する例である。このようにカメラ信号を間引くことにより、残るカメラ信号は全体の1/3となる。つまり、保存ファイルサイズも間引かない場合に比べて1/3にできることとなる。
【００２９】
なお、この間引きの例は、例示であり、種々のやり方が考えられる。実際には、見つけたい欠陥の大きさ、記憶容量の大きさ、および画像を残したい期間などを総合的に考慮して決めるようにすることが肝要である。余りに間引きすぎても、欠陥を確認できないようでは表面欠陥検査装置としての役目を果たせなくなってしまう。
【００３０】
図３(ｂ)には、他の間引きの例を示す。カメラ視野は、図のように処理する鋼板の最大幅分を持たせている。しかし、製造する鋼板はこの最大幅のものばかりではない(例えば、最大幅１９００ｍｍとしても、鋼板の板幅の範囲は、６８０〜１９００ｍｍと大きな幅がある)。幅が小さくなれば、図に示すA部は広くなる。このA部をスキャンした画像は不要なので、当然間引くことができる。
【００３１】
検査対象である鋼板の板幅情報に基づいて、A部を演算してカメラ信号から強制的に間引くようにすれば、ファイルサイズの低減になり、長期間のデータ保存が可能である。
【００３２】
また、検査対象である鋼板に要求される品質が高い場合には、間引く画像データ量を少なく、逆に要求される品質が低い場合には、間引く画像データ量を多くするなど、検査対象の属性に合わせた間引きの程度を適宜決めるようにすると良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る熱間圧延鋼板の表面欠陥検査装置の構成例を示す図である。
【図２】熱間圧延ラインの仕上げ圧延機以降の設備例を示す図である。
【図３】カメラ信号の間引き手法の例を示す図である。
【図４】表面検査装置における欠陥検出原理を説明する図である。
【図５】カメラ生波形の内部処理例の様子を示す図である。
【図６】表面検査装置に用いるCCDカメラの方式による違いを説明する図である。
【図７】エリア式カメラを用いた場合の検査の様子を模式的に示す図である。
【図８】熱間圧延ラインで製造する鋼板の先尾端部での形状イメージを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      鋼板
２      光源
３      カメラ
４      光帯部
５      欠陥部
６      分配器
７      ローラ
８      表面検査装置本体
９      全長全幅画像保存装置Ｉ
１０    全長全幅画像保存装置ＩＩ
【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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