(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動している鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出方法であって、
複数のストロボ照明を用いて、光学条件が互いに異なる複数の照明光を前記幅方向端面に交互に照射するステップと、
前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影するステップと、
撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定するステップと、
を含むことを特徴とする鋼板端面の欠陥検出方法。
【請求項２】
移動している鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出装置であって、
互いに異なる光学条件で前記幅方向端面に照明光を照射する複数のストロボ照明と、
前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置によって撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定する判定装置と、
を備えることを特徴とする鋼板端面の欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動している薄鋼板等の鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出方法及び欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、薄鋼板には、圧延時や幅方向端部の剪断（トリミング）時に欠陥が発生する。薄鋼板に発生した欠陥を早期に発見して対策を講じることは、欠陥の流出による板破断のリスクを低減し、歩留を向上させる上で極めて重要である。このため、薄鋼板に発生した欠陥を検出する技術が数多く提案されている。具体的には、薄鋼板の表面に発生した欠陥を検出する技術として、ＣＣＤカメラやレーザ距離計を利用した表面検査装置が提案されている。また、薄鋼板の内部欠陥を検出する技術として、超音波探傷技術や渦流探傷技術が提案されている（特許文献１，２参照）。また、薄鋼板の割れや貫通穴等を検出する技術として、透過式画像処理技術や渦流式疵検出装置が提案されている（特許文献３，４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−８２１５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２２７４２２号公報
【特許文献３】特開昭６２−１２９７４６号公報
【特許文献４】特開２００４−２８６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに対して、薄鋼板の端面に発生した微小欠陥は目視により検出されている。しかしながら、薄鋼板が高速で移動している場合、微小欠陥を目視で検出することは困難である。また、微小欠陥を検出可能にするために薄鋼板の移動速度を遅くした場合、薄鋼板の生産効率が低下する。一方、薄鋼板の端面の目視検査では、トリマー刃の交換時期を判断するために、トリマー刃によって剪断された端面の性状に基づいてトリマー刃の状態を判定することも行われている。具体的には、図７に示すように、薄鋼板Ｓの端面Ｐには鋭利に切られた平らな切断面Ｐ１と凹凸がある破断面Ｐ２とがあり、切断面Ｐ１に対する破断面Ｐ２の割合に基づいてトリマー刃の状態を判定している。しかしながら、薄鋼板の全長にわたって目視検査を行うことは困難であるため、トリマー刃を交換時期よりも早く交換する必要があり、補修費増加の要因になっている。
【０００５】
なお、このような問題を解決するために、目視検査ではなくカメラによって撮影された端面の画像を利用して微小欠陥の有無やトリマー刃の状態を判定することが考えられる。しかしながら、微小欠陥の有無を判定するための光学条件とトリマー刃の状態を判定するための光学条件とは異なる。このため、カメラを利用して検査を行う場合には、判定する内容に応じて照明の当て方や視野方向を変更する必要があり、一定の光学条件で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態を判定することはできない。また、カメラを複数設置することによって異なる光学条件を構築する場合には、設備費用が増加する。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、１台の検査装置で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定可能な鋼板端面の欠陥検出方法及び欠陥検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る鋼板端面の欠陥検出方法は、移動している鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出方法であって、複数のストロボ照明を用いて、光学条件が互いに異なる複数の照明光を前記幅方向端面に交互に照射するステップと、前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影するステップと、撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る鋼板端面の欠陥検出装置は、移動している鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出装置であって、互いに異なる光学条件で前記幅方向端面に照明光を照射する複数のストロボ照明と、前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置によって撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定する判定装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る鋼板端面の欠陥検出方法及び欠陥検出装置によれば、１台の検査装置で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である欠陥検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、微小欠陥の有無を判定するためのストロボ照明の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、トリマー刃の状態を判定するためのストロボ照明の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示す位置合わせ機構の動作を説明するための図である。
【図５】図５は、ハイスピードカメラの撮影タイミングとストロボ照明の点灯タイミングとを示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態である欠陥検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、微小欠陥、切断面、及び破断面を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である欠陥検査システムの構成及びその動作について説明する。
【００１２】
〔欠陥検出システムの構成〕
始めに、図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態である欠陥検出システムの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である欠陥検出システムの構成を示すブロック図である。図２は、微小欠陥の有無を判定するためのストロボ照明の構成を示す模式図である。図３は、トリマー刃の状態を判定するためのストロボ照明の構成を示す模式図である。図４は、図１に示す位置合わせ機構の動作を説明するための図である。図５は、ハイスピードカメラの撮影タイミングとストロボ照明の点灯タイミングとを示すタイミングチャートである。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施形態である欠陥検出システム１は、ハイスピードカメラ２、ストロボ照明３ａ，３ｂ、位置検出装置４、位置合わせ制御装置５、位置合わせ機構６、トリガー演算装置７、照明コントローラ８、カメラコントローラ９、及び上位監視装置１０を備えている。
【００１４】
ハイスピードカメラ２は、１秒間に３０フレームを超えるフレームを連続撮影可能な撮像装置によって構成され、薄鋼板の端面を正面から撮影できるように薄鋼板の端面に正対配置されている。ハイスピードカメラ２は、カメラコントローラ９の制御に従って薄鋼板の端面の画像を撮影し、撮影された端面の画像データをカメラコントローラ９に送信する。
【００１５】
ストロボ照明３ａ，３ｂは、薄鋼板の端面に照明光を照射する照明装置によって構成され、それぞれ微小欠陥の有無を判定するための光学条件及びトリマー刃の状態を判定するための光学条件に合わせて構成、配置されている。具体的には、図２に示すように、ストロボ照明３ａは、薄鋼板Ｓの端面Ｐに発生した微小欠陥Ｄ（図７参照）を明瞭に撮影できる光量及び角度で端面Ｐに照明光を照射するように構成、配置されている。また、図３に示すように、ストロボ照明３ｂは、トリマー刃による薄鋼板Ｓの剪断面形状（図７に示される切断面Ｐ１と破断面Ｐ２との割合）を明瞭に撮影できる光量及び角度で照明光を端面Ｐに照射するように構成、設置されている。なお、微小欠陥の種類によって必要な光学条件が異なる場合には、微小欠陥の種類に応じてストロボ照明３ａの数を増やしてもよい。
【００１６】
位置検出装置４は、薄鋼板の移動に伴う薄鋼板の端面位置の変化を検出する装置である。位置検出装置４は、検出された薄鋼板の端面位置に関する情報を位置合わせ制御装置５に入力する。
【００１７】
位置合わせ制御装置５は、図４に示すように、位置検出装置４から入力された薄鋼板の端面位置に基づいて、薄鋼板の端面とハイスピードカメラ２及びストロボ照明３ａ，３ｂとの位置関係が一定に保たれるように位置合わせ機構６を駆動することによってハイスピードカメラ２及びストロボ照明３ａ，３ｂの位置を制御する。薄鋼板の端面の位置移動に対してハイスピードカメラ２及びストロボ照明３ａ，３ｂの位置合わせを実行することにより、検査環境の変動を抑え、微小欠陥の有無やトリマー刃の状態を安定的に判定することができる。
【００１８】
トリガー演算装置７は、薄鋼板の移動速度を示すラインパルス信号及びハイスピードカメラ２の有効視野に基づいて薄鋼板の端面の画像を薄鋼板の全長にわたって連続的に撮影するようにストロボ照明３ａ，３ｂの点灯指令及びハイスピードカメラ２の撮像トリガー信号をそれぞれ照明コントローラ８及びカメラコントローラ９に入力する。
【００１９】
照明コントローラ８は、ストロボ照明３ａの点灯を指示する照明点灯指令（Ａ）及びストロボ照明３ｂの点灯を指示する照明点灯指令（Ｂ）がトリガー演算装置７から入力されたタイミングでストロボ照明３ａ又はストロボ照明３ｂを点灯する。
【００２０】
カメラコントローラ９は、撮像トリガー信号がトリガー演算装置７から入力されたタイミングでハイスピードカメラ２を制御することによって薄鋼板端面の画像を撮影する。また、カメラコントローラ９は、撮影された端面の画像データを用いて微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定し、判定結果を検査情報として上位監視装置１０に送信する。
【００２１】
本実施形態では、図５に示すように、撮像トリガー信号の入力タイミングと照明点灯指令（Ａ），（Ｂ）の入力タイミングとは同期している。これにより、ストロボ照明３ａ又はストロボ照明３ｂから照明光が薄鋼板の端面に照射されているタイミングで薄鋼板端面の画像を撮影し、微小欠陥の有無を判定するための撮影Ａとトリマー刃の状態を判定するための撮影Ｂとを交互に行うことができる。
【００２２】
このような構成を有する欠陥検出システム１は、以下に示す欠陥検出処理を実行することによって１台のハイスピードカメラ２で微小欠陥の有無と薄鋼板の端部を切断する際に用いられたトリマー刃の状態とを判定する。以下、図６に示すフローチャートを参照して、欠陥検出処理を実行する際の欠陥検出システム１の動作について説明する。
【００２３】
〔欠陥検出処理〕
図６は、本発明の一実施形態である欠陥検出処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、トリガー演算装置７にラインパルス信号が入力されたタイミングで開始となり、欠陥検出処理はステップＳ１の処理に進む。欠陥検出処理は、トリガー演算装置７にラインパルス信号が入力されている間、繰り返し実行される。
【００２４】
ステップＳ１の処理では、カメラコントローラ９が、トリガー演算装置７から撮像トリガー信号が入力されたタイミングでハイスピードカメラ２を制御することによって薄鋼板端面の画像を撮影する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、欠陥検出処理はステップＳ２の処理に進む。
【００２５】
ステップＳ２の処理では、カメラコントローラ９が、画像の撮影タイミングに基づいてハイスピードカメラ２から送信された鋼板端面の画像が微小欠陥の有無又はトリマー刃の状態のどちらを判定するために撮影された画像であるのかを判定する。判定の結果、微小欠陥の有無を判定するために撮影された画像である場合（図５に示す撮影Ａ）、カメラコントローラ９は欠陥検出処理をステップＳ３の処理に進める。一方、トリマー刃の状態を判定するための画像である場合には（図５に示す撮影Ｂ）、カメラコントローラ９は欠陥検出処理をステップＳ７の処理に進める。
【００２６】
ステップＳ３の処理では、カメラコントローラ９が、２値化処理等の公知の画像処理技術を利用して画像が撮影された鋼板端面の領域内に微小欠陥があるか否かを判定する欠陥判定処理を実行する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、欠陥検出処理はステップＳ４の処理に進む。
【００２７】
ステップＳ４の処理では、カメラコントローラ９が、ステップＳ３の処理結果に基づいて画像が撮影された鋼板端面の領域内に微小欠陥があるか否かを判定する。判定の結果、微小欠陥がない場合、カメラコントローラ９は一連の欠陥検出処理を終了する。一方、微小欠陥がある場合には、カメラコントローラ９は欠陥検出処理をステップＳ５の処理に進める。
【００２８】
ステップＳ５の処理では、カメラコントローラ９が、過去の欠陥検出処理の結果に基づいて、微小欠陥が薄鋼板の長さ方向にわたって周期的（例えば所定撮影回数毎等）に発生しているか否かを判別する。判別の結果、微小欠陥が周期的に発生していない場合、カメラコントローラ９は一連の欠陥検出処理を終了する。一方、微小欠陥が周期的に発生している場合には、カメラコントローラ９は欠陥検出処理をステップＳ６の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ６の処理では、カメラコントローラ９が、微小欠陥の画像や発生位置に関する情報を欠陥情報として上位監視装置１０に出力する。以後、オペレータは、出力された欠陥情報に基づいて微小欠陥を無くすための対策を講じる。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連の欠陥検出処理は終了する。
【００３０】
ステップＳ７の処理では、カメラコントローラ９が、撮影画像中の切断面Ｐ１の面積に対する破断面Ｐ２の面積の割合を算出し、算出された割合に基づいてトリマー刃の交換周期（交換タイミング）を判定するトリマー刃判定処理を実行する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、欠陥検出処理はステップＳ８の処理に進む。
【００３１】
ステップＳ８の処理では、カメラコントローラ９が、ステップＳ７の処理結果に基づいてトリマー刃の交換周期であるか否かを判定する。判定の結果、トリマー刃の交換周期でない場合、カメラコントローラ９は一連の欠陥検出処理を終了する。一方、トリマー刃の交換周期である場合には、カメラコントローラ９は欠陥検出処理をステップＳ９の処理に進める。
【００３２】
ステップＳ９の処理では、カメラコントローラ９が、トリマー刃の交換を促す交換周期情報を上位監視装置１０に出力する。以後、オペレータは、出力された交換周期情報に基づいてトリマー刃を交換する。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、一連の欠陥検出処理は終了する。
【００３３】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である欠陥検出処理では、ストロボ照明３ａ，３ｂを用いて光学条件が互いに異なる照明光を幅方向端面に交互に照射し、照明光が照射された幅方向端面の画像を撮影し、撮影された幅方向端面の画像に基づいて微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定するので、１台の検査装置で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定することができる。また、検査を行うために薄鋼板の移動速度を遅くする必要がないので薄鋼板の生産効率を改善することができる。また、薄鋼板の全長にわたってトリマー刃の状態を判定できるので、トリマー刃を適切な時期に交換することによって補修費を削減することができる。
【実施例】
【００３４】
熱間圧延後の厚さ２ｍｍの薄鋼板を焼鈍した後、薄鋼板の幅方向端部をトリマー刃によって剪断し、剪断後の幅方向端部を本発明の欠陥検出装置で検査した。欠陥検出装置の２台のストロボ照明のうち、一方のストロボ照明は端部に発生した微小欠陥を判定しやすい角度に設置し、他方のストロボ照明はトリマー刃による剪断面形状（切断面と剪断面の割合）が的確に判定できる角度に設置した。そして、２台のストロボ照明を交互に点灯しながら１台のカメラで端面の画像を撮影し、得られた画像から微小欠陥の有無や剪断面形状を判定した。
【００３５】
この結果、薄鋼板の移動速度を減速することなく微小欠陥の有無や剪断面形状を判定することができた。検査のための減速を抑止することによる能率改善効果としては、例えば薄鋼板の移動速度を３ｍ／ｓから１ｍ／ｓに９０ｓｅｃ／ｈ減速した場合、１．６７％の能率改善を得ることができた。また、機器費としては、通常カメラが２台必要なところ１台のカメラで済むため、機器費用を削減することができた。また、剪断面形状を連続的に把握することによって、摩耗による使用限界に近いところでトリマー刃を交換することができるので、補修費を削減する効果も得ることができた。
【００３６】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１  欠陥検出システム
２  ハイスピードカメラ
３ａ，３ｂ  ストロボ照明
４  位置検出装置
５  位置合わせ制御装置
６  位置合わせ機構
７  トリガー演算装置
８  照明コントローラ
９  カメラコントローラ
１０  上位監視装置
【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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