(57)【要約】【課題】本発明は高速で移動中の鋼板にレーザビームを照射し上記鋼板から反射するレーザビームの反射率を測定し、鋼板の溶接部の位置をオンラインで検出する鋼板溶接部オンライン検出装置及び方法を提供する。このオンライン検出装置は、反射率測定手段は移動中の鋼板の表面にレーザビームを照射し、上記鋼板の表面から反射するレーザ反射光の反射率を連続して測定し、信号処理手段は溶接部で測定した反射率の変化を指標として上記鋼板溶接部を検出する。【選択図】  図３
2009520984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動中の鋼板の表面にレーザビームを照射し、前記鋼板の表面から反ってくるレーザビームの反射率を連続的に測定する反射率測定手段と、
溶接部で測定した反射率の変化を指標として前記鋼板の前記溶接部を検出する信号処理手段と、
を含むことを特徴とする鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項２】
前記反射率測定手段は、前記レーザビームを前記鋼板の表面に対して８０°乃至１００°の入射角で連続的に照射することを特徴とする請求項１に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項３】
前記反射率測定手段は、前記レーザビームを前記鋼板の表面に対して垂直に照射することを特徴とする請求項２に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項４】
前記反射率測定手段は、前記レーザビームを発生するレーザビーム発生手段と、発生した前記レーザビームをフォーカスするフォーカスレンズと、前記鋼板の表面から反射した前記レーザビームを集光する集光レンズと、集光した前記レーザビームの反射率に対応する電気的信号を出力する光検知器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項５】
前記反射率測定手段は、前記レーザビーム発生手段から発生された前記レーザビームの断面の形状を調節する調節手段を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項６】
前記調節手段は、前記鋼板の表面に照射する前記レーザビームの形状を直径が４ｍｍ乃至６ｍｍの円形スポット、又は幅が２ｍｍ乃至５ｍｍで長さが３０ｍｍ乃至５０ｍｍの線型スポット、に調節することを特徴とする請求項５に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項７】
前記フォーカスレンズは、球面レンズ（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｌｅｎｓ）と円筒形レンズ（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｌｅｎｓ）とを含むことを特徴とする請求項４に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項８】
前記鋼板の表面に照射する前記レーザビームは、点と円と直線とから成る群の中から選ばれる形状であることを特徴とする請求項４に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項９】
前記信号処理手段は、前記鋼板表面のある特定部位から返ってくる前記レーザビームの反射率が所定の基準値を超えた場合に、その特定部位を前記溶接部と判断することを特徴とする請求項１に記載の鋼板溶接部オンライン検出装置。
【請求項１０】
（ａ）移動中の鋼板の表面にレーザビームを照射する段階と、
（ｂ）表面から反射してくる前記レーザビームを連続的に検出する段階と、
（ｃ）反射してくる前記レーザビームの反射率を測定する段階と、
（ｄ）反射率の変化を指標として溶接部の位置を検出する段階と、
を含むことを特徴とする鋼板溶接部オンライン検出方法。
【請求項１１】
前記（ａ）の段階は、前記レーザビームを発生させる段階と、移動中の前記鋼板の表面に照射するために前記レーザビームをフォーカスする段階と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の鋼板溶接部オンライン検出方法。
【請求項１２】
前記（ａ）の段階は、更に、発生した前記レーザビームの断面の寸法の調節を含むことを特徴とする請求項１１に記載の鋼板溶接部オンライン検出方法。
【請求項１３】
前記（ａ）の段階は、前記レーザビームを前記鋼板の表面に垂直に照射することを特徴とする請求項１０に記載の鋼板溶接部オンライン検出方法。
【請求項１４】
前記（ｂ）の段階は、前記鋼板の幅方向に配置した少なくとも２つの部位から返ってくる前記レーザビームを連続的に検出することを特徴とする請求項１０に記載の鋼板溶接部オンライン検出方法。
【請求項１５】
前記（ｄ）の段階は、前記鋼板表面のある特定部位から返ってくる前記レーザビームの反射率が所定の基準値を超えた場合に、その特定部位前記溶接部と判断することを特徴とする請求項１０に記載の鋼板溶接部オンライン検出方法。
前記信号処理手段は、前記鋼板表面のある特定部位から返ってくる前記レーザビームの反射率が所定の基準値を超えた場合に、その特定部位を前記溶接部と判断することを特徴とする請求項１０に記載の鋼板溶接部オンライン検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼板溶接部オンライン検出装置及び方法に係り、詳細には、高速で移動中の鋼板にレーザビームを走査し鋼板から返るレーザビームの反射率を指標として鋼板の溶接部をオンラインで検出する鋼板溶接部オンライン検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鉄鋼板冷間圧延機は、連続して圧延するために冷間圧延のスタート段階で単位コイルを溶接して一本の鋼板とし、冷間圧延工程の最終段階でその溶接部を切断して単位コイルに分離した後、後続工程に移送するか、又は製品として出荷する。従って、冷間圧延工程では、最も重要な工程機器を自動的かつ精密に制御し、鋼板溶接部を切断して単位コイルにするために、アウトプット側での溶接部の検出は不可欠である。
【０００３】
図１は、従来のスルーホールを用いた鋼板溶接部検出装置の例示図である。
図１を参照すると、従来の鋼板溶接部検出装置の場合、移送するために移動中の鋼板１の上方と下方とにそれぞれ投光器３と受光器４とを備える。投光器３は溶接部２の検出が必要な位置に配置され、鋼板１に向けて上方から光を照射する。光検知器４は鋼板１の下方に配置され、鋼板１に前もって開けられたた孔５を通過した光を検出することにより溶接部２を検出する。
【０００４】
このような従来型の検出システムは、溶接部２を検出するために溶接部２の近傍に前以て開けられた孔５を持たなければなけらばならない。しかし、鋼板に孔５を開けるためには該当生産ラインを一時的に停止しなければならないため、生産性が低下する。さらに、孔５の周辺に形成された余盛が鋼板移送ロール及び圧延用ロールの表面を損傷し、擦り傷を与える。擦り傷のついたロールはそれ以降の鋼板表面にマークを転写するという問題点がある。また鋼板１が非常に薄い場合や高炭素鋼の場合、孔５により鋼板が破断するという問題点もある。
【０００５】
更に、孔を用いた従来の溶接検出システムは、生産のために移送中の鋼板１の上部に配置された投光器３は通常の光源を使用する。通常の光源は寿命が短く定期的な取替えが必要である。また、孔５を通過した光を検出するために光検知器４は鋼板１の下方に設けられているため、受光装置の設置が難しく、落下する粉塵や異物により汚染されやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、溶接部の位置検出にスルーホールを用いるという従来の問題点を解決するためになされたものである。従って、本発明の実施の形態の目的は、高速で移動中の鋼板の表面にレーザビームを照射し、鋼板の表面から反射されるレーザービームの反射率を測定することによって、スルーホールを形成せずに鋼板の溶接箇所をオンラインで容易に検出する鋼板溶接部オンライン検出装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明が提供する鋼板溶接部オンライン検出装置は、移動中の鋼板の表面にレーザビームを照射し、鋼板の表面から返ってくるレーザビームの反射率を連続的に測定する反射率測定手段と、溶接部で測定した反射率の変化を指標として鋼板の溶接部を検出する信号処理手段と、を含んで構成される。
【０００８】
本発明の一実施例において、反射率測定手段は、レーザビームを鋼板の表面に対して８０°乃至１００°の入射角で連続的に照射する。より好ましくは、レーザビームを鋼板の表面に対して垂直に照射する。
【０００９】
本発明の一実施例において、反射率測定手段は、レーザビームを発生するレーザビーム発生手段と、発生した前記レーザビームをフォーカスするフォーカスレンズと、鋼板の表面から反射したレーザビームを集光する集光レンズと、集光したレーザビームの反射率に対応する電気的信号を出力する光検知器と、を含む。ここで、反射率測定手段は、レーザビーム発生手段から発生されたレーザビームの形状を調節する調節手段を更に含み、調節手段をレーザビーム発生手段とフォーカスレンズとの間の配備する。
【００１０】
本発明の一実施例において、調節手段は、好ましくは鋼板の表面に照射するレーザビームの形状を直径が４ｍｍ乃至６ｍｍの円形スポット、又は幅が２ｍｍ乃至５ｍｍで長さが３０ｍｍ乃至５０ｍｍの線型スポット、に調節する。
【００１１】
本発明の一実施例において、フォーカスレンズは、球面レンズ（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｌｅｎｓ）でも円筒形レンズ（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｌｅｎｓ）でも良い。
【００１２】
本発明の一実施例において、鋼板の表面に照射するレーザビームの形状は、点と円と直線とから成る群の中から選ぶことができる。
【００１３】
本発明の一実施例において、信号処理手段は、鋼板表面のある特定部位から返ってくるレーザビームの反射率が所定の基準値を超えた場合に、その特定部位を溶接部と判断する。
【００１４】
このような目的を達成するための本発明が提供する本発明の鋼板溶接部オンライン検出方法は、（ａ）移動中の鋼板の表面にレーザビームを照射する段階と、（ｂ）表面から反射してくる前記レーザビームを連続的に検出する段階と、（ｃ）反射してくる前記レーザビームの反射率を測定する段階と、（ｄ）反射率の変化を指標として溶接部の位置を検出する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施例において、（ａ）の段階は、レーザビームを発生させる段階と、移動中の鋼板の表面に照射するためにレーザビームをフォーカスする段階と、を含む。ここで、（ａ）の段階は、更に、発生したレーザビームの断面の寸法の調節を含む。
【００１６】
本発明の一実施例において、（ａ）の段階は、レーザビームを鋼板の表面に垂直に照射する。
【００１７】
本発明の一実施例において、（ｄ）の段階は、鋼板表面のある特定部分から戻ってくるレーザビームの反射率が所定の基準値を超えた場合に、その特定部分を溶接部と判断する．
【発明の効果】
【００１８】
本発明の１実施態様によれば、高速で移動中の溶接部を、従来技術のようなスルーホールを用いなくてもオンラインで容易に検出できる。
【００１９】
また本発明の１実施態様によれば、スルーホールが必要無いため、冷間圧延製品の生産性を増大させ、異物マークの発生や板破断の問題点を容易に排除できる。
【００２０】
さらに、本発明の１実施態様によれば、鋼板にレーザビームを連続的に照射し、鋼板溶接部と非溶接部でのレーザ反射光の反射率の差を指標として溶接部の位置を検出することによって、溶接部を容易且つ正確にオンライン検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施例による鋼板溶接部のオンライン検出装置を示す概略的な構成図である
【００２２】
図２を参照すると、本発明の鋼板溶接部のオンライン検出装置１００は、レーザ反射率測定手段１１０と信号処理手段１２０とを含む。図面には単式のレーザ反射率測定手段１１０を図示したが、これは本発明を説明する具体的な一実施例に過ぎない。本発明の他の実施例によれば、鋼板の幅方向沿って配置した２以上のレーザ反射率測定手段１１０を備えることが出来る。
【００２３】
レーザ反射率測定手段はレーザビームを移動中の鋼板１の表面に連続的に照射し、鋼板１の表面から反射されるレーザビームの反射率を連続的に測定する。レーザビームの反射率は、むしろ移動中の鋼板１の表面から反射するレーザビームの強さを示す指数であり、鋼板自体の反射率や吸収率、鋼板の特性、表面粗さ、表面不均一性、表面形状などによって差が検知される。
【００２４】
信号処理手段１２０は、上記レーザ反射率測定手段１１０で測定されたレーザ反射光の反射率を総合的に分析して溶接部２の位置を検出する。鋼板１の表面から反射するレーザビームの反射率（強度）は、鋼板１の他の点から反射したレーザビームの反射率と異なる反射率を持つ溶接部２から反射した時はある値を持つ。従って、溶接部２がレーザビームが照射される位置を通過したのかを判断するために、溶接部２ではない部分での反射率と溶接部２での反射率を比較する。このような方法で信号処理手段１２０は、移動される鋼板から測定される反射するレーザビームの反射率の変化によって、鋼板の溶接部位を正確かつ詳細に検知する。
【００２５】
この際、レーザ反射率測定手段１１０は、レーザビームを鋼板１の表面に対して８０〜１００°の入射角で連続的に照射することが好ましい。
より好ましくは、上記レーザビームは鋼板１の表面に対して垂直に照射する。なぜならば、レーザビームを鋼板に照射する角度がより垂直に近いほど反射するレーザ反射光の角度もより垂直に近くなる。その結果、レーザ反射光をより効率的に集光することができ、反射率を容易に測定することができる。即ち、反射率を測定するためには、鋼板の表面１から反射及び散乱するレーザビームを捕捉するので、入射角が垂直に近い程レーザビームの反射角は小さくなり、反射するレーザビームを多く捕捉できるからである。従って、レーザビームを実質的に垂直に照射する方が反射率測定の信頼性が高くなる。
【００２６】
図３は、本発明による鋼板溶接部オンライン検出装置の詳細構成図である。
図３を参照すると、本発明の一実施例による鋼板溶接部オンライン検出装置１００は、レーザ反射率測定手段１１０と信号処理手段１２０とを主としで構成される。レーザ反射率測定手段１１０は、レーザビーム発生手段１１１、フォーカスレンズ１１３、集光レンズ１１４、及び光検知器１１５を含む。図に示すように、レーザ反射率測定手段１１０は絞り１１２を更に含むことが出来る。
【００２７】
上記レーザビーム発生手段１１１は移動中の鋼板１の表面に照射するレーザビームを発生する。レーザビーム発生手段１１１は、例えば半導体レーザからレーザビームを放出することによりレーザビームを発生させる。必要に応じて絞り１１２によりレーザビームの断面を調節することが出来る。絞り１１２は、上記レーザビーム発生手段１１１とフォーカスレンズ１１３との間に配置することができ、レーザビーム発生手段１１１により発生したレーザビームの断面を連続的に調節する。
【００２８】
上記フォーカスレンズ１１３は、レーザビームを移動中の鋼板１の表面に照射できるように、絞り１１２により断面の形状が調節されたレーザビームをフォーカスする。フォーカスレンズ１１３は、球面レンズまたは円筒形レンズであることが出来る。この際、鋼板に照射されるレーザビームの形状は、フォーカスレンズ１１３の種類によってが変えることが出来る。
【００２９】
集光レンズ１１４は、上記鋼板１の表面から反射するレーザビームを集光する。集光レンズ１１４は鋼板１の表面から反射するレーザビームを光検知器１１５に送る。
【００３０】
上記光検知器１１５は、集光レンズ１１４により集光されたレーザビーム反射光を受信し、レーザビームをレーザビームの反射率と対応する電気的信号に変換する。即ち、光検知器１１５はレーザビーム反射光の強度と比例する電気的信号を出力する。光検知器１１５はシングル型検出器（ｓｉｎｇｌｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、アレー型光検出器（ａｒｒａｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と中の何れでもよい。
【００３１】
反射率に対応した電気的信号は光検知器１１５から信号処理手段１２０に伝達され、信号処理手段１２０は電気的信号に基づいて鋼板１の溶接部２を検出する。例えば、ある位置での鋼板１の電気的信号が所定の臨界値を外れる場合、またはある位置での電気的信号の変化が規定の基準値を外れる場合、その特定位置は溶接部２と判断される。
【００３２】
図４は、本発明の一実施例による鋼板表面にフォーカスされたレーザビームスポットの例を示す平面図である。
【００３３】
図４に示すように、移動中の鋼板１の表面に照射されるレーザビームのスポットは多様な形状に設定することが出来る。このようなレーザビームの形状はフォーカスレンズ１１３の型によって決めることが出来る。例えば、フォーカスレンズ１１３が球面の場合、鋼板１の表面に照射されるレーザビームは、図４ａのような点、または図４ｂのような円形のスポットを形成し得る。上記フォーカスレンズ１１３が円筒形レンズの場合は、上記レーザビームは図４ｃのような水平の直線状のスポット、又は図４ｄのような垂直の直線状のスポットを形成し得る。図面には図示されていないが、他の実施例として上記レーザビームは矩形や２つの直線が直交する十字形状のスポットを形成するように作りかえることが出来る。
【００３４】
鋼板１の表面にフォーカスされる各スポットの大きさは、フォーカスレンズ１１３の焦点距離（ｆ）によって変えることが出来る。例えば、上記フォーカスレンズ１１３が球面レンズの場合、球面レンズと鋼板表面との間の距離より球面レンズの焦点距離が長くなるほどスポットの直径ａは大きくなる。更に、同じ球面レンズの焦点距離を固定した場合、絞り１１２を通過するレーザビームの直径に比例してスポットの直径ａが大きくなる。本発明の構成によれば、スポットの直径ａは、絞り１１２と球面レンズの焦点距離とによって容易に調節することが出来る。
【００３５】
同様に、フォーカスレンズ１１３が円筒形の場合、直線型スポットが鋼板１の表面に照射される。この場合も同様に、直線型スポットの長さＬ１またはＬ２は絞り１１２によってを容易に調節できる。直線型スポットの長さＬ１またはＬ２は絞り１１２を通過したレーザビームの断面の長さと同じである。従って、図４に図示したように、本発明の構成により絞り１１２と、球面レンズまたは円筒形レンズであるフォーカスレンズ１１３と、によって鋼板１の表面に多様な形のスポットを形成することが出来る。
【００３６】
鉄鋼板冷間圧延機は鋼板の成分組成及び厚さによって数種の方式の溶接が選別的に実施され、溶接の種類によって溶接部の形状が変わる。図１及び図２に示すように、冷延工程において２つのコイルを冷間圧延で溶接して連接する際に、一定の幅を有する１条の帯状の溶接部が形成される。溶接部のタイプはレーザ反射率測定手段１１０の光検知器１１５の出力に以下のようなファクターの影響を与える。
【００３７】
（１）帯状の溶接部のレーザビーム反射率またはレーザビーム吸収率
（２）帯状の溶接部の表面粗さ  
（３）帯状の溶接部の形状（粗さまたは屈曲）
（４）帯状の溶接部の幅
【００３８】
上記要因のうち（１）、（２）、（３）の要因は光検知器の出力強度を決定し、（４）の要因は出力信号の時間幅を決定する。溶接部におけるレーザ反射率の変化は溶接部の形状により定められ、溶接部の形状は溶接方式によって変化する。鉄鋼板冷間圧延機で実施されている溶接方式は、フラッシュ溶接（ｆｌａｓｈ  ｂｕｔｔ  ｗｅｌｄｉｎｇ）、レーザ溶接（ｌａｓｅｒ  ｗｅｌｄｉｎｇ）、メッシュシーム溶接（ｍｅｓｈ  ｓｅａｍ  ｗｅｌｄｉｎｇ）などである。鋼板が相対的に厚い場合には、フラッシュ溶接またはレーザ溶接による突き合わせ溶接が実施される。シート鋼板のような薄板材の場合にはメッシュシーム溶接による重ね溶接が実施される。
【００３９】
図５は、本発明の一実施例によるフラッシュ溶接によって形成された溶接部の形状を示す断図面である。
鉄鋼板冷間圧延機では、フラッシュ溶接は、連続酸洗・冷間圧延装置（ｐｉｃｋｌｉｎｇ  ｌｉｎｅ  ｔａｎｄｅｍ  Ｃｏｌｄ  Ｍｉｌｌ、ＰＣＭ）で実施されている。この溶接方法は鋼板の移動及び圧延ロールを損傷する溶着ビード５３が形成される。これを防ぐため溶接ビード５３のトリミング５４を実施する。トリミングされた部分５５は鋼板の素材が現れるため光沢度（レーザ反射率）が非常に高い。従って、溶接部は数十ｍｍの幅を有する光沢度の高い帯５５を鋼板の幅方向に形成する。一方、レーザ溶接は幅が狭く（１〜２ｍｍ）小さな高さの溶着ビードをのこす。トリミングを実施しないために、溶着ビードの後ろに襞や溝を生じ不規則な表面構造を形成する。
溶接部の不規則な表面構造は主としてレーザビームの反射角を変え、レーザ反射率測定手段１１０内の光検知器１１５の出力を変化させる。メッシュシーム溶接は薄鋼板の重ね溶接に適用され、それによって段差のついた溶接部を形成する。溶接部の段差は、夫々の薄鋼板の厚さに関連し、薄鋼板の厚さ方向に広がる。このようなメッシュシーム溶接部の段差もレーザビームの反射角の変化を発生させてレーザ反射率測定手段１１０内の光検知器の出力を変化させる。
【００４０】
図６は、本発明の一実施例によるレーザ反射率測定手段による溶接部検出信号信号を示したグラフである。
【００４１】
上記のように、レーザ反射率測定手段１１０内の光検知器の出力は、溶接法に基づく異なった要因によって変わりうる。従って、図６に示す溶接部のレーザビーム反射率の変化もまた異なるであろう。溶接方式によってレーザ反射率が異なるという問題を克服するために、溶接部を決めるための基準信号レベル（以後「溶接部決定信号レベル」と略記する）と溶接部を決めるための時間間隔（ｔｉｍｅ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）（以後「時間間隔」と略記する）ΔＴとを調整することができる。即ち、溶接部決定信号レベルと時間間隔ΔＴとを溶接方式に応じて設定すると、オン−ライン溶接部の検出を溶接方式に関係なく安定的に保証することができる。
【００４２】
再び図６を参照すると、光検知器に検出された、レーザビーム反射光の反射率の変化を指標として溶接部を検知する試みにおいて、通常の鋼板の表面で測定した光検知器の出力と溶接部の表面で測定した光検知器の出力との差がより大きくなった場合と、溶接部の光検知器に受信信号はより大きな時間間隔を有する場合とで、溶接部をより安定的に検知できる。図６において△ＩＮは鋼板１の表面で測定した反射率の偏差を示し、移動される鋼板１の表面の変動や表面の欠陥による雑音によって発生する。溶接部が測定ポイントを通過した時、光検知器の出力の変化は（△ＩＷＨ＋△ＩＷＬ）の強度を有し、△Ｔの時間間隔を有する。図６において溶接部を安定的に検出するには、以下の条件を満たさなければならない
【００４３】
【数１】
2009520984.tif 000003
【００４４】
即ち、光検知器の出力の変化の振幅（△ＩＷＨ＋△ＩＷＬ）が、鋼板の変動や表面の欠陥によって発生する雑音による反射率偏差△ＩＮより十分に大きいことが要求される。また溶接部の光検知器の出力変化の時間間隔は、一定であることが要求される。溶接部の光検知器の出力変化の時間間隔が一定であるとき、鋼板の表面の欠陥にによる光検知器の出力変化のような光検知器の誤った受信要因を取り除くことができる。なぜならば、鋼板の表面の欠陥によって光検知器の出力が変化するときは、一般的に△Ｔは一定しないからである。
【００４５】
図７及び図８は、本発明の一実施例によるオンライン検出装置で検出した溶接部のレーザ反射率の測定例を図解するグラフである。
【００４６】
図７のグラフは光検知器によるフラッシュ溶接部の検出信号の波形を図解したものであり、図８は実際の冷延工程のオン−ラインデータであって、図４ｂに示された円形スポットの直径を１ｍｍから３０ｍｍまでの範囲で増大させながら測定して収得した信号波形である。本実施例によると、レーザ円形スポットの直径が小さ過ぎる場合、溶接部を示す信号は、鋼板の表面の微細な突起や陥没によるノイズとほんど見分けることができない。一方、円形スポットが大き過ぎる場合、光検出器１１自体の出力が小さくなる。従って、スポットの直径が４ｍｍ乃至６ｍｍの範囲の時に、より好ましくは５ｍｍの時に、溶接部の信号を最も容易に識別できると理解できる。また、図示されていない他の実施例によれば、照射されるレーザビームが鋼板の表面に直線スポットを形成する場合は、直線スポットの幅が２ｍｍ乃至５ｍｍで長さが３０ｍｍ乃至５０ｍｍの時に溶接部の信号の識別を容易にできるであろう。このような直線スポットのデータは、多くの実験を通して得られ、上記の幅と長さとでレーザビーム反射光が容易に検出できることが示された。
【００４７】
図６に表したような円形スポットの最適の大きさ及び／または最適のスポットの形は溶接方式の種類によって異なりうる。この様に、最適のスポットの大きさと形状とを選んだ時は、本発明によれば、鉄鋼板冷間圧延機で現行している全ての方式の溶接の溶接部をオンラインで検出できる。
【００４８】
図７のグラフにおいて、レーザビームが鋼板１の表面から反射する場合、通常の鋼板の表面で検出される反射率信号レベルＡと溶接部で検出される反射率信号レベルＢとの間の反射率には大きな差がある。双方の反射率信号レベルを相互に比較して溶接部の位置を決める。
特に、ある点の反射率信号レベルが所定の基準信号レベル又は波型表示△ＩＷＬ以上であるとき、その特定位置を溶接部の位置と判定する
【００４９】
図９は、本発明の一実施例による鋼板溶接部オンライン検出方法を図解する工程図である。
【００５０】
図９を参照すると、移動中の鋼板１の表面に照射するのレーザビームを発生させ（Ｓ９００）、レーザビームの断面の大きさを調節する（Ｓ９０２）。ここで、レーザビームの断面の大きさを調節するＳ９０２段階を行うがどうかは選択的である。レーザビームをフォーカスレンズ１１２を用いてフォーカスし（Ｓ９０４）、移動中の鋼板１の表面に照射する（Ｓ９０６）。この際、好ましくはレーザビームを鋼板１の表面に対して垂直に照射する。
【００５１】
鋼板１の表面にレーザビームを照射すると、レーザビームは表面から反射する。反射するレーザビームを連続的に検出し（Ｓ９０８）、反射率を抽出する（Ｓ９１０）。ここで、反射するレーザレーザビームの反射率はレーザ反射光の強さの指標である。連続して抽出されるレーザビーム反射光の反射率が、ある点又は区間で所定の基準値より大きい値を示した時に、この点若しくは区間を溶接部と判定する
【００５２】
このような過程で鋼板の表面から反射するレーザビームを連続的に検出し、鋼板の溶接部に対する反射率信号と非溶接部に対する反射率信号の差を指標として溶接部の位置を検出する。
【００５３】
上記Ｓ９１２段階で、反射率信号レベルが現行の基準レベルより大きく、反射率信号幅が予め設定した範囲内に含まれるとき、該当するポイントを溶接部と判定することも出来る。ここで、実際の溶接部と、突起や凹部にって信号レベルが一瞬の鋭く上昇した状態とを識別しなければならない。
【００５４】
鋼板の溶接部オンライン検出装置及び方法では、レーザ反射率測定手段１１０を２以上備えることが出来る。この場合、いずれか一つのレーザ反射率測定手段１１０からの検出信号を用いて溶接部を検出することができ、また２以上の検出信号を組み合せることも出来る。これは鋼板の幅方向に広がる帯５５の形状を有する溶接部と局部的に形成される光沢度が高い表面欠陥を識別するためである。
局部的に高い光沢度を有する表面欠陥は形状が一定ではないため、鋼板の幅方向の２以上の位置で反射率を測定した場合、２箇所以上の欠陥から同一の検出信号を収得することはほとんどないからである。従って、より多くの反射率測定手段１１０が鋼板の幅方向に設けられれば、表面欠陥などによる誤検出を減らすことが出来る。
【００５５】
上記の図面と発明の詳細な説明は本発明の例示であり、本発明を説明するために使用されたもので、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。従って、本技術分野の通常の知識を有している者であれば、これから様々な変形及び等しい他の実施例が可能であるということが理解できる。従って、本発明の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により定められる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の１実施態様によれば、従来技術のようなスルーホールを用いなくても、高速で移動中の溶接部をオンラインで容易に検出できる。
【００５７】
また本発明の１実施態様によれば、スルーホールが必要無いため、冷間圧延製品の生産性を増大させ、異物マークの発生や板破断の問題点を容易に排除できる。
【００５８】
さらに、本発明の１実施態様によれば、鋼板にレーザビームを連続的に照射し、鋼板溶接部と非溶接部でのレーザ反射光の反射率の差を用いて溶接部の位置を検出することによって、溶接部を容易且つ正確にオンライン検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来のスルーホールを用いた鋼板溶接部検出装置を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例による鋼板溶接部オンライン検出装置を示す概略的な構成図である。
【図３】本発明による鋼板溶接部オンライン検出装置を示す詳細構成図である。
【図４】本発明の一実施例による鋼板表面にフォーカスされるレーザビームスポットの例を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施例によるフラッシュ溶接によって形成された溶接部の形状を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によるレーザ反射率測定手段による溶接部検出信号を示したグラフである。
【図７】本発明の一実施例によるオンライン検出装置で検出した溶接部のレーザ反射信号の例を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施例によるオンライン検出装置で検出した溶接部のレーザ反射信号の例を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例による鋼板の溶接部のオンライン検出方法を図解するフローチャートである。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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