(57)【要約】【課題】熱間圧延により形成される線材の表面傷を光学的に検査する際に、外部光源を用いることなくかつ圧延ライン内でその検査を実現する。【解決手段】圧延ライン１上の冷却部３と巻き取り部４との間に探傷装置１０を設置する。圧延ローラ群２および冷却部３を経て赤熱する線材ｗを直接ＣＣＤカメラ１１で撮像する。画像処理機１２が、得られた画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差に基づき線材ｗの傷の有無を検査する。線材ｗは赤熱し発光しているため、外部光源を用いずともコントラストの明瞭な画像を得ることができる。外部光源を用いないぶん、設備コストを抑えられる。圧延ライン１内で検査をおこなうため、検査ラインを別途設けることを要さず、検査ラインに移す手間および検査ラインのためのスペースを省略できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側に熱間圧延をおこなう圧延ローラ群を、下流側にカメラを、それぞれ配置した線材の圧延ラインを準備するステップと、
前記圧延ローラ群により熱間圧延された赤熱する線材を、前記カメラにより非照明下で撮像するステップと、
前記撮像により得られた線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差に基づき、線材の表面傷の有無を判定するステップと、を含む線材の探傷方法。
【請求項２】
前記線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差に基づき、線材の表面傷の有無を判定するステップは、
前記撮像により得られた線材画像の隣接する暗部領域と明部領域のコントラスト差と、表面傷がある線材の傷領域と無傷領域の撮像時のコントラスト差に基づいてあらかじめ定められた明暗閾値とを比較するサブステップと、
前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも大きい場合には線材に傷ありと判定し、前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも小さい場合には線材に傷なしと判定するサブステップと、を含む請求項１に記載の線材の探傷方法。
【請求項３】
前記線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差に基づき、線材の表面傷の有無を判定するステップは、
前記撮像により得られた線材画像の隣接する暗部領域と明部領域のコントラスト差と、表面傷がある線材の傷領域と無傷領域の撮像時のコントラスト差に基づいてあらかじめ定められた明暗閾値とを比較するサブステップと、
前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも小さい場合には線材に傷なしと判定し、前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも大きい場合にはさらに、前記撮像により得られた線材画像の暗部領域面積と、表面傷がある線材の傷領域の面積に基づいてあらかじめ定められた面積閾値とを比較するサブステップと、
前記暗部領域面積が前記面積閾値より小さい場合には線材に傷なしと判定し、前記暗部領域面積が前記面積閾値より大きい場合には線材に傷ありと判定するサブステップと、を含む請求項１に記載の線材の探傷方法。
【請求項４】
前記赤熱する線材をカメラにより撮像するステップは、
線材の外周方向に並列する複数のカメラにより、線材の外周の全周についておこなう請求項１から３のいずれかに記載の線材の探傷方法。
【請求項５】
線材の圧延ライン上で熱間圧延をおこなう圧延ローラ群の下流側に配置される線材の探傷装置であって、
前記圧延ローラ群により熱間圧延された赤熱する線材の外周全周を非照明下で撮像可能な、圧延ラインの周方向に並列する複数のＣＣＤカメラと、
前記複数のＣＣＤカメラの撮像により得られる線材画像データを入力可能な画像処理機と、を備え、
前記画像処理機は、
前記線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差、および暗部領域の面積をそれぞれ算出可能な処理手段と、
表面傷がある線材の傷領域と無傷領域の撮像時のコントラスト差に基づいてあらかじめ定められた明暗閾値、およびその傷領域の面積に基づきあらかじめ定められた面積閾値をそれぞれ記憶可能な記憶手段と、
前記処理手段により算出されたコントラスト差と前記記憶手段に記憶された明暗閾値、および前記処理手段により算出された暗部領域の面積と前記記憶手段に記憶された面積閾値をそれぞれ比較可能な比較手段と、を有する線材の探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延中の線材の表面傷を検査する探傷方法および探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
線材をはじめとする鋼材の表面傷を検査する一般的な検査方法としては、渦流探傷方法と光学的探傷方法とがある。
【０００３】
渦流探傷方法としては、特許文献1のように、検査対象となる熱間加工中の線材に磁気を印加し、線材表面の傷に伴う磁気の変化を検出して、傷部を検知する方法が知られている。
【０００４】
また、光学的探傷方法としては、特許文献２のように、主に線材圧延工程前の角形鋼材を、検査ラインに移して外部光源（ライト）でその表面を照明しながらカメラで撮像し、得られた画像に現れる明部領域と暗部領域のコントラストをもとに傷部を検知する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７６０１６６号公報
【特許文献２】特開２００３−７５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の方法では、磁気の変化を検出するために、熱間圧延中の赤熱する線材の全周に探傷装置としてのコイルを近接して配置しなければならない。
しかし、このように高温の線材に探傷装置の一部を近接させる場合には、熱対策が必要となり、探傷装置全体に要する設備コストやメインテナンス等に要するランニングコストが嵩む問題がある。また、傷を検知した箇所について再確認ができない問題もある。
【０００７】
一方、特許文献２の方法では、角形鋼材を照明する外部光源が必要となるが、光学的探傷方法において、このような外部光源を省略できるとコストが削減できるため好ましい。
また、特許文献２の方法は、比較的短尺の角形鋼材を検査する場合には移送が容易で場所を取らないため適しているが、線材のような比較的長尺のものを検査する場合には、別ラインに移すのに手間がかかり、また別ラインのための広大なスペースが必要となるため適していない。このため、光学的探傷方法においては、圧延ライン内で鋼材の表面傷を検査できることが望ましい。
【０００８】
したがって、本発明の解決すべき課題は、熱間圧延により形成される線材の表面傷を光学的に検査する際に、外部光源を用いることなくかつ圧延ライン内でその検査を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するため、発明にかかる線材の探傷方法を、上流側に熱間圧延をおこなう圧延ローラ群を下流側にカメラをそれぞれ配置した線材の圧延ラインを準備するステップと、前記圧延ローラ群により熱間圧延された赤熱する線材を前記カメラにより非照明下で撮像するステップと、前記撮像により得られた線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差（光の強度差）に基づき線材の表面傷の有無を判定するステップと、を含むものとしたのである。
【発明の効果】
【００１０】
熱間圧延工程を経た線材をその直後にカメラで撮像する場合には、線材が赤熱して発光しているため外部光源を用いずとも傷領域と無傷領域とでコントラストのはっきりした線材画像を得ることができる。そのため、外部光源を省略することができコスト削減が図られる。
【００１１】
探傷に用いるカメラを圧延ライン上に組み込んで圧延に連続して検査をおこなっているため、探傷検査のための検査ラインを別途設けることが不要となり、線材を検査ラインに移す手間、検査ラインのためのスペース、設備コストをいずれも節減することができる。
判定した箇所については、その線材画像を記録しておくと、再確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態にかかる線材の探傷装置を組み込んだ圧延ラインの概要を示す斜視図
【図２】実施形態にかかる線材の探傷装置の正面図
【図３】線材の表面傷の付いた箇所を示す図
【図４】図３に示す箇所の画像処理を模式的に示す図
【図５】傷の有無の判定基準を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１および図２に示す実施形態にかかる線材の探傷装置１０は、線材ｗの熱間圧延をおこなう圧延ライン１に組み込まれて用いられ、カメラ１１を用いた光学的方式により線材ｗの表面傷の有無を検査するものである。
【００１５】
図１に示すように、線材ｗを熱間圧延により形成する一般的な圧延ライン１は、上流側から下流側へと順に、圧延ローラ群２、冷却部３、および巻取り部４を備える。
圧延ローラ群２により熱間圧延されて高熱をもった線材ｗは、冷却部３により冷却され、最後に巻き取り部４に巻き取られる。
【００１６】
図示のように、実施形態の探傷装置１０は、圧延ライン１上の冷却部３と巻き取り部４との間に配置されている。ここで、線材ｗは冷却部３により冷却されるが、圧延ライン１上の探傷装置１０の配置箇所においても、余熱により赤熱し発光しながら流れている。
実施形態の探傷装置１０は、複数のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ１１と、このＣＣＤカメラ１１に電気的に接続され、カメラ１１が撮像した画像を処理可能な画像処理機１２と、からなる。
【００１７】
図２のように、ＣＣＤカメラ１１は、線材ｗの周方向にほぼ等間隔（９０度）をあけて４つが並列して配置されており、これらのカメラ１１により圧延ライン１を流れる赤熱する線材の全周を撮像できるようになっている。
ＣＣＤカメラ１１としては、たとえば画素数が数百万画素程度の一般的なものが用いられ、検知可能な光の波長は、可視光より長波長の光（赤外線）を含む３００〜１０００ｎｍ程度となっている。
【００１８】
一方、画像処理機１２は、ＣＣＤカメラ１１の撮像により得られた線材ｗの画像のデータを入力可能となっている。
また画像処理機１２は、処理手段、記憶手段、および比較手段を有する。
処理手段は、線材ｗの画像データから、線材表面の隣接する暗部領域と明部領域とのコントラスト差（光の強度差）を算出できるようになっている。また線材ｗの画像データから連続する暗部領域の面積（カメラの画素数）を算出できるようになっている。
記憶手段には明暗閾値および面積閾値（カメラの画素数の換算したもの）が記憶されており、比較手段はこれら閾値と上述した処理手段で算出された数値とを比較可能となっている。
【００１９】
ここで明暗閾値および面積閾値は、表面傷の付いた線材を事前にＣＣＤカメラ１１により撮像して得られたマスター画像に基づいて求められている。
たとえば、明暗閾値は、複数のマスター画像の傷領域と無傷領域とのコントラスト差の平均値に基づいて求められる。
たとえば、面積閾値は、複数のマスター画像の傷領域の面積の最小値に基づいて求められる。
【００２０】
実施形態の線材の探傷装置１０の構成は以上のようであり、次にこの探傷装置１０を用いた実施形態の線材の探傷方法を図５のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２１】
まず図５のステップＳ１で、圧延ローラ群２および冷却部３を経て圧延ライン１上の実施形態の探傷装置１０の設置箇所に流れてきた線材ｗの図３のような傷領域ｆを有する外周を、ライト等で照明することなくＣＣＤカメラ１１で直接撮像する。
線材ｗは赤熱して発光しているため、照明しなくとも傷領域ｆと無傷領域とで明暗のコントラストが明瞭に現れた画像を線材の全周について得ることができる。ここで傷領域ｆは、線材ｗの表面から窪んでいるため、撮像した際には暗部領域となる。
【００２２】
こうして得られた図４のような線材ｗの画像は、図５のステップＳ２で画像処理機１２に入力され、その処理手段により隣接する明部領域ｂと暗部領域ｄ１、ｄ２のコントラスト差が算出される。
ここで、図４は線材ｗの画像を模式的に表現したものであって、実際のＣＣＤカメラ１１の画素ｐは、この図よりもはるかに微少であることはいうまでもない。
【００２３】
つぎに図５のステップＳ３で、画像処理機１２の比較手段により、この各コントラスト差と記憶手段に記憶された明暗閾値とを比較する。
コントラスト差が明暗閾値よりも小さいとき、すなわち暗部領域ｄ１、ｄ２と明部領域ｂの明暗差があまりないときには線材に傷なしと判定する。
コントラスト差が明暗閾値よりも大きいとき、すなわち暗部領域ｄ１、ｄ２と明部領域ｂの明暗差がはっきりしているときには次のステップに移る。
【００２４】
図５のステップＳ４では、画像処理機１２の処理手段によりステップＳ３で隣接する明部領域ｂとのコントラスト差が明暗閾値よりも大きいと判定された箇所の暗部領域ｄ１、ｄ２の面積（画素ｐの数）を算出する。
【００２５】
図５のステップＳ５では、画像処理機１２の比較手段により、ステップＳ４で得られた各暗部領域ｄ１、ｄ２の面積と記憶手段に記憶された面積閾値とを比較する。
暗部領域面積が面積閾値よりも小さいとき、すなわち図４のｄ２のように暗部領域面積が微少であるときは線材ｗに傷なしと判定する。
暗部領域面積が面積閾値よりも大きいとき、すなわち図４のｄ１のように暗部領域面積が無視し得ないほど大きいときは線材ｗに傷領域ｆのような傷ありと判定する。
【００２６】
線材ｗに傷ありと判定した場合には、たとえばその時点の探傷開始からの経過時間を画像処理機１２の記憶手段に記憶させておくと、その時間と線材ｗの圧延ライン１上での送り速度から傷領域ｆの線材端部からの距離を算出可能となる。
また、その判定箇所の画像を画像処理機１２の記憶手段に記憶させておくと、あとから目視等の他の方法により傷の有無を再確認できるため、傷検知の精度がさらに向上する。
【００２７】
このような実施形態の線材の探傷方法によれば、線材ｗを照明するライト等の光源が不要であるため、設備コストを抑えることができる。
また、圧延ライン中で探傷もおこなうため、線材ｗを別の検査ラインに移し変える手間が要らず、検査ライン用のスペースや設備コストを省くことができる。
ＣＣＤカメラ１１は赤外線も検知可能であるため、赤熱が弱く人間の目では視認できないような傷も検知可能である。また、複数のＣＣＤカメラ１１により線材ｗの全周を撮像するため、検査漏れを防止することができる。
【００２８】
なお、実施形態の暗部領域の面積および面積閾値でいうところの面積という概念には、線材ｗの長さ方向の暗部領域の長さおよび傷領域の長さが含まれるものとする。
すなわち、圧延ライン１上を流れる線材ｗには、線材ｗの長さ方向に延びる細長い傷がつきやすいため、暗部領域および傷領域の幅（線材ｗの周方向の長さ）は無視して長さのみを観察すれば傷領域ｆを検知可能である。
図４においては、暗部領域ｄ１、ｄ２の面積（画素ｐの数）と暗部領域ｄ１、ｄ２の線材の長さ方向の長さ（画素ｐの数）とが等しくなるような例を挙げている。
【００２９】
また実施形態の探傷方法を簡略化して、線材画像の暗部領域と明部領域のコントラスト差のみで傷の有無を判定してもよい。
すなわち、画像処理機１２の記憶手段には明暗閾値のみを記憶しておき、処理手段により算出された隣接する明部領域ｂと暗部領域ｄ１、ｄ２のコントラスト差と明暗閾値とを比較手段で比較し、コントラスト差が明暗閾値よりも大きいときは傷ありと判定し、小さいときは傷なしと判定する。
このようにすれば、暗部領域の面積の算出や面積閾値との比較を省略できるため処理が簡略化される。ただし、実際は傷でないような微少な暗部領域を傷と誤検知しないためには、実施形態の探傷方法のほうが確実性が高い。
【００３０】
なお、探傷装置のカメラは実施形態のＣＣＤカメラ１１が好ましいがこれに限定されない。さらに、カメラの数は実施形態の４つに限定されないが線材の全周を撮像可能な数が好ましい。
また、画像処理機１２としては、画像処理専用の機器を用いてもよいし、パーソナルコンピュータなどの汎用機器を用いてもよい。
【００３１】
また、実施形態に示した探傷装置１０および探傷方法はあくまでも例示であって、これにより本発明の範囲が限定されることはない。
本発明の範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められ、特許請求の範囲に示された内容を限度として、実施形態についてのあらゆる変更が可能であり、その変更可能な形態も当然に本発明に包含されるものとする。
【符号の説明】
【００３２】
１  圧延ライン
２  圧延ローラ群
３  冷却部
４  巻き取り部
１０  線材の探傷装置
１１  ＣＣＤカメラ
１２  画像処理機
ｗ  線材
ｆ  傷領域
ｐ  画素
ｄ１、ｄ２  暗部領域
ｂ  明部領域
【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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