(57)【要約】【課題】  鋼材の角部およびその周辺部の表面疵を、精度よく検出できる鋼材の表面疵検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】  鋼材Ｗの角部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を介して隣合う二側面部に別個の照明具１１，１２により光を照射して、照明具１１，１２による鋼材上の各照射範囲の一部が鋼材の前記角部において相互に重なり合う照射状態とし、前記角部に対向して配置した撮像装置１３により照明具１１，１２による照射範囲内の角部表面部を撮像し、得られた撮像画像に基いて前記角部表面部の疵を検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の角部を介して隣合う二側面部に別個の照明具により光を照射して、各照明具による鋼材上の各照射範囲の一部が鋼材の前記角部において相互に重なり合う照射状態とし、前記角部に対向して配置した撮像装置により前記照明具による照射範囲内の角部表面部を撮像し、得られた撮像画像に基いて前記角部表面部の疵を検出することを特徴とする鋼材の表面疵検査方法。
【請求項２】
鋼材の角部を介して隣合う二側面部に向ってそれぞれ光を照射する別個の照明具からなり、これら各照明具による鋼材上の各照射範囲の一部が鋼材の前記角部において相互に重なり合う照射状態が得られる位置に配設された照明具と、
前記角部に対向して配設され前記照明具による照射範囲内の角部表面部を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像した画像を処理して前記角部表面部の疵を検出する画像処理装置とを、
具備したことを特徴とする鋼材の表面疵検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は鋼材の表面疵、詳しくは角形断面を有する鋼材の角部およびその周辺部に生じた表面疵の有無を検査する検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブルームやビレットなどの角形断面を有する鋼材（鋼片）は、その製造工程である粗圧延時に、その角部にピンホールや割れなどの表面疵を生じることがある。この表面疵の有無およびその発生部位の検査は、一般に粗圧延工程後の搬送中の鋼材に対しておこなわれるので、目視検査は疵の見逃しの点で問題があり、この見逃しがなく精度良く疵の検査をおこなうために、光学式検査による検査方法や検査装置についての提案がされている。
【０００３】
この光学式検査装置として、たとえば特許文献１には、試料のエッジをなす二面の各々のエッジ近傍に平行にライン状の光線を照射して、試料上の２本の照射光線を撮像してその輝度変化からエッジ部の傷を検出する検査装置が提案されている。
【０００４】
しかしこの検査装置により検出可能な傷は、エッジ（角部における稜線）を含む極めて狭い範囲（特許文献１の例示によると巾６０μｍ）付近の傷であるので、角部が丸味を帯びていることが多いブルームやビレットの場合、その稜線から外れた位置にある角部内の傷の検出が困難であり、また稜線付近の傷も搬送時の蛇行などにより稜線が検出範囲から外れてしまうと検出不可能となるなどの問題点を有するものである。
【０００５】
これに対して出願人の提案に係る特許文献２に記載の光学式探傷方法は、圧延材の角部の直上位置に配設した光源により圧延材角部周辺を照射し、その照射部を撮像してその撮像画像に基いて表面傷を検出する方法であるので、角部の稜線近傍以外の表面疵も検出できるものである。
【０００６】
しかし図１３に示すように、ブルームやビレットなどの鋼材Ｗの角部Ｃの断面は、正確な部分円形ではなく局部的な浅い凹部３２や、平面状の側面Ｐとの境界部付近に生じる折曲部３３などを有することが多いものであるところ、上記の特許文献２の方法による場合は、角部Ｃの稜線ｍ、従って二つの側面Ｐ，Ｐの交線ｎの直上部に配置されこれらの各線と交差する光軸４０を有する図示しない光源により照射された鋼材表面の輝度は、図における撮像範囲Ｌの中央部から両端部に至るに従って低輝度となるため、上記の凹部３２や折曲部３３が、ピンホールや割れなどの疵３１と同様な表面疵として誤検出されてしまい、表面疵の検出精度が低下するという新たな問題点を生じることになる。
【特許文献１】特開平１１−１０８６３９号公報
【特許文献２】特開２００３−７５３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は上記の点にかんがみてなされたもので、鋼材の角部およびその周辺部の表面疵を、精度よく検出できる鋼材の表面疵検査方法および検査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】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の鋼材の表面疵検査方法は、鋼材の角部を介して隣合う二側面部に別個の照明具により光を照射して、各照明具による鋼材上の各照射範囲の一部が鋼材の前記角部において相互に重なり合う照射状態とし、前記角部に対向して配置した撮像装置により前記照明具による照射範囲内の角部表面部を撮像し、得られた撮像画像に基いて前記角部表面部の疵を検出することを特徴とする。
【０００９】
またこの発明の鋼材の表面疵検査装置は、鋼材の角部を介して隣合う二側面部に向ってそれぞれ光を照射する別個の照明具からなり、これら各照明具による鋼材上の各照射範囲の一部が鋼材の前記角部において相互に重なり合う照射状態が得られる位置に配設された照明具と、前記角部に対向して配設され前記照明具による照射範囲内の角部表面部を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像した画像を処理して前記角部表面部の疵を検出する画像処理装置とを、具備したことを特徴とする。
【００１０】
この発明において鋼材の「角部表面部」とは、鋼材の角部と、この角部を介して隣合う二側面の角部近傍部の両方を含むものとする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、鋼材の角部を介して隣合う二側面部に別個の照明具により光を照射することにより、角部と各側面との輝度差が低減化されるので、各側面およびこれに続く角部の縁部付近に発生する浅い凹部や折曲部などが深い表面疵として誤検出されることがなくなり、鋼材の角部およびその周辺部の表面疵を精度よく検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１〜図６に示す一例により、この発明の実施の形態を説明する。図１〜図３において、Ｗは検査対象である圧延後のビレットからなる鋼材で、図示しない搬送手段により長手方向（図２および図３に示す矢印Ｙ方向）に搬送され、この搬送中の鋼材Ｗの角部表面部（角部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とこれらの角部を介して隣合う二側面の角部近傍部）のピンホールや割れなどの表面疵の有無が、表面疵検査装置１により検査される。
【００１３】
表面疵検査装置１は、鋼材Ｗの各角部Ｃ１〜Ｃ４に対応して設けた探傷部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、これらの探傷部（探傷部１０と総称する。）による撮像画像を画像処理して表面疵の有無を判定する画像処理装置２０とを、主要構成部とするものである。探傷部１０Ａ〜１０Ｄは同一構成を有するので、以下探傷部１０Ａについて説明すると、１１は出射口を鋼材Ｗの一方の側面Ｐ１に向けて配置したライン状ライトガイドからなる照明具で、その光軸１１ａは側面Ｐ１に直交し、光ファイバ束１１ｂを介して、図示しない光源部に接続されている。また１２は出射口を鋼材Ｗの他方の側面Ｐ２に向けて配置したライン状ライトガイドからなる照明具で、その光軸１２ａは側面Ｐ２に直交し、光ファイバ束１２ｂを介して、図示しない光源部に接続されている。
【００１４】
そして図３に示すように、これら両照明具１１，１２による鋼材Ｗ上の、鋼材長手方向に直交する帯状の照射範囲１１ｃ，１２ｃの一部が、鋼材Ｗの角部Ｃ１において相互に重なり合うように、各照射具１１，１２は図示しない保持具により位置決め・保持されている。
【００１５】
一方１３は鋼材Ｗの角部Ｃ１に対向して配置した撮像装置で、この例ではラインセンサをそなえたＣＣＤカメラからなり、その受光軸１３ａは角部Ｃ１の稜線ｍ部（図４にも図示あり）を通り、且つ稜線ｍに直交している。そしてこの撮像装置１３は、図３に示すように、鋼材Ｗ上の前記照明具１１，１２による照射範囲１１ｃ，１２ｃ内の角部表面部において、所定の検査範囲Ｌのライン状領域１４を所定の短時間（たとえば１ミリ秒）間隔で撮像するものであり、得られた撮像画像は、画像処理装置２０により画像処理して、表面疵の有無を判定する。
【００１６】
前述の通り、探傷部１０Ｂ〜１０Ｄも探傷部１０Ａと同一構成を有し、その配設位置，従って各光軸１１ａ，１２ａおよび受光軸１３ａの交差対象部が探傷部１０Ａと異なるだけなので、図１に同一部分に同一符号を付して図示し、その詳細な説明は省略する。そして探傷部１０Ｂ〜１０Ｄにより得られた角部Ｃ２〜Ｃ４の角部表面部の撮像画像も、画像処理装置２０により画像処理される。
【００１７】
画像処理装置２０は、各撮像装置１３の撮像画像である検査範囲Ｌの１ライン分の輝度レベルに対応する出力信号を、Ａ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換する１ラインデータＡ／Ｄ変換処理部２１と、この１ラインのデジタルデータをハイパスフィルタ（またはバンドパスフィルタ）処理することにより疵信号のような急峻な変化のみを抽出するフィルタ処理部２２と、このフィルタ処理された信号を予め設定したしきい値で判定することにより疵を検出する判定処理部２３とからなり、その処理波形例については、実施例の項で説明する。そして画像処理装置２０による判定結果は、図示しないＣＲＴディスプレイなどの出力装置に出力され、常法により疵発生部の位置などの情報が表示される。
【００１８】
上記の表面疵検査装置１により、長手方向に移動中の鋼材Ｗの各角部Ｃ１〜Ｃ４の角部表面部の表面疵の検査をおこなうには、たとえば鋼材Ｗの角部Ｃ１に対応する探傷部１０Ａにおいては、角部Ｃ１を介して隣合う二側面Ｐ１，Ｐ２に対してそれぞれ照明具１１，１２で光を照射することにより、前述した図３に示すように、各照明具１１，１２の照射範囲１１ｃ，１２ｃが角部Ｃ１において相互に重なり合う照射状態となり、各側面Ｐ１，Ｐ２が各照明具１１，１２よりそれぞれ直交する光束により照明されて輝度が上昇するのに対し、角部Ｃ１は湾曲面ないし傾斜面状を呈しているので、両照明具１１，１２からの光束は角部表面に傾斜状に照射されるため、両照明具１１，１２により照射されてもその表面輝度は過度に高輝度となることはなく、角部Ｃ１とそれに続く側面Ｐ１，Ｐ２の輝度差は低減化される。
【００１９】
そしてこの照明具１１，１２による鋼材Ｗ表面の照射範囲内の角部表面部を撮像装置１３により撮像して画像処理装置２０により画像処理することにより、従来のような各側面Ｐ１，Ｐ２およびこれに続く角部Ｃ１の縁部付近が低輝度であることによりこれらの部分の表面の浅い凹部や折曲部がピンホールや割れなどと同様な深い表面疵として検出されるという誤検出事故が一掃され、表面疵の検出精度が向上するのである。
【００２０】
また以上は角部Ｃ１について説明したが、他の角部Ｃ２〜Ｃ４についても、探傷部１０Ｂ〜１０Ｄによる光の照射および撮像ならびに画像処理装置２０による画像処理によって、角部Ｃ１と同様に検出精度の高い表面疵の検査をおこなうことができるのである。
【実施例】
【００２１】
〔実施例〕  次に上記構成の疵検査装置１を用いて、断面１５０mm角×長さ４ｍの鋼材Ｗを速度３０ｍ／分で搬送しつつ撮像装置１３により毎秒１０００回の撮像をおこない、表面疵の検査をおこなった実施例を示す。この鋼材Ｗは、予め目視検査をおこなったところ、角部Ｃ１に図４に示すように稜線ｍ付近にピンホール状の疵３１を有するとともに、この疵３１に近い角部Ｃ１と側面Ｐ１の境界部付近に、有害な疵ではない浅い凹部３２を有するものであり、この疵３１発生部付近を撮像装置１３とは別のエリアセンサをそなえたＣＣＤカメラで撮像した写真は図５（ａ）の通りであり、その疵３１付近の検査範囲Ｌのライン状領域１４（図３参照）での表面輝度は、同図（ｂ）の通りであった。
【００２２】
この鋼材Ｗの表面疵の検査をおこなったところ、上記の疵３１が１個検出された。この疵検出は、画像処理装置２０において、撮像装置１３の出力する図６（ａ）に示す１ライン分の出力信号（前記図５（ｂ）の輝度曲線に相当する）を、１ラインデータＡ／Ｄ変換処理部２１によりデジタルデータに変換し、これをフィルタ処理部２２によりハイパスフィルタ処理して図６（ｂ）に示す処理曲線とし、これを判定処理部２３により、しきい値Ｔで判定して図６（ｃ）に示す１個の疵ありとする判定結果を得たことによる。
【００２３】
この例では、側面Ｐ１，Ｐ２の輝度が、後述する比較例より高いので、凹部３２は疵として誤検出されることはなく、疵３１のみが正確に検出されている。
【００２４】
〔比較例〕  次に比較例として、上記実施例で用いたのと同じ鋼材Ｗに対して、上記装置の探傷部１０Ａの照明具１１，１２のかわりに、図７および図８に示すように、角部Ｃ１の直上部に１個の照明具１１を、その光軸を稜線ｍにほぼ直交させる形で配置し、角部Ｃ１の輝度が実施例と同輝度となるように照度を調節した状態とし、他の機器構成は実施例と同じ装置を用いて、表面疵の検査をおこなった。このときの角部Ｃ１の、図５に対応する実施例と同じ疵３１発生部付近の写真は図９（ａ）の通りであり、検査範囲のライン状領域での表面輝度は図９（ｂ）の通りであった。
【００２５】
この鋼材Ｗの表面疵の検査をおこなったところ、上記の疵３１の他に、凹部３２が疵として検出された。この疵検出は、画像処理装置２０において、図１０（ａ）に示す撮像装置１３の１ライン分の出力信号を、１ラインデータＡ／Ｄ変換処理部２１によりデジタルデータに変換し、これをフィルタ処理部２２によりハイパスフィルタ処理した図１０（ｂ）の処理曲線を、判定処理部２３によりしきい値Ｔで判定して図１０（ｃ）に示す２個の疵ありとする判定結果を得たことによる。
【００２６】
この比較例では、光照射状態において角部Ｃ１に比べて側面Ｐ１，Ｐ２部の輝度が低いため、凹部３２が疵３１部と同程度の低輝度部として撮像され、疵と誤検出されたものである。
【００２７】
この発明は上記の例に限定されるものではなく、たとえば照明具１１，１２としてはライトガイド以外の形式のものを用いてもよく、また撮像装置１３としてはエリアセンサをそなえたＣＣＤカメラなどを用いてもよく、画像処理装置２０としては、たとえば、フィルタ処理をＤＳＰ（Digital Signal Processor）のようなハードウェアで実現するものや、ソフトウェア上で実現するものなど、上記以外の画像処理をおこなう装置を用いてもよい。またライトガイド式の照明具を用いる場合でも、たとえば図１１および図１２に示すように（角部Ｃ１部のみを図示してあるが、他の角部も同様とする）、照明具１１の光軸１１ａおよび照明具１２の光軸１２ａが、側面Ｐ１および側面Ｐ２に対して直交ではなく傾斜状に交わるように、各照明具１１，１２を配設してもよく、さらにひとつの側面あたり複数個の照明具を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態の一例を示す鋼材の表面疵検査装置の構成説明図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ拡大側面図である。
【図３】図１の矢視Ｂ−Ｂ拡大側面図である。
【図４】図１における鋼材Ｗの角部Ｃ１部分の拡大断面図である。
【図５】図１の表面疵検査装置による実施例を示す図であって、（ａ）は鋼材の角部の写真図、（ｂ）はこの角部の輝度線図である。
【図６】図５の鋼材の角部の検査時における画像の処理説明図である。
【図７】表面疵検査の比較例を示す表面疵検査装置の要部構成説明図である。
【図８】図７の矢視Ｃ−Ｃ側面図である。
【図９】図７の表面疵検査装置による比較例を示す図５相当図である。
【図１０】図９の鋼材の角部の検査時における画像の処理説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態の他の例を示す表面疵検査装置の要部構成説明図である。
【図１２】図１１の矢視Ｄ−Ｄ側面図である。
【図１３】従来の表面疵検査方法の例を示す図４相当図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…表面疵検査装置、１１…照明具、１１ｃ…照明範囲、１２…照明具、１２ｃ…照明範囲、１３…撮像装置、１４…ライン状領域、２０…画像処理装置、２３…判定処理部、Ｃ１…角部、Ｃ２…角部、Ｃ３…角部、Ｃ４…角部、Ｐ１…側面、Ｐ２…側面、Ｐ３…側面、Ｐ４…側面。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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