(57)【要約】【課題】鋼片表面性状の影響を受けることなく、また、無手入れ材もしくは手入れ材の別なく、精度の高い疵・欠陥の検出が行え、良好な視認性を有する鋼片表面疵検出装置を提供すること。【解決手段】無手入れもしくは手入れを行った鋼片表面の疵部を検出する装置において、移動する鋼片表面上の所定領域を双方向から照射する一対の照明装置を鋼片移動方向に沿って互いに対向する如く配置すると共に、該照明装置からの入射により鋼片表面で反射する照明光を鋼片表面に対しほぼ垂直方向に受光して鋼片表面状態を撮像する撮像装置を一対の照明装置間に設置したこと。【選択図】        図１
2004219358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無手入れもしくは手入れを行った鋼片表面の疵部を検出する装置において、移動する鋼片表面上の所定領域を双方向から照射する一対の照明装置を鋼片移動方向に沿って互いに対向する如く配置すると共に、該照明装置からの入射により鋼片表面で反射する照明光を鋼片表面に対しほぼ垂直方向に受光して鋼片表面状態を撮像する撮像装置を一対の照明装置間に設置したことを特徴とする鋼片の表面疵検出装置。
【請求項２】
撮像装置に、鋼片表面からの自発光を遮って照射による反射に基づく照明光のみを受光するフィルターを設けたことを特徴とする請求項１記載の鋼片の表面疵検出装置。
【請求項３】
撮像装置で撮像した鋼片表面の画像を処理する装置を有し、この画像処理装置にて画像の入出力値の比を変化させて疵部と母材部とのコントラストを強調するγ補正を施すことを特徴とする請求項１又は２記載の鋼片の表面疵検出装置。
【請求項４】
画像処理装置に、得られた鋼片表面画像を表示する画像表示装置と得られた疵位置情報に基づき研削を行う研削装置を接続し、疵検出から疵除去までをオンライン化したことを特徴とする請求項３記載の鋼片の表面疵検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラブなどの鋼片の表面疵検出装置、特に、効率的にかつ確実に疵位置を検出することができる検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、連続鋳造スラブを例にした場合、鋳造され定寸に切断されたスラブは熱間圧延工程へ送って所定の厚みに圧延されるが、そのときスラブ表面上に疵が存在すると、圧延時にそれが原因で欠陥として残って鋼板品質を損なうため、圧延前のスラブ精整工程おいて表面疵を取り除く必要がある。鋳造スラブは無手入れの状態で、もしくはホットスカーファーなどで全面溶削されて精整工程に送られてくるが、その表面にはピンホールや割れなどの線状疵、或いは溶削が原因の虎刈り状の欠陥が存在する場合がある。このようなスラブ表面上の疵や欠陥は、熱間圧延前にグラインダー研削等によって除去する必要がある。
【０００３】
スラブ表面の疵部や欠陥の除去を確実かつ正確に行うには、当該疵部及び欠陥を研削前に精度良く検出してその位置情報を研削部に送る必要がある。このため従来においてもスラブ表面をカメラなどの撮像装置で撮影して画像を得ると共に、その画像に基づき疵・欠陥位置を精度良く検出してその位置情報を研削装置へ送って自動或いは手動で疵・欠陥除去を行っていた。
例えば、特開２０００−２６６５１６号公報においては、スラブ端部の未溶削部長さの検出手段であるが、スラブの表裏面に対し照明器及びラインカメラを配置して、これらによりスラブ表面を撮影しその画像データを画像処理装置に送って未溶削部の位置と長さを算出し、それを下工程の自動研削機に転送して研削する例が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の疵検出装置においては、スラブ表面の撮影に際しては、１台の照明装置を下流側から上流側に向けて斜めに配置してその照明光を角度をつけてスラブ上に照射し、その反射光を上流側から下流側に向けて斜めに配置したカメラで捉えて表面画像を得ていた。このような１台の照明装置による片方向照明では、図５（ａ）に示すように、表面凸部による陰影Ｓが生じて疵部との識別が困難になったり、図５（ｂ）の如く照明装置の指向角度に合わせた角度にカメラを設置した場合（正反射に合わせる）、特に無手入れ材の場合、散乱成分がそのまま取り込まれ画像が暗くなって検出精度が低下する。また、スラブの上反り下反りにより反射方向が異なって画像明暗が生じ、やはり検出精度を低下させる問題がある。さらに、この従来の疵検出装置では、自動研削機にデータを転送して研削するとしているが、実際にはこれはオンラインで研削を行うという意味ではなく、オフラインの研削機にデータを送って研削を行っているのが現状である。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、鋼片表面性状の影響を受けることなく、また、無手入れ材もしくは手入れ材の別なく、精度の高い疵・欠陥（以下、単に疵部と総称する）の検出が行え、良好な視認性を有する鋼片表面疵検出装置を提供することを目的とする。また、他の目的としては、疵検出から疵除去までをオンライン化することが可能な疵検出装置を提供するである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は次の通りである。
（１）  無手入れもしくは手入れを行った鋼片表面の疵部を検出する装置において、移動する鋼片表面上の所定領域を双方向から照射する一対の照明装置を鋼片移動方向に沿って互いに対向する如く配置すると共に、該照明装置からの入射により鋼片表面で反射する照明光を鋼片表面に対しほぼ垂直方向に受光して鋼片表面状態を撮像する撮像装置を一対の照明装置間に設置したことを特徴とする鋼片の表面疵検出装置。
（２）  撮像装置に、鋼片表面からの自発光を遮って照射による反射に基づく照明光のみを受光するフィルターを設けたことを特徴とする（１）記載の鋼片の表面疵検出装置。
（３）  撮像装置で撮像した鋼片表面の画像を処理する装置を有し、この画像処理装置にて画像の入出力値の比を変化させて疵部と母材部とのコントラストを強調するγ補正を施すことを特徴とする（１）又は（２）記載の鋼片の表面疵検出装置。
（４）  画像処理装置に、得られた鋼片表面画像を表示する画像表示装置と得られた疵位置情報に基づき研削を行う研削装置を接続し、疵検出から疵除去までをオンライン化したことを特徴とする（３）記載の鋼片の表面疵検出装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態例に基づいて説明するが、図示の例では連続鋳造スラブを対象材として挙げているが、本発明はこれに限らずビレット、ブルームさらには分塊工程を経た鋼片についても十分適用可能である。
図１は本発明に係る疵検出装置の具体例を示すもので、１は矢印方向にローラテーブルなどにより一定速度で搬送されるスラブ、２ａ，２ｂは該スラブ１の上方にて進行方向に沿って間隔を置いて配置された一対の照明装置、３は該照明装置２ａと２ｂとの間に設置した撮像装置、例えばＣＣＤカメラであり、４はスラブ１をまたぐように配置され、照明装置及び撮像装置などを保持する架台である。該架台４はその上に設定する各種機器を熱などから防護するため必要箇所以外は遮蔽構造としている。
【０００８】
一対の照明装置２ａ、２ｂは、その照明光がスラブ１の幅方向を一定範囲にわたって帯状に可視光を照射するものであり、それぞれの照射方向はスラブ表面上のほぼ同一の領域を指向するように、すなわち、互いに照射位置を挟んで対称の状態でスラブ１の表面を角度を付けて照射している。また、ＣＣＤカメラ３は一対の照明装置２ａ、２ｂの照射光が集束するスラブ１の表面位置（領域）の直上に設置されており、スラブ１の面に対して垂直な状態でスラブ表面を撮影する。図示の例では、ＣＣＤカメラ３は２台スラブ幅方向に沿って配置されており、予定される最大のスラブ幅（大体２２００ｍｍ）であっても、その幅全体を同一ライン上で撮像可能としている。勿論、カメラは２台に限ることなく、１台であっても、また、３台以上であっても差し支えないが、複数台の場合にはそれぞれが同期して同一幅ラインを撮像し得るようにすることが必要である。
【０００９】
図２は本発明の原理を説明する図であり、（ａ）に示す如く、一対の照明装置２ａ、２ｂからの照明光によりスラブ１表面の疵部５で陰影をつくり、これをＣＣＤカメラ３で撮像してその画像の濃淡で疵部か否かを見分ける。虎刈り部は表面性状の違いにより濃淡が発生するので、欠陥と認識することができる。また、被検査材のスラブは常温から９００℃程度にわたる鋼材であるため、撮像装置（カメラ）は温度の影響を受けずに検査することができるように、ＣＣＤカメラ３の前にフィルター６を取り付けてスラブ１からの自発光を遮り、反射する照明光のみ受光する。これによってより視認性が向上する。
【００１０】
また、図２（ｂ）のようなスラブ表面に欠陥でない凸部７が存在しても、本発明の双方向照明光により陰影が生じないため疵部と誤認識しない。また、双方向照明は、反射光が重畳されるため、鉛直方向に設置したカメラにより明暗差が緩和されるとともに、反りが発生しても片側の反射方向の変化を別側が補うため影響は緩和される。さらに、双方向照明はスラブ自体の振動の影響も少ない。従って、本発明では、手入れを行わない無手入れ材及び全面溶削などを行った手入れ材の別なく、良好な疵検出作業を行うことができる。
なお、照明装置のスラブに対する照明光の照射角度は、疵部を陰影をつけて照射するために鉛直線に対し大体３０°〜４０°の範囲とすることが好ましい。
【００１１】
図３は、本発明に係る疵検出装置にて得られたスラブ表面の画像に基づいて実際に実施するスラブ精整作業の具体例を示すものである。図において、８はＣＣＤカメラ３から送られてくるスラブ表面の連続的画像を取り込んで、この画像を最適な状態に加工処理したり、記憶して画像データを蓄積したりする画像制御部であり、通常のコンピュータが用いられる。９は前記画像制御部８で画像処理されたスラブの表面画像を表示するＣＲＴモニターのごとき表示装置、１０は前記画像制御部８にて得られた疵位置情報に基づいて研削を行う研削装置である。前記表示装置９ではオペレータが表示画像を見ながら疵位置を画面上で指示し、これを疵位置情報として例えばプロセスコンピュータを経由させて研削装置１０へ制御指令を送り、そこで指定された位置のスラブ表面疵部のオンライン研削が行われる。
【００１２】
本発明においては、上述の如く、双方向照明と鉛直方向撮像の手段により、また必要な画像処理によって、できるだけ視認性の良好な状態でスラブの表面画像を表示装置上に再現させることができるので、表示画面において得た正確な疵情報を下工程の研削手段に送ることが可能となり、高精度の疵除去操作がオンラインでかつ自動で実施し得ることになる。
【００１３】
上記の操作をより具体的に言えば、照明装置からの光がスラブに照射され、その反射光がＣＣＤカメラにはいって電気信号に変換され、該カメラからの画像信号はＡ−Ｄ変換されて例えば画像メモリに記憶される。画像処理・制御部にはコンピュータが用いられるが、ここで画像メモリから転送されるスラブ表面の画像データは、２値化処理などの画像処理が施され、疵部の視認性の向上が図られる。特に、本発明においては、コントラスト（母材と疵部の）及び明るさに関して、より一層の改善を行うために、γ補正を適用することが望ましい。
通常行われているγ補正は、図４（ａ）に示す曲線のように、撮像装置からの画像入力値Ｘと出力値Ｙの関係を、Ｙ＝（Ｘ）１／γとしていたが、この補正では入力値の小さいとき（暗い部分）に比較的高い出力値にして明るくすることになり、実際の疵部も明るくなって母材部との濃淡が判然としない場合が考えられた。このため、本発明では図４（ｂ）に示すごとく、最初の０から一定値（図ではａ）まではＹ＝Ｘとして、暗い所は暗く、明るい所は明るく見えるようにし、疵部と母材部のコントラストを明確にし、Ｘ≧ａになったときに、通常のγ補正Ｙ＝（Ｘ）１／γに戻すようにしている。
【００１４】
なお、図示した実施形態では、スラブ表面の片面だけを対象とした疵検出機構を示したが、スラブの裏面側にも同様な疵検出機構を設置して、スラブ表裏面の疵情報をまとめて得ることにより、これを疵除去機構に送って両面の研削を行うこともできる。また、疵検出機構及び研削機構の後位に、スラブの反転装置を設けておき、一面側の疵検出・疵除去を終了したスラブを１８０°反転させて、未処理の他面側を表側にしてから、再度同様な疵検出機構及び研削機構を用いて疵検出・疵除去を行うこともできる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明した本発明に係る疵検出装置によれば、鋼片の表面における疵部を正確に画像として得ることが可能となり、これによって精度の高い疵部除去作業を自動で行うことができ、結果として表面欠陥の削減に大きく寄与し、高品質の製品を提供することができた。また、本発明ではフィルター設置やγ補正などにより、一層の視認性向上を図ることもできた。また、必要の応じて後工程の研削機とのオンライン化を計ることも可能で、その工業的な価値は非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る疵検出装置の実施形態例を示す全体概要図である。
【図２】本発明の原理を説明する図で、（ａ）はスラブ表面の疵部を対象とする場合、（ｂ）はスラブ表面の欠陥でない凸部を対象とする場合を示す。
【図３】本発明の疵検出装置を組み込んだスラブ精整設備の概要を示す図である。
【図４】視認性向上のためのγ補正の態様を示すもので、（ａ）が従来からのγ補正、（ｂ）が本発明で採用するγ補正の態様である。
【図５】従来の１方向照明装置によるスラブ表面凸部の陰影状況（ａ）と、無手入れ材の散乱状況を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１    スラブ                      ２ａ、２ｂ    照明装置
３    ＣＣＤカメラ                ４    架台
５    疵部                        ６    フィルタ
７    凸部                        ８    画像制御部
９    表示装置                    １０    研削装置
【図１】
2004219358.tif 000003
【図２】
2004219358.tif 000004
【図３】
2004219358.tif 000005
【図４】
2004219358.tif 000006
【図５】
2004219358.tif 000007