(57)【要約】【課題】  丸棒の外周面の疵や汚れ等を検出すると共に、その種類を判別することが可能な丸棒検査装置を提供することにある。【解決手段】  パイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査する丸棒検査装置において、丸棒の軸の方向から、軸から所定の仰角を有して丸棒の外周面の検査点にレーザ光を照射するレーザ光源と、丸棒の検査点で反射した反射レーザ光を受光する受光センサとを備え、反射レーザ光を受光センサで受光し、受光した光の状態から外周面を検査することを特徴とする。【選択図】図１
2012112654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査する丸棒検査装置において、
該丸棒の軸の方向から、該軸から所定の仰角を有して該丸棒の該外周面の検査点にレーザ光を照射するレーザ光源と、
該丸棒の検査点で反射した反射レーザ光を受光する受光センサとを備え、
該反射レーザ光を該受光センサで受光し、該受光した光の状態から該外周面を検査することを特徴とする丸棒検査装置。
【請求項２】
前記丸棒の軸と前記レーザ光源との仰角が、５度〜４５度であることを特徴とする請求項１記載の丸棒検査装置。
【請求項３】
前記受光センサが、前記丸棒の軸と前記レーザ光源との仰角と同じ角度の仰角で、該丸棒の検査点で反射した反射レーザ光を受光し、
該受光センサとは異なる別の受光センサを少なくとも１つ備え、該異なる別の受光センサが該仰角とは異なる角度の仰角で該反射レーザ光を受光することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の丸棒検査装置。
【請求項４】
前記受光センサと前記異なる別の受光センサのそれぞれの仰角の差が、５度〜１０度であることを特徴とする請求項３記載の丸棒検査装置。
【請求項５】
前記受光センサ又は及び前記異なる別の受光センサが、前記丸棒の周方向に複数個配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の丸棒検査装置。
【請求項６】
前記受光センサ及び前記異なる別の受光センサの受光光量の差により、前記丸棒の外周面の疵や汚れ等を判別することを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の丸棒検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査する丸棒検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧延等により製造された長尺の鋼材等の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検査が行われている。この丸棒検査装置としては、例えば、特許文献１に示すようなものがある。特許文献１の丸棒検査装置では、丸棒を磁化し、丸棒が磁化されることにより丸棒の表面に存在する疵に磁極が生じ、この疵に粉末を付着させ、この粉末の付着の程度により、疵の程度を判定している。具体的には、粉末が表面疵の形状が反映された模様を呈し、その模様をＣＣＤ素子等のイメージセンサで測定し、画像処理に準じる方法で模様を解析し、疵の程度を判定している。
【０００３】
従来の丸棒検査装置では、丸棒を磁化したり画像処理を掛けたりと装置が複雑で高価で、磁化できない丸棒を検査できないという課題があり、本願発明者は、この課題を解決する方法として、特許文献２に示す丸棒検査装置を発明した。
【０００４】
この特許文献２に示す丸棒検査装置は、丸棒の軸に略垂直に外周面に光を照射する光源と、丸棒の軸断面視で、丸棒の軸における光源の入射方向とのなす角度が９０度を超え１８０度未満になるように設けられた受光センサとを備え、光源からの光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３４１７７号公報
【特許文献２】特開２００８−１８５３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の検査装置では、より微細な疵や汚れ等の表面欠陥を検出することは困難であった。また、表面欠陥の種類を特定することも困難であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、丸棒の外周面の疵や汚れ等を検出すると共に、その種類を判別することが可能な丸棒検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の丸棒検査装置は、丸棒の軸の方向から、軸から所定の仰角を有して丸棒の外周面の検査点にレーザ光を照射するレーザ光源と、丸棒の検査点で反射した反射レーザ光を受光する受光センサとを備え、反射レーザ光を受光センサで受光し、受光した光の状態から外周面を検査することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の丸棒検査装置は、丸棒の軸とレーザ光源との仰角が、５度〜４５度であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の丸棒検査装置は、受光センサが、丸棒の軸とレーザ光源との仰角と同じ角度の仰角で、丸棒の検査点で反射した反射レーザ光を受光し、受光センサとは異なる別の受光センサを少なくとも１つ備え、異なる別の受光センサが該仰角とは異なる角度の仰角で反射レーザ光を受光することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の丸棒検査装置は、受光センサと異なる別の受光センサのそれぞれの仰角の差が、５度〜１０度であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の丸棒検査装置は、受光センサ又は及び異なる別の受光センサが、丸棒の周方向に複数個配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の丸棒検査装置は、受光センサ及び異なる別の受光センサの受光光量の差により、丸棒の外周面の疵や汚れ等を判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、丸棒の軸の方向から、軸から所定の仰角を有して丸棒の外周面の検査点にレーザ光を照射するレーザ光源と、丸棒の検査点で反射した反射レーザ光を受光する受光センサとを備え、反射レーザ光を受光センサで受光し、受光した光の状態から外周面を検査することにより、丸棒の外周面の疵や汚れ等を検出すると共に、その種類を判別することか可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る丸棒検査装置の構造の一例を示す説明図である。
【図２】同丸棒検査装置の動作を説明する説明図である。
【図３】同丸棒検査装置の他の構造を示す構成図である。
【図４】同丸棒検査装置のさらに他の構造を示す説明図である。
【図５】同丸棒検査装置の受光センサの波形（正常品）を示すグラフである。
【図６】同丸棒検査装置の受光センサの波形（母材キズ残り）を示すグラフである。
【図７】同丸棒検査装置の受光センサの波形（螺旋傷）を示すグラフである。
【図８】同丸棒検査装置の受光センサの波形（母材肌残り）を示すグラフである。
【図９】同丸棒検査装置の受光センサの波形（ダイヤ目）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係る丸棒検査装置の構造の一例を示す説明図である。図２は、同丸棒検査装置の動作を説明する説明図である。図３は、同丸棒検査装置の他の構造を示す構成図である。図４は、同丸棒検査装置のさらに他の構造を示す説明図である。図５は、同丸棒検査装置の受光センサの波形（正常品）を示すグラフである。図６は、同丸棒検査装置の受光センサの波形（母材キズ残り）を示すグラフである。図７は、同丸棒検査装置の受光センサの波形（螺旋傷）を示すグラフである。図８は、同丸棒検査装置の受光センサの波形（母材肌残り）を示すグラフである。図９は、同丸棒検査装置の受光センサの波形（ダイヤ目）を示すグラフである。
【００１７】
図における丸棒検査装置１は、パイプ形状を含む丸棒Ｗの外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査し、疵や汚れ等の表面欠陥の有無を判断するための装置である。丸棒検査装置１は、丸棒Ｗの外周面に向かってレーザ光Ｌを照射するレーザ光源１０、レーザ光源１０のレーザ光Ｌが丸棒Ｗの外周面の検査点Ｐで反射した反射レーザ光Ｃを受光する受光センサ２０を備えている。
【００１８】
レーザ光源１０は、電源１２から電力の供給を受けてレーザ光Ｌを発射するもので、波長が３００ｎｍ〜７００ｎｍで、より具体的には、赤色レーザ（中心波長：赤色（６５０ｎｍ））、緑色レーザ（中心波長：緑色（５３２ｎｍ））、バイオレットレーザ（中心波長：青紫（４０５ｎｍ））、青色レーザ（中心波長：青色（３７５ｎｍ））等である。レーザ光源１０は、丸棒Ｗの軸の方向から、軸から所定の仰角θａを有して丸棒Ｗの外周面の検査点Ｐにレーザ光Ｌを照射する。レーザ光Ｌの丸棒Ｗの軸となす仰角θａは、５度〜４５度である。仰角θａは、丸棒Ｗの材質・太さや外周面の状況、検出したい傷の種類や大きさにより適宜定めるようにする。尚、検査可能な丸棒Ｗは、レーザ光Ｌが反射可能な材質で、太さは直径数μｍの物から検査可能である。
【００１９】
受光センサ２０は、丸棒Ｗの検査点Ｐで反射した反射レーザ光Ｃを受光するもので、例えば、受光した光量を出力するフォトダイオードである。受光センサ２０は、反射レーザ光Ｃを最も正確に受光できる位置、すなわち、レーザ光源１０と同じ丸棒Ｗに対する周方向の位置で、且つ、丸棒Ｗの軸とレーザ光源Ｌとの仰角θａと同じ角度の仰角θａ’で検査点Ｐに向かっている。受光センサ２０は、データ解析部２２に接続されている。データ解析部２２は、受光センサ２０の値から、丸棒Ｗの検査点Ｐに疵や汚れ等の表面欠陥がないかどうかの判断を行う。
【００２０】
このように構成された丸棒検査装置１によって、後述する疵や汚れ等の表面欠陥が検出できるが、他の構成も可能であることから、他の構成についてもここで説明する。図３に示す丸棒検査装置２は、丸棒検査装置１と同様にレーザ光源１０及び電源１２を備え、また、受光センサ２０及びデータ解析部２２を備えている。丸棒検査装置２は、それに加え、受光センサ２４を受光センサ２０とは別に備えている。この受光センサ２４は、検査点Ｐの状態により、発散した反射レーザー光Ｃの量を効率良く受光する役割を持ち、接続されたデータ解析部２２での疵や汚れ等の表面欠陥の検出に寄与するものである。受光センサ２４は、受光センサ２０が、レーザ光源１０と同じ丸棒Ｗに対する周方向の位置で、且つ、丸棒Ｗの軸とレーザ光源Ｌとの仰角θａと同じ角度の仰角θａ’で検査点Ｐに向かっているのに対し、異なる仰角θｂを有している。受光センサ２０に対する仰角の差θｃ（θｂ−θａ’）は、５度〜１０度である。
【００２１】
また、図４に示す丸棒検査装置３は、丸棒検査装置１と同様にレーザ光源１０及び電源１２を備え、また、受光センサ２６及びデータ解析部２２を備えている。受光センサ２６は、例えばフォトトランジスタがアレイ状に並ぶもので、複数の受光素子を有するセンサである。そして、丸棒検査装置１の受光センサ２０と同様の仰角θａ’での受光の他、θｃの角度を持って、複数の仰角（θａ’やθｂ）での光量の測定が可能である。そして、受光センサ２６の各受光素子で測定した光量が、個々にデータ解析部２２に送られる。このように、丸棒検査装置１のように受光センサ２０を１つにしてもよいし、丸棒検査装置２のように受光センサ２０，２４を複数にしてもよいし、さらに、丸棒検査装置３のように１つの受光センサ２６で複数の仰角での測定が可能な複数の受光素子を有するものにしてもよい。
【００２２】
尚、丸棒検査装置２及び丸棒検査装置３では、複数の受光センサ２０，２４及び複数の受光素子を持つ受光センサ２６を、丸棒Ｗから遠ざける方向（仰角が異なる位置）に配置しているが、これと同時に、丸棒Ｗの周方向に広がりを持つ形で、複数の受光センサ及び複数の受光素子を持つ受光センサを配置するようにしてもよい。
【００２３】
次に、図１、図３及び図４に示す丸棒検査装置１〜３の動作を説明する。まず、丸棒Ｗの正常な検査点Ｐにレーザ光Ｌを照射し、その反射レーザ光Ｃが受光センサ２０，２６に投影される受光影Ｂは、図２に示すように、丸棒Ｗの外周面の湾曲に沿ったリング状に強い光量を有したものになる。尚、丸棒Ｗの外周面は、完璧な平滑面ではないことから、若干、反射レーザ光Ｃが発散した点状に弱い光量の部分も生じる。
【００２４】
このようにレーザ光Ｌを丸棒Ｗの検査点Ｐに照射し、その反射レーザ光Ｃを受光センサ２０，２４，２６で受光してデータ解析部２２で解析し、検査点Ｐに疵や汚れ等の表面欠陥がないかどうかの判断を行う。
【００２５】
まず、正常な検査点Ｐでは、図２に示す受光影Ｂになり、受光センサ２０及び仰角θａ’の受光素子では、所定の強い光量が安定して（所定以下の変動幅で）検出される（図５参照：縦軸が光量レベル、以下、図６〜図９でも縦軸が光量レベル）。一方、複数の受光センサ２４及び仰角θａ’以外の受光素子では、受光センサ２０及び仰角θａ’の受光素子に比べかなり弱い光量しか検出されず、その差は非常に大きい。
【００２６】
一方、例えば、検査点Ｐに母材キズ残りがある場合、図６のグラフの丸位置のように、母材キズ残りの幅に応じた区間の大きな光量の落ち込みが生じる。この光量の落ち込みは、所定の円周を有する母材キズ残りによりレーザ光Ｌが検査点Ｐで外周方向に反射できず、反射レーザ光Ｃの光量が著しく落ちたことによるものである。さらに、検査点Ｐを含むその周辺に螺旋傷がある場合、図７のグラフのように、受光した光量が周期的に波を打つような波形になる。これは、螺旋傷の螺旋周期により光量が変動するものである。このような母材キズ残りや螺旋傷は、１つの受光センサ２０又は受光素子で検出可能である。
【００２７】
また、検査点Ｐに母材肌残りがある場合、図８のグラフのように、母材の残り方に応じた区間の光量の落ち込みが生じる。この光量の落ち込みも、母材によりレーザ光Ｌが検査点Ｐで外周方向に十分反射できず、反射レーザ光Ｃの光量が落ちたことによるものである。このような母材肌残りも、１つの受光センサ２０又は受光素子で検出可能である。
【００２８】
次に、例えば、検査点Ｐ及びその周辺にダイヤ目状の傷がある場合、図９（ａ）及び（ｂ）に示すような波形になる。図９（ａ）の波形は、θａ’におけるもので、本来であればもう少し全体にレベルが大きくなるはずであるが、全体的に小さくなっている。一方、図９（ｂ）は、θｂすなわちθａ’＋５度の位置におけるもので、本来であれば全体的にレベルが小さいはずであるが（正常品であればθａ’≫θｂ）、θａ’に近いレベルになっている。これは、ダイヤ目により受光影Ｂに光量が大きいリング状の部分ができずに全体的にぼやけた反射レーザ光Ｃになってしまっていることを示している。すなわち、複数の受光センサ２０，２４又は複数の受光素子の光量の差が近い場合、ダイヤ目状の傷があることを検出することができる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態の丸棒検査装置１〜３によれば、丸棒Ｗの軸の方向から、軸から所定の仰角を有して丸棒Ｗの外周面の検査点Ｐにレーザ光Ｌを照射するレーザ光源１０と、丸棒の検査点Ｐで反射した反射レーザ光Ｃを受光する受光センサ２０，２４，２６とを備え、反射レーザ光Ｃを受光センサ２０，２４，２６で受光し、受光した光の状態から外周面を検査することで、丸棒の外周面の疵や汚れ等を検出すると共に、その種類を判別することか可能である。
【００３０】
また、受光センサ２０と異なる別の受光センサ２４を、丸棒Ｗの周方向に複数個配置することも可能で、複数配置することで、より細密な検出と判別が可能となる。
【００３１】
尚、丸棒Ｗの周方向に渡って詳細に外周面を検査したい場合には、丸棒Ｗを周方向に回転させながら検査を行えば、疵や汚れ等を検出すると共に、その種類を判別することが可能である。また、レーザ光源１０、受光センサ２０，２４，２６の組み合わせを、周方向に複数配置するもしくは、同組み合わせを周方向に回転させることで、丸棒Ｗを回転させないで周方向に渡って詳細に外周面を検査することも可能になる。
【００３２】
尚、本実施の形態の丸棒検査装置１〜３では、レーザ光源１０から発射されたレーザ光Ｌを直接検査点Ｐに照射し、また反射レーザ光Ｃを直接受光センサ２０，２４，２６で受光しているが、例えば鏡を介して照射又は受光することを可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、丸棒の外周面の疵や汚れ等を検出すると共に、その種類を判別することが可能な丸棒検査装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・・丸棒検査装置
２・・・・丸棒検査装置
３・・・・丸棒検査装置
１０・・・レーザ光源
１２・・・電源
２０・・・受光センサ
２２・・・データ解析部
２４・・・受光センサ
２６・・・受光センサ
【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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