JPH06186005A - 圧延ロールの光学式表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧延ロールがその表面劣化が進行してロール
交換時期に達したことを自動的に検出する。 【構成】 ロール冷却水が散水されながら回転している
圧延ロールＷの表面の像をキセノンランプ７の点灯に同
期してＣＣＤカメラ６によって撮像して、圧延ロール表
面静止画像を得る。判定処理手段20により、ＣＣＤカメ
ラ６によって得られる画像についての黒化度と青色成分
の度合いとに基づいて、圧延ロールＷがロール交換時期
に達したか否かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板圧延ラインにお
ける熱間仕上げ圧延機の圧延ロールの表面検査に適用さ
れる圧延ロールの光学式表面検査装置に関し、ロール冷
却水が散水されながら回転している圧延ロールの表面像
を撮像装置によって撮像し、得られたその表面静止画像
を解析することにより、圧延ロールがその表面劣化が進
行してロール交換時期に達したことを検出し得るように
した、圧延ロールの光学式表面検査装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】鋼板圧延ラインの熱間仕上げ圧延機にお
ける前段スタンドのワークロール（圧延ロール）の表面
には、圧延にともなって黒皮がしだいに生成する。そし
て、この黒皮には圧延による時間の経過にともなってそ
の数が全体としてしだいに増える亀甲状の微細な亀裂
（割れ）が発生する。さらに時間が経過すると、ワーク
ロール表面は、黒皮が部分的に剥離し、それによるクレ
ータ状の凹みがロール周方向に沿って帯状に生じ、図５
に示すような、ロールバンディング（Roll Banding）と
呼ばれる肌荒れ状態となる。このロールバンディングが
生じたワークロールにより圧延が行われると、ロール表
面の凹みが転写された部分が後段スタンドのワークロー
ルで押圧され、鋼板にかみ込みスケール疵が発生するこ
とになる。

【０００３】このため、適宜、仕上げ圧延機を止めてス
タンドからワークロールを引き出し、作業者によるロー
ル表面の直接目視検査を行い、ロールバンディング発生
の恐れのある肌荒れ状態のときには、そのワークロール
の取り替えを行うようにしている。作業者の直接目視に
よるこのような検査では、検査の都度、ワークロールの
取り外し、組み込みに多くの時間と労力を要し、また、
圧延作業の再開に際してワークロールのウォームアップ
も必要となり、生産性の低下を招くという不具合があ
る。

【０００４】そこで、本出願人は、先に、上記不具合点
を解消するために、照明光を圧延ロール表面に照射する
ストロボ照明光源、ロール冷却水が散水されながら回転
している圧延ロールの表面の像を前記ストロボ照明光源
の点灯に同期して撮像し、その表面静止画像を得るため
の撮像装置としてのテレビカメラ、及び、テレビカメラ
によって得られた画像を表示するための画像表示装置を
備えた圧延ロールの光学式表面検査装置を提案している
（特願平 3−165648号）。

【０００５】上記従来の光学式表面検査装置は、その構
成図の図４に示すように、移動装置４、窓部を有するハ
ウジングボックス５、ハウジングボックス５内に配設さ
れたテレビカメラ（工業用ビデオカメラ）としてのＣＣ
Ｄカメラ６、同じくハウジングボックス５内に配設され
たストロボ照明光源としての環状のキセノンランプ７、
ハウジングボックス５の前面に装着された水柱形成ノズ
ル８、制御装置９、画像記憶装置としてのフレームメモ
リ10、及び、画像表示装置としてのＣＲＴディスプレイ
11によって構成されている。制御装置９に接続されたプ
リンタ12は圧延ロール表面静止画像をハードコピーする
などに用いられるものである。

【０００６】より詳細には、鋼板熱延ラインにおける熱
間仕上げ圧延機の第２段目の仕上げスタンドF2の圧延ロ
ール（ワークロール）Ｗと次段の仕上げスタンドF3の圧
延ロール（図示省略）との間に、圧延ロールＷの長手方
向（ロール軸方向）と平行に設けられ、図示しないモー
タによって正逆回転される送りねじ軸１と、送りねじ軸
１の回転に従って圧延ロールＷの長手方向に沿って移動
される移動ブロック２と、この移動ブロック２の上面に
設けられたエアシリンダ３とにより構成される移動装置
４が設けられている。圧延ロールＷの周面と対面する前
面に窓部としての透明な窓ガラス板5aが嵌め込まれた箱
形をなすハウジングボックス５は、移動装置４のエアシ
リンダ３のロッド先端部に取り付けられている。ハウジ
ングボックス５内に配設されたＣＣＤカメラ６は、２次
元配列されたＣＣＤ（Charge Coupled Device ）撮像素
子を用いたものであって、圧延ロールＷの振動などによ
る画像ブレを防止するために、複数のレンズを用いて開
口数が小さく焦点距離を長くした焦点深度の深いレンズ
系を備えている。

【０００７】水柱形成ノズル８は、図に示すように、ハ
ウジングボックス５の窓ガラス板5aに連通する水噴出口
を有し、加圧された水が供給されたときに窓ガラス板5a
とロール冷却水が散水されながら回転している圧延ロー
ルＷ表面との間に水柱を形成するためのものである。こ
れにより、汚れを含んだロール冷却水によって窓ガラス
板5aが汚染されることを防ぎ、圧延ロール表面静止画像
が不鮮明になることを防止するようにしている。円筒状
をなす水柱形成ノズル８は、光を通し透明度を持つアク
リル樹脂を用いて製作されており、ハウジングボックス
５の前面に取り付けられた状態で、圧力水供給管8aを介
して図示しない供給源から加圧された水が内側に導入さ
れるようになっている。

【０００８】制御装置９は、外部からの検査開始信号S1
を受けてＣＣＤカメラ６の垂直同期信号に同期させて環
状のキセノンランプ７を点灯させるとともに、ＣＣＤカ
メラ６からのロール表面静止画像信号をフレームメモリ
10に取り込み、表示指令信号S2を受けてフレームメモリ
10に記憶（格納）されているロール表面静止画像信号を
ＣＲＴディスプレイ11に取り出す制御を行う装置であ
る。制御装置９、フレームメモリ10、ＣＲＴディスプレ
イ11及びプリンタ12は検査室内に配置されるようになっ
ている。

【０００９】上記構成になる光学式表面検査装置におい
ては、環状のキセノンランプ７及びＣＣＤカメラ６がそ
の内側に配設されたハウジングボックス５が、圧延ロー
ルＷに対しその長手方向における所定の検査位置に位置
決めされると、制御装置９によってＣＣＤカメラ６の同
期信号と環状のキセノンランプ７の点灯とが同期制御さ
れる。環状のキセノンランプ７からの照明光は、窓ガラ
ス板5a、水柱形成ノズル８による水柱を通って圧延ロー
ル表面に照射される。ＣＣＤカメラ６は、窓ガラス板5a
及び水柱を通して、ロール冷却水が散水されながら回転
している圧延ロールＷの表面の像を撮像し静止化された
そのロール表面静止画像信号を出力する。ＣＣＤカメラ
６からのロール表面静止画像信号は、フレームメモリ10
に格納される。移動装置４によってハウジングボックス
５を圧延ロールＷの長手方向に沿って移動させながら上
記のような動作が順次繰り返し行われる。

【００１０】圧延ロール表面の撮像が終了し、検査員の
操作により表示指令信号S2が制御装置９に入力される
と、フレームメモリ10に記憶されていたロール表面静止
画像信号が撮像位置に応じて一画面分ごと順次取り出さ
れ、ＣＲＴディスプレイ11に静止画像として表示され
る。検査員は、モニタ表示された静止画像を見ることに
より、圧延ロールの肌荒れの度合い（圧延ロールの表面
劣化の度合い）を判断するようにしている。図６は、圧
延ロール表面を撮像して得られる静止画像の一例をスケ
ッチしたものであって、圧延ロール表面の黒皮に生じた
亀甲状亀裂の様子を示す図である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
光学式表面検査装置では、ロール冷却水が散水されなが
ら回転している圧延ロールの表面像を撮像装置により撮
像し、得られたその表面静止画像を画像表示装置に単に
モニタ表示させるようにしたものであるから、モニタ表
示された画像を見て行われる圧延ロールの交換時期につ
いての判断は、個々のペレータによってバラツキが生じ
たものとなっている。そのため、ロール交換の遅れによ
るロールバンディング発生の恐れがあることから、圧延
ロールが圧延にともなって表面劣化が進行して、すなわ
ち肌荒れが進行してその交換時期に達したことを自動的
に検出する機能を備えることが要請されている。

【００１２】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
のであって、ロール冷却水が散水されながら回転してい
る圧延ロールの表面像を撮像し、得られたその表面静止
画像を解析することにより、圧延ロールがその表面劣化
が進行してロール交換時期に達したことを自動的に検出
できる、圧延ロールの光学式表面検査装置の提供を目的
とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１発明に係る圧延ロールの光学式表面検査装置
は、照明光を圧延ロール表面に照射するストロボ照明光
源と、ロール冷却水が散水されながら回転している圧延
ロールの表面の像を前記ストロボ照明光源の点灯に同期
して撮像し、その圧延ロール表面静止画像を得るための
撮像装置と、撮像装置によって得られる画像についての
黒化度と青色成分の度合いとに基づいて、圧延ロールが
その表面劣化が進行してロール交換時期に達したことを
検出する判定処理手段とを備えたことを特徴とするもの
である。

【００１４】第２発明に係る圧延ロールの光学式表面検
査装置は、照明光を圧延ロール表面に照射するストロボ
照明光源と、ロール冷却水が散水されながら回転してい
る圧延ロールの表面の像を前記ストロボ照明光源の点灯
に同期して撮像し、その圧延ロール表面静止画像を得る
ための撮像装置と、撮像装置によって得られる画像を２
値化処理して圧延ロール表面に生じる所定領域における
亀甲状亀裂の数を検出し、検出した亀甲状亀裂数の時間
的変化パターンに基づいて、圧延ロールがその表面劣化
が進行してロール交換時期に達したことを検出する判定
処理手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】図３は、本願発明に係る作用を説明するための
図であって、その（ａ）は圧延ロール表面の黒化度の時
間的変化を示す図、その（ｂ）は圧延ロール表面の黒皮
に生じる亀甲状亀裂数の時間的変化を示す図、その
（ｃ）は圧延ロール表面の青色成分の度合いの時間的変
化を示す図である。

【００１６】圧延ロールの表面は、圧延にともなって黒
皮がしだいに生成し徐々に黒くなり、しかる後、黒皮が
部分的に剥離してその部分が逆に白くなる。したがっ
て、圧延ロール表面の黒さの度合である黒化度は、図３
の（ａ）のような時間的変化を示すことになる。図３に
おいて、黒化度がピークに近づくＡの時点は圧延ロール
の交換が必要な時期を示し、Ｂの時点は圧延ロール表面
にその黒皮の剥離によるロールバンディングが発生し始
めた時期を示している。また、圧延ロール表面の青色成
分の度合いは、図３の（ｃ）に示すように、そのピーク
が上記黒化度におけるそれよりも時間的にもっと前の段
階で表れるような時間的変化を示す。したがって、ロー
ル冷却水が散水されながら回転している圧延ロールの表
面の像をストロボ照明光源の点灯に同期して撮像装置に
よって撮像して圧延ロール表面静止画像を得、撮像装置
によって得られる画像についての黒化度と青色成分の度
合いとに基づいて、圧延ロールがその表面劣化が進行し
てロール交換時期に達したことを検出することができ
る。

【００１７】一方、圧延ロール表面の黒皮に生じる亀甲
状亀裂の数は、図３の（ｂ）に示すように、ロール交換
時期に達する前の比較的短期間（時間）において増加
し、ロール交換時期に達すると一旦ほぼ一定になるとい
う傾向がある。なお、再使用するために表面劣化部分を
研削してなる再生ロールにおいても、図３（ｂ）に破線
で示すように、その亀甲状亀裂数の変化は、上記と同様
の傾向を示す。したがって、ロール冷却水が散水されな
がら回転している圧延ロールの表面の像をストロボ照明
光源の点灯に同期して撮像装置によって撮像して圧延ロ
ール表面静止画像を得、撮像装置によって得られる画像
を２値化処理して圧延ロール表面に生じる所定領域にお
ける亀甲状亀裂の数を検出し、検出した亀甲状亀裂数の
時間的変化パターンに基づいて、圧延ロールがそのロー
ル交換時期に達したことを自動的に検知することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本願発明の実施例について説明する。
図１は第１発明の一実施例による圧延ロールの光学式表
面検査装置の構成を示す図である。ここで、この実施例
においては、前記図４に示される従来の光学式表面検査
装置と同一または相当部分には図４と同一の符号を付し
て説明を省略し、異なる点について説明する。

【００１９】図１において、撮像装置としてのＣＣＤカ
メラ６は、色フィルタアレイを有するＣＣＤカラーカメ
ラである。21は３個の積分器を有する３色成分平滑処理
回路であり、ＣＣＤカメラ６からの１画像ごとについて
の、積分器にそれぞれ入力されて平滑処理されたＲ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分信号をメモリ22
に出力するものである。23はマイクロコンピュータ等の
コンピュータである。コンピュータ23は、メモリ22から
Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の成分信号を読み出し、ＣＣＤカメラ
６による各撮像時点における圧延ロール表面静止画像に
ついての黒化度と青色成分の度合いとを前記３色成分信
号に基づいて算出し、それらを予め設定された設定値と
比較することにより、圧延ロールがその表面劣化が進行
してロール交換時期に達したことを検出し、そのことを
表示するための信号をＣＲＴディスプレイ11に出力する
ものである。３色成分平滑処理回路21、メモリ22、及び
コンピュータ23は、判定処理手段20を構成している。制
御装置９は、ＣＣＤカメラ６、判定処理手段20、及びフ
レームメモリ10などに各種のタイミング信号を与えるも
のである。

【００２０】次に図３をも参照しながら、動作を説明す
る。なお、環状のキセノンランプ７及びＣＣＤカメラ６
がその内側に配設されたハウジングボックス５は、圧延
ロールＷの長手方向における所定の検査位置に予め位置
決めされており、所定時間おきに、ＣＣＤカメラ６によ
って圧延ロールＷの表面の像が撮像されるようになって
いる。

【００２１】ＣＣＤカメラ６による各時点における撮像
が行われるごとに、メモリ22からその撮像時点における
圧延ロール表面静止画像についてのＲ，Ｇ，Ｂの３色の
成分信号が読み出される。そうして、コンピュータ23に
より、圧延ロール表面静止画像についての、青色成分の
度合いFB＝Ｂ・（ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ）^-1と黒化度Ｄ＝
（ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ）^-1とが上記３色の成分信号に基づ
いて算出される。ここで、ａ，ｂ，ｃは、それぞれ、重
みづけと正規化のための係数である。

【００２２】次いで、上記算出された青色成分の度合い
FBと予め設定された設定値FB_R とが比較され、青色成分
の度合いFBが設定値FB_R 以下である場合には、前記算出
された黒化度Ｄが予め設定された設定値Ｄ_R 以上である
か否かが判定される。そして、青色成分の度合いFBが予
め設定された設定値FB_R 以下で、かつ、黒化度Ｄが予め
設定された設定値Ｄ_R 以上であるときには、圧延ロール
Ｗはその表面劣化が進行してロール交換時期に達した状
態にあるものと判定して、その旨を示す「ロールを交換
せよ」等のメッセージがＣＲＴディスプレイ11に表示さ
れる。このようにして、圧延ロールＷがその表面劣化
（肌荒れ）が進行してロール交換時期に達したことを、
自動的に検出することができる。

【００２３】図２は第２発明の一実施例による圧延ロー
ルの光学式表面検査装置の構成を示す図である。ここ
で、この実施例においては、前記図４に示される従来の
光学式表面検査装置と同一または相当部分には図４と同
一の符号を付して説明を省略し、異なる点について説明
する。

【００２４】図２において、31はＣＣＤカメラ６によっ
て得られる画像を適当な閾値にて２値化処理する２値化
処理部であり、32は２値化処理部31にて２値化処理され
た２値画像信号を一時的に格納するメモリである。33は
微分器及びカウンタを有する計数部である。計数部33
は、メモリ32から読み出された所定の走査線における２
値画像信号を微分してパルス化し、そのパルス信号を計
数することにより、圧延ロール表面の所定領域における
亀甲状亀裂の数を検出し、その値をマイクロコンピュー
タ等のコンピュータ34に与えるものである。コンピュー
タ34は、亀甲状亀裂数の時間的変化パターンを解析する
ことにより、圧延ロールＷがその表面劣化が進行してロ
ール交換時期に達したことを検出し、そのことを表示す
るための信号をＣＲＴディスプレイ11に出力するもので
ある。２値化処理部31、メモリ32、計数部33、及びコン
ピュータ34は、判定処理手段30を構成している。

【００２５】次に図３をも参照しながら、動作を説明す
る。ＣＣＤカメラ６による各時点における撮像が行われ
るごとに、コンピュータ34により、今回検出した亀甲状
亀裂数Ｃ_N(t)と前回検出した亀甲状亀裂数Ｃ_N(t-1)との
差｜Ｃ_N(t)−Ｃ_N(t-1)｜が算出され、その亀甲状亀裂数
の変化量｜Ｃ_N(t)−Ｃ_N(t-1)｜と予め設定された設定値
ΔＣ_N とが比較される。圧延ロール表面の黒皮に生じる
亀甲状亀裂の数は、図３の（ｂ）に示すように、ロール
交換時期（Ａ）に達する前の比較的短期間において増加
し、ロール交換時期に達すると一旦ほぼ一定になるとい
う傾向がある。したがって、コンピュータ34は、亀甲状
亀裂数の変化量｜Ｃ_N(t)−Ｃ_N(t-1)｜が設定値ΔＣ_N 以
上となる状態が継続した後にΔＣ_N 以下となったとき
に、圧延ロールＷがロール交換時期に達した状態にある
ものと判定し、そのことを示す信号をＣＲＴディスプレ
イ11に出力する。これにより「ロールを交換せよ」等の
メッセージ案内がＣＲＴディスプレイ11に表示される。
このようにして、圧延ロールＷがその表面劣化が進行し
てロール交換時期に達したことを、自動的に検出するこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】第１発明に係る圧延ロールの光学式表面
検査装置によると、圧延ロールがその表面劣化（肌荒
れ）が進行してロール交換時期に達したことを、圧延ロ
ール表面静止画像についての黒化度と青色成分の度合い
とに基づいて自動的に検出でき、これにより、従来にお
けるモニタ表示された画像を見て行うことによるオペレ
ータの個人差に起因するロール交換時期についての判断
の遅れをなくすことができ、鋼板熱延工程における圧延
ロールの表面劣化による鋼板のかみ込みスケール疵の発
生を確実に防止することに寄与し得る。第２発明に係る
圧延ロールの光学式表面検査装置によると、圧延ロール
がその表面劣化が進行してロール交換時期に達したこと
を、圧延ロール表面に生じる亀甲状亀裂の数の時間的変
化パターンに基づいて自動的に検出でき、これにより、
上記と同様にして、鋼板熱延工程における圧延ロールの
表面劣化による鋼板のかみ込みスケール疵の発生を確実
に防止することに寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の一実施例による圧延ロールの光学式
表面検査装置の構成を示す図である。

【図２】第２発明の一実施例による圧延ロールの光学式
表面検査装置の構成を示す図である。

【図３】本願発明に係る作用を説明するための図であっ
て、その（ａ）は黒化度の時間的変化の様子を示す図、
その（ｂ）は亀甲状亀裂の数の時間的変化の様子を示す
図、その（ｃ）は青色成分の度合いの時間的変化の様子
を示す図である。

【図４】従来の圧延ロールの光学式表面検査装置の構成
を示す図である。

【図５】圧延ロール表面に発生したロールバンディング
の様子を説明するための図である。

【図６】圧延ロール表面を撮像して得られる静止画像の
一例をスケッチしたものであって、圧延ロール表面の黒
皮に生じた亀甲状亀裂の様子を示す図である。

【符号の説明】

１…送りねじ軸 ２…移動ブロック ３…エアシリンダ
４…移動装置 ５…ハウジングボックス 5a…窓ガラ
ス板 ６…ＣＣＤカメラ ７…環状のキセノンランプ
８…水柱形成ノズル ９…制御装置 10…フレームメモ
リ 11…ＣＲＴディスプレイ 12…プリンタ 20，30…
判定処理手段 21…３色成分平滑処理回路 22，32…メ
モリ 23，34…コンピュータ 31…２値化処理部 33…
計数部 Ｗ…圧延ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光を圧延ロール表面に照射するスト
   ロボ照明光源と、ロール冷却水が散水されながら回転し
   ている圧延ロールの表面の像を前記ストロボ照明光源の
   点灯に同期して撮像し、その圧延ロール表面静止画像を
   得るための撮像装置と、撮像装置によって得られる画像
   についての黒化度と青色成分の度合いとに基づいて、圧
   延ロールがその表面劣化が進行してロール交換時期に達
   したことを検出する判定処理手段とを備えたことを特徴
   とする圧延ロールの光学式表面検査装置。
2. 【請求項２】 照明光を圧延ロール表面に照射するスト
   ロボ照明光源と、ロール冷却水が散水されながら回転し
   ている圧延ロールの表面の像を前記ストロボ照明光源の
   点灯に同期して撮像し、その圧延ロール表面静止画像を
   得るための撮像装置と、撮像装置によって得られる画像
   を２値化処理して圧延ロール表面に生じる所定領域にお
   ける亀甲状亀裂の数を検出し、検出した亀甲状亀裂数の
   時間的変化パターンに基づいて、圧延ロールがその表面
   劣化が進行してロール交換時期に達したことを検出する
   判定処理手段とを備えたことを特徴とする圧延ロールの
   光学式表面検査装置。