JPS608737A - 金属物体の表面探傷方法 - Google Patents

金属物体の表面探傷方法

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JPS608737A
JPS608737A JP11744483A JP11744483A JPS608737A JP S608737 A JPS608737 A JP S608737A JP 11744483 A JP11744483 A JP 11744483A JP 11744483 A JP11744483 A JP 11744483A JP S608737 A JPS608737 A JP S608737A
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JP
Japan
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light
flaw
crack
theta
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Pending
Application number
JP11744483A
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English (en)
Inventor
Takeshi Kitagawa
猛 北川
Wataru Fukuhara
福原 渉
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS608737A publication Critical patent/JPS608737A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901Optical details; Scanning details

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属物体の表面探傷方法に係り、特に、走行中
の被検体の表面に外部から光を照射し、被検体からの反
射光を受光して、被検体の表面を探傷づるようにした金
属物体の表面探(扁方法の改良に関する。
金属物体、特に、走行中の連鋳スラブ等の高温状態にあ
る板状金属物体の表面疵をオンラインで検出づる技術と
して、光学的方法が広く利用されている。
従来光学的な表面探傷方法として、小さい径の点状とな
し/=光を走査し、その反射光を受光づるフライング・
スポット法や、一定の面積をもつ照射野からの反射光を
小視野の受光系を走査づることにより、疵を検出するフ
ライング・イメージ法等が考案されている。
また、従来の投光に関づる公知の技術として、白色光を
集光して帯状に投光するもの、或いは、レーザ光を帯状
に広げて投光づるもの等が存在づる。
受光に関する公知の技術としては、微小視野の情報を光
電変換した後、電気的に一定周期で走査して読み出−!
l’、CCD等によるリニヤ・イメージセンサを利用J
るもの等が知られている。この受光系としてリニヤ・イ
メージ・センサを利用する手法は、投光の光源として白
色光、或いはレーザ光のいずれを用いる場合も、従来の
フライングイメージ法のような回転多面鏡が不要となる
ので技術的に優れている。又、この手法の受光系を利用
した場合、帯状の視野のみで充分であるため、被検体面
への照射も帯状で足りる。従って、面状に広げた投光系
より同一パワーの光源を用いた場合に、より照射光量密
度の高い反射光が1qられるので右利である。
又、従来の反射の技術としては、走行中の被検体に、幅
方向(走行方向に直交する方向)に広がった帯状照射野
を与え、その反射光量変化をCODセンサ等で検知しで
、疵を検出するものが知られ(いる。ところで、連鋳ス
ラブ等の金属表面疵は、主として割れ疵である。その形
状は走行方向に平行な縦割れ、走行方向に直交づる横割
れ(この中にはコーナ部の鍵割れ等も含まれる)等が主
たるものである。この外にスター・クラック等の復雑な
形状の疵も存在覆る。又通富、縦割れ、横割れと呼ばれ
ている疵も、微細に観察−4−ると多少どもジグザグな
形状を呈しており、走行方向に直交づる成分と平行な成
分を持っている。
しかしながら前記従来の幅方向に広がった帯状照射野を
与えるという手法は、被検体走行方面に平行/j縦割れ
疵の検出には比較的有利であったが、走行方向に直交づ
る債割れ疵、又は直交方向に近い疵の検出には極めて不
利であった。そしてたとえ検出で・きたとしてもそのj
qられた疵信号は完全に連続したものとはならないで、
とぎれとぎれのものが多いというのが実情であった。
A発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって、リニヤ・イメージ・センサを利用する利点を
そのまま生かしつつ、縦割れのみならず横割れ或いはス
タークラックのような複雑な形状の疵等においても、高
精度な探傷を可能とし、しかも、その探傷が容易な金属
物体の表面探傷装置を提供することをその目的としCい
る。
本発明は、走行中の被検体の表面に外部がら光を照射し
、被検体からの反射光を受光して、被検体の表面を探傷
するようにした金属物体の表面探傷75F1において、
被検体の斜め上方に配した投光部から被検体表面上に、
被検体の走行方向と所定の角度をなすように斜めに、且
つ帯状に外部光を照射し、この反射光を、該帯状照射野
を視野としたリニヤ・イメージ・センサにて受光し、該
受光信号に基いて被検体の表面を探傷することとし上記
目的を達成したものである。
以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
第1図に本発明方法の一実施例が採用された、金属物体
の表面探傷装置の一例を示り。図において10が投光系
で、発光源12と、投光部14とに分離されており、こ
れが光ファイバ16によって結合されている。投光部1
4は、被検体18の斜め上方に配され、被検体18の表
面上に、被検体18の走行方向Yと所定の角度θをなづ
帯状の光を照射可能である。この帯状照射野20からの
反射光を受光JるリニA7・イメージ・センサを含む受
光部22は、投光部14と一体的橢造とされ単一の投受
光部24を形成している。
帯状照射野20をリニヤ・イメージ・センサによつC搬
像する場合、投受光部24は一体構造とした方が視野調
整が容易で、保守性、作業性の面からし右利である。投
光系10の発光源12としでレーザ光源を用いると、レ
ーザ光は、パワーの集光性が極めて良好で距離よる減衰
が小さく、波長がそろっているので、干渉フィルタを用
いて効果的に自然光成分等の背mノイズをカットするこ
とがCきる。発光源12から出力されるレーザ光は、極
めて小さいスポットであるので、これをシリンドリカル
・レンズで広げると、極めて幅q法の小さい帯状照射野
20が得られる。なお、第1図C126は搬送ロール、
28は信号処理回路、30は記録計を示プ。
第2図は、被検体18上の走行方向Yに平行な縦割れ疵
、垂直な横割れ疵に対づる本発明に基づく探傷装置の検
出能を、被検体走行方向Yと帯状照射野20とのなす角
度θを変えて評価したものである。走行方向Yに垂直な
横割れ疵はθがO度〜85度までの範囲で90%以上の
検出率が得られている。走行方向Yに平行な縦割れ疵に
関しでは、θが20度〜90度までの範囲で90%以上
の検出率が得られている。このように横削れ疵にあって
はθが85度以上、縦割れ疵にあつ′Cはθが20度未
満の範囲で検出率が落ちるのは、疵の方向と帯状照射野
20とのなず角が零に近くなるためであると考えられる
。ところで、θをあまり小さく設定しJぎると、帯状照
射野20の被検体幅方向Xをカバーづる長さが短くなり
、幅方向Xを全面走査するための装置の台数が増えると
いう欠点が生じる。このため実用上θの値としては、3
0度〜85度までの角度範囲が有効である。従つC1こ
の範囲のある一定の角度θだけ被検体走行方向Yから傾
斜して帯状光を照射し、その反射光量変化から被検体表
面の異常部(疵)を検出する。
疵の形状は以下の手順により判定される。
(なわも、被検体の検査面上の適当な基準熱を原点とし
、仮想的に直交座標を設定し、幅方向Xを×軸、走行方
向Yをy軸とづる。今1時間の関数として得られる疵信
号の座標上の値が、(1)式のようになった場合、縦割
れ疵と判定づる。
ここで、A、Bは定数、■は被検体走行速度、[は疵信
号発生時〆1からの経過時間である。
一方、座標上の10が(2)式のようになつ1こ場合は
、横割れと判定づる。
x = (C−vt) D、 V =C・・・(2)こ
こで、C,Dは定数である。
更に、〈3)式のように座標位置が変化づる場合は、一
般に被検体走行方向Yとある傾角αをなづ線状疵と判別
づる。
X = (vL−E)/ (F−tan (π/2−θ
))y = (F−vt−E ・ しan(yr/2 
− θ ) )7(’iニーtan (π/2−〇>)
−−−(3)ここで、E、Fは定数である。そして、任
意の時間の座標値x、■の値からFを算出し、(4)式
よりその疵の傾角αをめる。
tan −iF −(vt−[)’/x)=π/2−’
cy・<4)また、それぞれの場合に、疵信号の発生時
点からの経過時間により、疵の長さを計算することがで
きる。
次に、本発明の実施例を熱間で連鋳スラブの表面疵を検
出りるために適用した例について述べる。
連鋳スラブの表面疵は、全長あるいは部分的に直線状を
なJ゛割れ疵が殆んどである。部分的に直線状をなすジ
グザグな形状の割れ疵や、スター・クラックなどの複雑
な形状の割れ疵も、この方法の探傷では、とぎれること
のない疵情報が得られる。
本実施例Cは、ローラ・エプロン出側(ピンチロール出
側)に°C1トーチカット前の連防スラブ表面探偏の場
合を示づ。この位置での探傷の特徴は、トーチカット後
の場合と比べると、(1)より上流であるので、鋳込み
操業の適正化への表面情報のフィードバックが容易であ
る;(2)附加重量などを考慮したスラブ切断長の」ン
トロールが可能である;などておる。
投射光としては、レーザ光を用いた。レーザ光の波長は
、投射光からの反射成分をより効果的に受光づべく、被
検体自発光のエネルギの小さいスペクトル領域、即ち、
なるべく赤外領域を外した領域である可視の短波長を選
ぶことが望ましく、本実施例では、波長500nm近傍
のレーザ光を発振するアルゴン・レーザが最適な発光源
として選択された。この発光源と投光部とは、光ファイ
バで結合し、100m近い距離を高い伝送効率で伝送し
た。これにより、設置条件の厳しい現場でも容易に装置
の設置ができた。尚、レーザ発光源と投光部との間の光
ファイバは、400mm以上の波長を持つ9W以上の出
力のレーザ光を、該光ファイバへの受熱温度が200℃
以下の条件下で、100mの長さ当たりの伝送パワーの
減衰退が5dB以下という高い伝送効率を持っている。
その為、投、受光部のレンズ系を含めたものでも、パワ
ーの減衰は、約90111の光ファイバ長の場合でわず
か50%以下であった。投光部より出力されるレーザ光
はシリンドリカルレンズによって、被検体上で幅約3龍
、長さ′約1mの帯状に照射される。この帯状照射野と
スラブ走行方向Yとのなづ所定の角度θは45°とした
。帯状照射野がらの反射光は、1o24素子あるいは2
o48素子をしつり−ア・イメージ・センサにて受光し
、その光量変化から只常部(疵)を高分解能で判別づる
こととした。
今、スラブ表面上、検査開始時の帯状照射野の左端を原
点とし、軸方向Xにx軸、走行方向Yにy@Ilを仮想
的に設定づる。レーザ光で照射される走査範囲内で得ら
れる疵信号の各時刻のX、y座標を検知し、一方では、
適当な条件で疵の閾がりを判定づる。そして、繋がりあ
りと判定された疵に関し、疵信号の発生時点からの経過
時間から疵長さを締出する。
第3図にその具体的流れを示づ。まず、疵のy座標が一
定かどうかの判断を行う。もし、一定であればそれは、
オシレーションマークか横割れである。オシレーション
マークと横割れの区別は以下の手順で行う。まず、オシ
レーションマークはほぼ等間隔に出現づることからそれ
らの疵信号の出方が等間隔かとうかの判別を実行づる。
次に、A−シレーションマータと疵とでは信号の周波数
成分が異なる。第4図に波形を例示覆る。同図(a )
は周波数解析により得られたオシレージ門ンンークの波
形である。同図(1))は受光系によって1qられた波
形である。この波形からオシレーションマークの波形成
分を差し引くと同図(C)の波形のような真の疵波形が
得られる。この図にみられるJ、うにオシレーションマ
ーク底部の横割れ波形も分離できる。jス上の2つの操
作により精度よく(各割れと副シレーションンータとは
区別される。
オシレーションマークの情報は不要なので出力せず、横
割れの被検体上のxy座標位置とその長さを出力づる。
次に、疵のy座標が一定でない信号のうち、X座標が一
定かどうかの判別を実行し、もし、それが一定であれば
、縦割れと判定し、同様にその被検体上のxy座標位置
とその長さを出力−4る。
次に、疵のX座標が一定でない疵信号を対象に前記く4
)式の計算方法でその傾角αをめる。
傾角σがある長さごとに変化づる疵信号については、順
次変化したその傾角αを計算するとともに、伯9の繋り
を判別し、繋り有りと判別された場合は1個のジグザグ
状の割れと判定して出力する。
そしてこれら走行方向Yに対して傾角をもつ疵について
もそれらの被検体上のxy座標位置とその長さを出力づ
る。
これら疵判定フローにおいて、計算機内では、X軸方向
およびy軸方向のアドレスが極くわずかに離れた疵信号
はたがいに連続したものであるとする最適ブロッキング
パラメータ、疵として判定した後ある値以下の小さいも
のはノイズとして無視づる最適フィルタリングパラメー
タ等が設定されている。
この方法を用いて連鋳スラブの表面疵を熱間オンライン
で検査した結果、下流工程、製品において有害とみなさ
れる各種紙は、従来に比し極めて精度よく検出できるこ
とが確認された。
不発司の用途は、本実施例に限定されることなく、熱延
鋼板、酸洗鋼板、冷延鋼板、表面処理鋼板、などの分野
で有効に利用できる。j;た、本発明は、これら鋼材、
鋼板だ(ブでなく他の板状金属板、紙などのシー1−状
非金属被検体の高速走行のAンライン検査に適用しても
極めて良好な結果が得られる。
jス上説明して来た如く、本発明によれば、縦割れ9み
ならず横割れ、或いはスタークラックのような複雑な形
状の表面疵等(Cつぃ(も高精度に探傷できるという効
果が得られる。
しかも受光にあたって、リニヤ・イメージ・センサを利
用づるようにしたため、発光源として白色光、あるいは
レーザ光のいずれを用いる場合であっても、従来のフラ
イング・イメージ法のような回転多面鏡を必要とせず、
更に、帯状の視野による検出ができるため、投光を面状
に拡げる場合に比し、それだ(ブ照射光量密度を高く維
持できるという、リニヤ・イメージ・センサを用いた効
果が相乗的に得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明方法の一実施例が採用された、金属物
体の表面探傷装圃の斜視説明図、第2図は、被検体の走
行方向と帯状照射野とのなJ所定の角度θを変えた場合
の縦割れと横割れの検出率の変化を示1線図、 第3図は、前記装置で用いられ−Cいる、各種紙の判別
手順を示J流れ図、 第4図(a)(b)(c)は、Aシレージョンマークと
横割れとの判別を説明するだめの線図である。 12・・・発光源、 14・・・投光部、18・・・被
検体、 20・・・帯状照射野、22・・・リ−17・
イメージ・センサ、X・・・幅方向、 Y・・・走行方
向、θ・・・所定の角度。 代理人 高 矢 論 (ほか1名) 第1図 第2図 ”−−一、線割れ庇 □積別れ逃 OO30a 600 90″ □θ 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)走行中の被検体の表面に外部から光を照射し、被
    検体からの反射光を受光して、被検体の表面を探傷する
    ようにした金属物体の表面探傷方法において、被検体の
    斜め上方に配した投光部から被検体表面上に、被検体の
    走行方向と所定の角度をなすように斜めに、且つ帯状に
    外部光を照射し、この反射光を、該帯状照射野を視野と
    したリニヤ・イメージ・センサにて受光し、該受光信号
    に基いて被検体の表面を探傷する金属物体の表面探傷方
    法。
  2. (2)前記所定の角度を、30度〜85度とした特許請
    求の範囲第1項記載の金属物体の表面探傷方法。
JP11744483A 1983-06-29 1983-06-29 金属物体の表面探傷方法 Pending JPS608737A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168580A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Saki Corp:Kk 被検査体の検査装置
ITVR20090029A1 (it) * 2009-03-10 2010-09-11 Microtec Srl Metodo per l'individuazione di difetti nel legname .
JP2010230450A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Panasonic Electric Works Co Ltd 物体表面検査装置

Cited By (3)

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