JPS6166155A - 連続鋳造片光学的表面探傷装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は連続鋳造ラインでの鋳造片表面の光学的探傷を
行なう光学的表面探傷装置に関するものである。

従来技術 鉄鋼の連続鋳造プロセス（以下、連鋳という。）ではホ
ットチャージあるいはダイレクトホットローリング等の
省エネ、省工程をすすめるため、鋳片（スラブ、ブルー
ム、ビレット等）の疵をオンラインで発見する必要があ
る。

このための方法の一つとしてスラブ表面を斜方向より照
明し、表面にある凹凸キズ（特に効果が大きいのは、ス
ラブ鋳造方向のタテ割キズ等）を陰影としてとらえ、そ
の大小、パターン等から、そのまま圧延が可能かどうか
を判定する装置が実用化されている。

この発明が解決すべき問題点 この方法においては、赤熱スラブの自発光の影響を少な
くするため、スラブ表面にて３万１ｕＸ〜２０万ｌｕｘ
の光量を与えるべく水銀灯Ｘｅランプ等を数灯設置しな
ければならない。

ところが、スラブ表面の凹凸状疵は微少なものであり、
数灯の照明では面光源に近いものとなり、影のコントラ
ストが弱くなってＳ／Ｎ比が低下するという問題がある
。

この対策として、強力な点光源からレンズ等の光学系に
て平行光束による照明をする方法が考えられるが、水銀
灯、Ｘｅランプ等の光量および取扱い、保守性等に優れ
るものがない。また、レーザ光源（Ａｒレーザがこの場
合適している。）は点光源であるが面状に拡大すると充
分な照度が得られない。

そこで、レーザ光源から被検鋳片上にスリット状の光束
をあて、これをリニアアレイ型ＣＯＤのテレビカメラで
とらえる方法を用いたところ、陰影コントラスト等、被
検スラブの凸凹を高Ｓ／Ｎ比でとらえることができた。

しかるに、被検鋳片は高温の為、周辺の装置、ローラ・
テーブル等を冷却するため周辺はミストが多く、また時
には水滴がＯＣＤカメラ視野内に入射する問題があった
。とくに、平行光束の平面とカメラの焦点は同一平面内
に設置するため、光路上の水滴ミストはすべて視野の中
で輝線又は輝点としてとらえられ、スラブ表面の疵を発
見しにくいという別の問題が発生する。

この対策さして、平行光束の面とカメラ視野の面とをあ
る角度を持だぜ、光束路上の水滴ミストの影響を少なく
するこ吉ができた。

しかしながら、鋳片は鋳造中の種々の要因によってかな
らずしも同一のパスラインを通るわけではなく、「反り
」又は「ねじれ」により、カメラから見て投影された輝
線は視野内を移動する。

このカメラの視野内の輝線の移動はミスト対策のかたむ
きを大きくとるほど大きくなり、投影輝線を常時カメラ
のＣＯＤセンサー等の視野内におさめることが出来なか
った。

そこで、本発明は前記のような従来の光学的表面探傷の
不都合な点を改善して、鋳片に「反り」や「ねじれ」の
ある場合にも投影輝線がカメラのＣＣＤセンサ視野から
外れることなく常時的確な鋳片の光学的表面探傷を行な
い得る連続鋳造片光学的探傷装置を提供することを目的
とする。

発明の構成 本発明による連続鋳造片光学的表面探傷装置は、光学系
センサを鋳造片上方でジンバル機構により検出方向調整
可能に支持し、前記光学系センサ近傍に鋳造片上の輝線
を検出する輝線検出用センサを設け、前記ジンバル機構
を駆動する駆動機構と前記輝線検出用センサ出力を入力
する制御部で光学系センサを鋳造片上の投影輝線に追従
させるよう構成された点に特徴がある。

実施例 以下、図示する本発明の実施例により説明する。

第１図に、本発明による連続鋳造片光学的表面探傷装置
実施例の斜視図を示した。

この装置では、鋳片１２の上方に光学系センサであるＣ
ＣＤカメラ１０が配置されており、ＣＣＤカメラ１０は
適当な架台乙に取付けられたジンバル機構７により支持
されている。

このジンバル機構７は、ヨウ方向の補正を行なうサーボ
・モータ８とピッチ方向の補正を行なうサーボ・モータ
９とが備えられており、ヨウ及びピッチの両方向にＣＣ
Ｄカメラ１０の撮像方向調整可能としている。これらの
サーボ・モータ８，９は後述する制御部により制御され
る。

また、ＣＣＤカメラ１０の鋳片１２幅方向両端部には輝
線検出用センサ１１，１１１が取付けられている。この
輝線検出用センサ１１，１１１は鋳片１２上に投影され
た輝線Ｂがどの位置にあるかを検出するもので、ディジ
タル型のリニア・アレイ・センサスは光学くさびと光電
素子を組み合わせたものあるいは回転鏝と光電素子を組
合せたものなどが用いられる。

これらの輝線検出用センサ１１，１１１は、その視野を
鋳片１２端部近くの投影輝線Ｂに向け、かつ鋳片の長手
方向に感度方向が合わせられており、ＣＯＤカメラ１０
の向きにより輝線Ｂの位置に応じた連続信号を出力する
。この輝線検出用セン日ノ−１１，１１１の出力信号は
後述する制御部で処理される。

また、本装置には鋳片１２上を走査する光源ユニット１
が設けられており、この光源ユニット１はレーザ光源６
、多面鏡４及び放物面鏡５とで構成されている。レーザ
光源６から発射されたレーザ光線は回転する多面鏡４で
反射されて放物面鏡５から鋳片１２表面へと反射され、
鋳片１２表面を幅方向に走査する輝線Ｂとなる。

なお、回転多面鏡４の代わりに円筒レンズを用いて光ビ
ームを拡幅する方法を用いてもよく、放物面鏡５の代イ
つりにレンズ系、又はフレネル・レンズを用いてもよい
。

また、光源を遠方に置くことができる場合、あるいは鋳
片への照明角度が厳密に一定でなくてもよい場合には、
放物面鏡、レンズ系を省略することができる。

第２図に示したように、ＣＯＤカメラ１０と光源ユニッ
ト１の視野角は鋳片１２表面に対して異なった角度で傾
斜させて、ミスト及び水滴の影響を軽減するよう配置さ
れている。

さらに、ローラ・テーブルを構成するローラ又は専用の
メジャリング・ロールにはパルス発信器２が設置されて
おり、鋳片１２の単位長さ毎にパルスを出力してＣＯＤ
カメラ１０の走査開始等、探傷制御に用いられる。

第５図に輝線検出用センサ１１，１１＋の出力信号処理
装置のブロック図を示した。

輝線検出用センサ１１，１１１の出力は各々オペアンプ
１４　、１４１の非反転入力に入力される。これらのオ
ペアンプ１４，１４１の反転入力には位置基準調整用ポ
テンショメータ１３　、１３１が取付けられており、各
輝線検出用センサ１１，１１１の鋳片１２上の輝線検出
位置を調整可能としている。

オペアンプ１４の出力は、さらに次段に設けられたオペ
アンプ１５の非反転入力と、オペアンプ１５１の反転入
力に入力される。また、オペアンプ１４１の出力はオペ
アンプ１５　、１５１の非反転入力に入力される。こう
して、各々の値が入力されたオペアンプ１５の出力はピ
ッチ補正用のサーボ・モータ９の制御信号となり、オペ
アンプｉ　５１の出力はヨウ補正用のサーボ・モータ１
０の制御信号として出力される。

これらの制御信号によりサーボ・モータ８，９が制御さ
れてジンバル機構が作動制御され、ＣＯＤカメラ１０の
視野が鋳片１２上の輝線Ｂに追従するよう位置調整され
る。

ここで、サーボ・モータ８，９によるヨウ及びピッチ補
正について説明する。第６図（ａ）に示したように鋳片
１２に”反り”のある場合には同図（ｂ）に示したよう
に探傷部位が実線で示した通常の位置から破線で示した
様に変形している。このため、同図（Ｃ）で示した様に
ＣＣＤカメラ１ｏ視野Ａから輝線Ｂ１位置が外れてしま
い、表面探傷が不可能となる。そこで、通常輝線Ｂの両
端部付近を検出している輝線検出用センサ１１　、１１
１検出値を入力する第５図の制御回路がピッチ補正用の
サーボ・モータ９を作動し、ジンバル機構７を制御して
ＣＣＤカメラ１０視野Ａを調整する。

同様にして、第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）に
示した様に、鋳片１２に”ねじれ”が生じた為に輝線Ｂ
＋がＣＣＤカメラ１０視野Ａから外れた場合にはヨウ補
正用のサーボ・モータ８の制御により、ＣＣＤカメラ１
０視野Ａを輝線Ｂ１に追従制御して鋳片１２の表面探傷
を行なう。

すなわち、ジンバル機構７、ヨウ及びピッチの両方向補
正用サーボ・モータ８，９と第５図に示した制御回路と
により、左右の輝線検出用センサ・１１，１１１出力に
アンバランスがあるとヨウ補正サーボ・モータ８が作動
してＣＯＤカメラ１ｏの相対的な”ねじれ”を補正する
。同様に、左右の輝線検出用センサ１１，１１１の夫々
の出方が位置基準調整用ポテンショメータ１３　、１３
１の設定値より大きければ、輝線Ｂが鋳片１２長手方向
に平行移動したこととなり、ピッチ補正用サーボ・モー
タ９を作動してＣＣＤカメラ１０視野Ａ中心に輝線Ｂを
戻す。

また、第６図にＣＣＤカメラ１０で撮像された撮像信号
を処理して探傷を行なう従来型の制御ブロック図を示し
た。

ＣＣＤカメラ１０はカメラコントロール部１６で制御さ
れ、その撮像信号はＡ／Ｄ変換部１７でＡ／Ｄ変換され
て画像メモリ部１８に出力される。

この画像メモリ部１８にはパルス発信器２から鋳片１２
単位長さ毎のパルスが入力されてフレーム処理が行なわ
れ、画像モニター１９と画像処理部２０に信号を出力す
る。画像処理部２０で補正処理等が行なわれた後、表面
疵判定器２１で表面探傷が行なわれて情報処理装置２２
及び疵位置マーカ２３等に出力され、ワレ疵Ｃ等の探傷
を行なう。

以上の構成において、第６図に示した制御ブロックで鋳
片１２の表面探傷中に第３図（ａ）　、　（ｂ）　。

（Ｃ）に示した様に鋳片１２に“反り”が生じると輝線
Ｂ１がＣＣＤカメラ１０視野から外れる。

ここで、ＣＣＤカメラ１０に取付けられた輝線検出用セ
ンサ１１，１１＋の出力が第５図で示した制御回路で処
理されてジンバル機構７のヨウ補正用サーボ・モータ８
が作動される。このサーボ・モータ８の作動によりＣＣ
Ｄカメラ１０を支持するジンバル機構７が変位して、輝
線Ｂ１に対するＣＣＤカメラ１０の視野Ａを補正する。

同様に、第４図（ａ）　、（１））　、　（Ｃ）に示し
た様に鋳片１２に６ねじれ”が起きると輝線Ｂ１がＣＣ
Ｄカメラ１０視野Ａから外れる。そこで、第５図に示し
た制御回路は輝線検出用センサＩＬ、１１１の出力を演
算処理してヨウ補正用サーボ・モータ８に作動信号を出
力する。これにより、ジンバル機構７は輝線Ｂ１にＣＣ
Ｄカメラ１０視野Ａが追従するように変位する。

こうして、検査対象である鋳片１２に゛反り”や゛ねじ
れ”が生じた場合にも、光源ユニット１から鋳片１２上
に投影される輝線位置変動に対応して、ＣＣＤカメラ１
０の視野Ａを追従させて、常に鋳片１２表面の探傷を確
実に行なうことができる。

次に、スラブ連続鋳造機に完装した数値例を挙げて説明
する。

スラブ表面温度は８００〜１１００℃であり、光源には
４ＷのＡｒレーザを用いた。鋳片への投影角度は２５°
で、ミスト、水滴対策として光源面とカメラ視野面とは
１０°ずらせた。

光源を従来の水銀灯からレーザ光にかえることにより明
部と暗部のコントラスト比が約２０倍向上し、従来幅８
　ｍｍ　Ｘ深さ５１Ｗｍ　Ｘ長さ２００ｍｍのクチワレ
疵検出能力が幅５朋×深さ４關×長さ５０ｘｍ程度まで
向上した。

また、スラブ面上の輝線位置の変動は鋳造の初端と終端
ではスラブの”反り”による前後移動±３５ｍｙｎ【通
常は±５朋）であった。また、スラブ冷却のアンバラン
ス又はローラ表面に堆積した局部的なスケールによるア
ンバランスなパスライン変動による”ねじれ”による輝
線変動は両側端で±３闘程度であった。

±３闘程度の変動であれば、ＣＯＤカメラの長手方向の
寸法からすれば特に問題はないので、場合によってはヨ
ウ方向の（ネジれ補正）位置制御は省略することができ
る。しかしながら、ヨウ方向制御を停止したところ架台
の熱歪によって６ねじれ”方向の歪みが発生した。

発明の効果 本発明による連続鋳造片光学的表面探傷装置実施例は以
上の通りであり、次に述べる効果を挙げることができる
。

連続鋳造片の光学的表面探傷において、鋳造片に６反り
”又は１ねじれ”が起こっても的確に鋳造片表面の探傷
を行なうことが出来、次工程での熱原単位（鋳片重量当
りの加熱に要する熱量）の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は光源ユ
ニットとＣＯＤカメラの相対角度を示す概略図、第３図
（ａ）　、　（ｂ）、　（ｃ）は鋳片の”反り”を示す
モデル、第４図（ａ）　、　（１））　、　（（りは”
ねじれ”を示すモデル、第５図はヨウ及びピッチ補正用
のサーボ・モータ制御回路、第６図はＣＯＤカメラ出力
信号処理用制御ブロック図である。 １・・光源ユニット、２・・パルス発信器、３・・レー
ザ光源、４・・多面鏡、５・・放物面鐘、６・・架台、
７・・ジンバル機構、８，９・・サーボ・モータ、１０
・・ＣＣＤカメラ、１１・・輝線検出用センサ、１２・
・鋳片、１３゜１３１・・位置基準調整用ポテンショメ
ータ、１４　、１４１　、１５　、１５１・・オペアン
プ、１６・・カメラコントロール、１７・・Ａ／Ｄ変換
部、１８・・画像メモリ、１９・・画像モニタ、２０・
・画像処理部、２１・・表面疵判定器、２２・・情報処
理装置、２３・・疵位置マーカ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 連続鋳造ラインでの鋳造片表面の光学的探傷を行なう光
   学的表面探傷装置であつて、 鋳造片の斜上方より当該鋳造片幅方向にレーザ光を照明
   走査し、当該照明走査により前記鋳造片上に投影された
   輝線を光学系センサで検出すると共に当該光学系センサ
   での検出値を画像処理して探傷を行なう探傷装置におい
   て、 前記光学系センサを前記鋳造片上方で、かつ当該鋳造片
   面に関して検出方向調整可能に支持するジンバル機構と
   、 前記光学センサ近傍に取付けられると共に前記鋳造片上
   の前記輝線を検出する輝線検出用センサと、 前記ジンバル機構を作動させて前記光学系センサの検出
   方向を調整可能とする駆動機構と、前記輝線検出用セン
   サ検出値を入力して当該輝線検出用センサが前記輝線に
   追従するように前記駆動装置を制御する制御装置とを備
   えたことを特徴とする連続鋳造片光学的表面探傷装置。