JP2003075381A - Defect detector and method for detecting defect of metal band, computer program therefor, and computer- readable storage medium - Google Patents

Defect detector and method for detecting defect of metal band, computer program therefor, and computer- readable storage medium

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JP2003075381A
JP2003075381A JP2001267629A JP2001267629A JP2003075381A JP 2003075381 A JP2003075381 A JP 2003075381A JP 2001267629 A JP2001267629 A JP 2001267629A JP 2001267629 A JP2001267629 A JP 2001267629A JP 2003075381 A JP2003075381 A JP 2003075381A
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JP
Japan
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laser
temperature distribution
defect
detecting
metal band
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Application number
JP2001267629A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yoshino
博之 吉野
Masashi Oikawa
昌志 及川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow automation and to surely detect a defect such as a surface flaw. SOLUTION: This detector is provided with a laser irradiation device 1 for emitting a laser 103 band-likely to provide a uniform energy distribution along a sheet-width direction of a surface of a steel sheet 101, and an infrared detector 2 for measuring a sheet-width-directional surface temperature distribution of the steel sheet 101 heated by the laser irradiation device 1, in a conveying- directional downstream of the laser irradiation device 1. Since the surface of the steel sheet 101 is heated uniformly along the sheet-width direction by the bandlike laser 103, a temperature gets substantially uniform in a portion where no defect such as the surface flaw 102 exists, and a temperature change is generated in a portion where the defect exists, because of an influence thereof. The presence of the defect such as the surface flaw 102 is determined by an information processing part 3, based on the surface temperature distribution detected by the infrared detector 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板をはじめとす
る金属帯の表面疵等の欠陥を検出するための欠陥検出装
置、方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ
読み取り可能な記憶媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a defect detection device, method, computer program, and computer-readable storage medium for detecting defects such as surface flaws in metal strips such as steel plates.

【0002】[0002]

【従来の技術】製鉄業の鋼板生産ラインにおいては、鋼
板品質を確保するため、鋼板の表面疵等の欠陥を検査す
る欠陥検査を行っている。かかる欠陥検査としては、現
場の検査技術者の目視による判定が最も確実な方法とし
て採用されている。また、光を鋼板表面に照射して、そ
の反射散乱光の特徴量変化を検知することにより表面疵
の有無を判定する手法が多く提案されている。
2. Description of the Related Art In a steel plate production line in the steel industry, in order to ensure the quality of the steel plate, defect inspection is performed to inspect defects such as surface defects of the steel plate. As such a defect inspection, a visual inspection by an inspection engineer on site is adopted as the most reliable method. Further, many methods have been proposed in which the presence or absence of a surface flaw is determined by irradiating the surface of a steel sheet with light and detecting the change in the characteristic amount of the reflected and scattered light.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように検査技術者が目視する方法では、人的負担がかか
るとともに、検査技術者の経験の深浅や長時間作業の疲
れ等により検出精度が変化してしまい、確実な品質保証
を図ることが困難となる。
However, the above-described method of being visually inspected by an inspection engineer imposes a human burden, and the detection accuracy is changed due to the depth of experience of the inspection engineer, fatigue of long-time work, and the like. As a result, it becomes difficult to ensure reliable quality assurance.

【0004】また、光を照射して、その反射散乱光の特
徴量変化を検知する手法では、比較的大きな疵の検出精
度は高いが、例えば疵幅が数mm以下の微小疵を検出す
ることは、特に高速搬送ラインにおいては非常に困難と
なる。また、鋼板表面が酸化して酸化膜で覆われている
場合、照射した光のほとんどが吸収されてしまうため、
その検出精度は更に悪くなる。
Further, in the method of irradiating light and detecting the change in the characteristic amount of the reflected and scattered light, the accuracy of detecting a relatively large flaw is high, but for example, a minute flaw having a flaw width of several mm or less should be detected. Is very difficult, especially on high speed transport lines. Also, if the surface of the steel sheet is oxidized and covered with an oxide film, most of the irradiated light will be absorbed,
The detection accuracy becomes worse.

【0005】本発明は上記のような点に鑑みてなされた
ものであり、自動化を可能とするとともに、表面疵等の
欠陥を確実に検出することができるようにすることを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to enable automation and to reliably detect defects such as surface defects.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の金属帯の欠陥検
出装置は、金属帯の欠陥を検出するための金属帯の欠陥
検出装置であって、上記金属帯の表面にレーザを照射し
て加熱するレーザ照射手段と、上記レーザにより加熱さ
れた範囲の表面温度分布を検知する温度分布検知手段
と、上記温度分布検知手段により検知された表面温度分
布に基づいて欠陥判定を行う判定手段とを備えた点に特
徴を有する。
SUMMARY OF THE INVENTION A metal band defect detecting device of the present invention is a metal band defect detecting device for detecting a defect in a metal band, which comprises irradiating a laser on the surface of the metal band. A laser irradiation means for heating, a temperature distribution detecting means for detecting a surface temperature distribution in a range heated by the laser, and a judging means for making a defect judgment based on the surface temperature distribution detected by the temperature distribution detecting means. It has a feature in that it is equipped.

【0007】また、本発明の金属帯の欠陥検出方法は、
金属帯の欠陥を検出するための金属帯の欠陥検出方法で
あって、上記金属帯の表面にレーザを照射して加熱する
レーザ照射手順と、上記レーザにより加熱された範囲の
表面温度分布を検知する温度分布検知手順と、上記温度
分布検知手順により検知された表面温度分布に基づいて
欠陥判定を行う判定手順とを有する点に特徴を有する。
The metal band defect detection method of the present invention is
A method for detecting defects in a metal band for detecting defects in the metal band, comprising: a laser irradiation procedure for irradiating a surface of the metal band with a laser for heating; and detecting a surface temperature distribution in a range heated by the laser. It is characterized in that it has a temperature distribution detecting procedure and a judging procedure for making a defect judgment based on the surface temperature distribution detected by the temperature distribution detecting procedure.

【0008】また、本発明のコンピュータプログラム
は、金属帯の表面にレーザを照射して加熱するレーザ照
射手段と、上記レーザにより加熱された範囲の表面温度
分布を検知する温度分布検知手段とを用いて、上記金属
帯の欠陥を検出するための処理を実行するコンピュータ
プログラムであって、上記赤外線検知手段により検知さ
れた表面温度分布に基づいて欠陥判定を行う判定処理を
コンピュータに実行させる点に特徴を有する。
Further, the computer program of the present invention uses laser irradiation means for irradiating the surface of the metal strip with a laser to heat it, and temperature distribution detection means for detecting the surface temperature distribution in the range heated by the laser. And a computer program for executing a process for detecting a defect in the metal strip, characterized by causing a computer to execute a determination process for performing a defect determination based on a surface temperature distribution detected by the infrared detecting means. Have.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
金属帯の欠陥検出装置、方法、コンピュータプログラ
ム、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の実施の
形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a metal band defect detection apparatus, method, computer program, and computer-readable storage medium according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】(第1の実施の形態)図1には、第1の実
施の形態の金属帯の欠陥検出装置の概要を示し、(A)
は搬送鋼板101の側面側を見た図、(B)は搬送鋼板
101の表面側を見た図である。また、図2には、第1
の実施の形態における欠陥検出処理の流れを示す。な
お、図1では、搬送鋼板101(金属帯)の表面に、あ
る幅を持った表面疵102が搬送方向とほぼ平行に長く
伸びている様子を示す。圧延後にできる表面疵等の欠陥
としては、鋼板内部のピンホールや介在物が長く引き延
ばされてできることが多く、圧延方向(搬送方向)に伸
びたものが一般的である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows an outline of a metal band defect detecting apparatus according to the first embodiment.
4B is a view of the side surface of the conveyed steel plate 101, and FIG. In addition, in FIG.
7 shows a flow of defect detection processing in the embodiment. Note that FIG. 1 shows a state in which a surface flaw 102 having a certain width extends long parallel to the transport direction on the surface of the transport steel plate 101 (metal strip). Defects such as surface flaws formed after rolling are often caused by long stretching of pinholes and inclusions inside the steel sheet, and are generally extended in the rolling direction (conveying direction).

【0011】図1において、1はレーザ照射装置であ
り、同図(B)に示すように、鋼板101表面の板幅方
向にレーザ103を帯状に、すなわち、板幅方向に均一
なエネルギー分布が得られるように矩形状としたレーザ
103を照射する(図2のフローチャートにおけるステ
ップS1)。レーザとしては、CO2レーザ、YAGレ
ーザ、半導体レーザ等を用いればよい。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser irradiation device, and as shown in FIG. 1B, the laser 103 is band-shaped in the plate width direction of the surface of the steel plate 101, that is, a uniform energy distribution is obtained in the plate width direction. The rectangular laser 103 is irradiated so as to be obtained (step S1 in the flowchart of FIG. 2). A CO 2 laser, a YAG laser, a semiconductor laser, or the like may be used as the laser.

【0012】2は赤外線検知装置であり、上記レーザ照
射装置1の搬送方向下流側において、上記レーザ照射装
置1により加熱された鋼板101板幅方向の表面温度分
布を計測する(図2のフローチャートにおけるステップ
S2)。
Reference numeral 2 denotes an infrared detector, which measures the surface temperature distribution in the plate width direction of the steel plate 101 heated by the laser irradiation device 1 on the downstream side of the laser irradiation device 1 in the conveying direction (in the flowchart of FIG. 2). Step S2).

【0013】3は情報処理部であり、入力部3aと判定
部3bとを備えている。入力部3aには、赤外線検知装
置2により計測された鋼板101板幅方向の表面温度分
布情報が入力される。そして、判定部3bでは、鋼板1
01板幅方向の表面温度分布情報に基づいて、表面疵1
02等の欠陥の有無を判定する(図2のフローチャート
におけるステップS3)。
An information processing unit 3 includes an input unit 3a and a determination unit 3b. Surface temperature distribution information in the width direction of the steel plate 101 measured by the infrared detection device 2 is input to the input unit 3a. Then, in the determination unit 3b, the steel plate 1
01 Surface flaw 1 based on the surface temperature distribution information in the plate width direction
Whether there is a defect such as 02 is determined (step S3 in the flowchart of FIG. 2).

【0014】図3には、図1に示したような欠陥(表面
疵102)が存在する場合における板幅方向の表面温度
分布の例を示す。鋼板101の表面は帯状のレーザ10
3によって板幅方向にライン状に均一に加熱されるの
で、同図に示すように、表面疵102の存在しない個所
では温度がほぼ均一になるのに対して、表面疵102の
存在する個所ではその影響により温度変化が生じる(矢
印aを参照)。したがって、情報処理部3の判定部3b
において、例えば一定の閾値を超える温度変化があった
場合は、その変化部分において欠陥が存在するものと判
定することができる。
FIG. 3 shows an example of the surface temperature distribution in the plate width direction in the case where the defect (surface flaw 102) shown in FIG. 1 exists. The surface of the steel plate 101 is a band-shaped laser 10.
Since it is heated uniformly in the plate width direction by 3 as shown in the figure, the temperature becomes almost uniform at the location where the surface flaw 102 does not exist, whereas at the location where the surface flaw 102 exists, as shown in FIG. A temperature change occurs due to the influence (see arrow a). Therefore, the determination unit 3b of the information processing unit 3
In, for example, if there is a temperature change that exceeds a certain threshold value, it can be determined that a defect exists in the changed portion.

【0015】以上述べたように本実施の形態の欠陥検出
装置では、鋼板101の表面をレーザにより加熱して、
板幅方向の表面温度変化を捉えることにより、表面疵等
の欠陥を検出することができる。したがって、人的負担
をかけずに欠陥検出の自動化が可能となり、また、微小
な表面疵等の欠陥でも温度変化は確実に現れるので、光
を照射して反射散乱光を捉えるのに比べて検出精度を高
くすることができる。また、鋼板101表面が酸化して
酸化膜で覆われているような場合でも、反射光を用いた
検出方法のように吸収されることによる問題もないの
で、確実に欠陥を検出することが可能となる。むしろ、
酸化鋼板の場合の方がレーザの吸収率が向上するので、
比較的低出力のレーザでも検出精度を高くすることがで
きる。
As described above, in the defect detecting apparatus of this embodiment, the surface of the steel plate 101 is heated by the laser,
Defects such as surface defects can be detected by capturing the surface temperature change in the plate width direction. Therefore, it becomes possible to automate the defect detection without imposing a human burden, and the temperature change will surely appear even in the case of a defect such as a minute surface flaw. The accuracy can be increased. Further, even if the surface of the steel sheet 101 is oxidized and covered with an oxide film, there is no problem due to absorption as in the detection method using reflected light, so that defects can be detected reliably. Becomes Rather,
Since the absorption rate of laser is improved in the case of oxide steel sheet,
The detection accuracy can be increased even with a laser having a relatively low output.

【0016】しかも、レーザを用いるので、鋼板101
表面を均一に加熱することができる。加熱の方法とし
て、例えば誘導加熱により加熱することも考えられる
が、誘導加熱の場合、鋼板表面を均一に加熱することは
難しく、その周波数によっては鋼板内部も加熱されるこ
とになる。この鋼板内部の熱は、鋼板表面の温度に少な
からず影響を与えることになり、その結果、表面温度分
布はすみやかに均一化して、表面疵等の欠陥による影響
を打ち去ってしまうため、検出精度が低くなるおそれが
ある。これを防ぐためには、極めて高い周波数の誘導加
熱を行う必要があるが、そのための装置が高価なものと
なり、また、表面過加熱による材質変化の影響も無視で
きないものとなってしまう。それに対して、レーザ加熱
では、鋼板101表面を板幅方向にライン状に均一に加
熱して、表面疵等の欠陥による影響を明確に検出するこ
とが可能となり、過加熱のおそれも少ない。特に、半導
体レーザを用いる場合、近年の半導体レーザ技術の進歩
により、従来のCO2レーザやYAGレーザに比較し
て、大幅にコストを抑えることも可能である。
Moreover, since the laser is used, the steel plate 101
The surface can be heated uniformly. As a heating method, for example, induction heating may be considered, but in the case of induction heating, it is difficult to uniformly heat the surface of the steel sheet, and the inside of the steel sheet is also heated depending on the frequency. The heat inside the steel plate has a considerable effect on the temperature of the steel plate surface, and as a result, the surface temperature distribution is promptly homogenized and the effects of defects such as surface flaws are negated. May be low. In order to prevent this, it is necessary to perform induction heating at an extremely high frequency, but an apparatus therefor becomes expensive, and the influence of material change due to surface overheating cannot be ignored. On the other hand, in the laser heating, the surface of the steel plate 101 can be uniformly heated in the plate width direction in a line shape, and the influence of defects such as surface defects can be clearly detected, and the risk of overheating is small. In particular, when a semiconductor laser is used, it is possible to significantly reduce the cost as compared with the conventional CO 2 laser or YAG laser due to the progress of the semiconductor laser technology in recent years.

【0017】(第2の実施の形態)上記第1の実施の形
態では、レーザ照射装置1の搬送方向下流側に赤外線検
知装置2を配置したが、鋼板生産ライン上の鋼板101
表面には温度むらがあり、温度分布が均一とはなってい
ない。そのため、特にもともとの温度むらが大きい場合
には、上記のような表面疵等の欠陥による特異温度が捉
えにくくなってしまう。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the infrared detector 2 is arranged on the downstream side of the laser irradiation device 1 in the conveying direction.
There is temperature unevenness on the surface, and the temperature distribution is not uniform. Therefore, especially when the original temperature unevenness is large, it becomes difficult to capture the singular temperature due to the above-described defects such as surface defects.

【0018】そこで、第2の実施の形態では、図4に示
すように、レーザ照射装置1の搬送方向下流側だけでな
く、上流側にも赤外線検知装置4を配置している。すな
わち、レーザ照射装置1を挟んで上下流側に赤外線検知
装置2、4を配置し、両赤外線検知装置2、4により計
測する計測位置を同期させておく。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 4, the infrared detector 4 is arranged not only on the downstream side of the laser irradiation device 1 in the conveying direction but also on the upstream side thereof. That is, the infrared detection devices 2 and 4 are arranged on the upstream and downstream sides of the laser irradiation device 1 and the measurement positions measured by the infrared detection devices 2 and 4 are synchronized.

【0019】そして、情報処理部3の演算部3cにおい
て、搬送鋼板101の同一の計測位置について、上流側
の赤外線検知装置4により計測された(加熱前の)表面
温度分布と、下流側の赤外線検知装置2により計測され
た(加熱後の)表面温度分布との差を求める。そして、
判定部3bでは、この表面温度分布の差情報に基づい
て、表面疵102等の欠陥の有無を判定する。これによ
り、鋼板101もともとの温度むらに対するレーザ加熱
後の温度偏差を捉えることができ、温度むらよる影響を
除去して、表面疵等の欠陥の影響による温度変化を強調
させることができる。
Then, in the calculation unit 3c of the information processing unit 3, the surface temperature distribution (before heating) measured by the infrared detection device 4 on the upstream side (before heating) and the infrared ray on the downstream side at the same measurement position of the conveyed steel plate 101. The difference from the surface temperature distribution (after heating) measured by the detection device 2 is obtained. And
The determination unit 3b determines the presence or absence of a defect such as the surface flaw 102 based on the difference information of the surface temperature distribution. Thereby, the temperature deviation after the laser heating with respect to the original temperature unevenness of the steel plate 101 can be captured, the influence due to the temperature unevenness can be removed, and the temperature change due to the influence of defects such as surface defects can be emphasized.

【0020】以上述べた第1、2の実施の形態では、主
として欠陥の有無の検出について説明したが、更に以下
に述べるような具体的な検出を行うことも可能となる。
In the first and second embodiments described above, the detection of the presence / absence of a defect has been mainly described, but it is also possible to perform more specific detection as described below.

【0021】例えば、一定時間Δtごとに欠陥検出を連
続的に行って、鋼板長手方向の一定間隔ごとに板幅方向
における表面温度分布を捉えることで、表面疵等の欠陥
の搬送方向長さを推定することも可能となる。図5
(A)に示すように、ある時刻tにおける板幅方向の表
面温度分布(第2の実施の形態の場合であれば、表面温
度偏差分布)が検知されて、表面疵等の欠陥を検出した
とする。その後、図5(B)に示すように、Δt、2Δ
t、・・・、nΔt経過する間に、同様の板幅方向の表面
温度分布(第2の実施の形態の場合であれば、表面温度
偏差分布)が連続的に検知された場合、搬送速度をLP
とすれば、表面疵等の欠陥の搬送方向長さを(nΔt×
LP)と推定することができる。
For example, by continuously detecting defects at regular time intervals Δt and capturing the surface temperature distribution in the plate width direction at regular intervals in the longitudinal direction of the steel plate, the length of defects such as surface defects in the conveying direction can be determined. It is also possible to estimate. Figure 5
As shown in (A), the surface temperature distribution in the plate width direction at a certain time t (in the case of the second embodiment, the surface temperature deviation distribution) is detected, and defects such as surface defects are detected. And After that, as shown in FIG. 5B, Δt, 2Δ
If the same surface temperature distribution in the plate width direction (surface temperature deviation distribution in the case of the second embodiment) is continuously detected while t, ... LP
Then, the length of defects such as surface defects in the transport direction is (nΔt ×
LP).

【0022】また、欠陥の有無だけでなく、その欠陥の
種類を推定することも可能となる。図6、8、10に
は、欠陥が存在する場合の等温度偏差分布図を示す。横
軸は板幅[m]であり、ここでは板幅0.03m〜0.
07mの部分を抜き出している。また、縦軸はレーザの
照射終点からの距離[m]であり、ここでは終点からの
距離0.2m〜0.4mの部分を抜き出している。図中
に表示された数字は、レーザ照射前(加熱前)とレーザ
照射後(加熱後)との温度差を示す。また、鋼板の搬送
速度は、360mpmである。
Further, it is possible to estimate not only the presence or absence of a defect but also the type of the defect. FIGS. 6, 8 and 10 show isothermal deviation distribution diagrams when a defect exists. The horizontal axis represents the plate width [m], and here, the plate width is 0.03 m to 0.
The part of 07m is extracted. Further, the vertical axis represents the distance [m] from the laser irradiation end point, and here, the portion of the distance 0.2 m to 0.4 m from the end point is extracted. The numbers displayed in the figure show the temperature difference between before laser irradiation (before heating) and after laser irradiation (after heating). Further, the transport speed of the steel sheet is 360 mpm.

【0023】図6は、鋼板表面に深さ約0.8mmのア
ルミナ系介在物が噛み込んでいる欠陥がある場合の結果
を示し、(A)は2×106W/m2のレーザ照射をした
場合、(B)は2×107W/m2のレーザ照射(スリッ
ト幅約20mm)をした場合を示す。図7に示すよう
に、鋼板101表面において板幅方向0.05m付近の
位置に、アルミナ系介在物104が存在している。
FIG. 6 shows the results when there is a defect in which alumina-based inclusions having a depth of about 0.8 mm are caught in the surface of the steel sheet. (A) shows laser irradiation of 2 × 10 6 W / m 2 . 2B shows the case where laser irradiation of 2 × 10 7 W / m 2 (slit width of about 20 mm) was performed. As shown in FIG. 7, alumina-based inclusions 104 are present on the surface of the steel plate 101 at a position near 0.05 m in the plate width direction.

【0024】この場合、アルミナ系介在物104の熱伝
導率は鋼板101の熱伝導率に比べて小さいので、レー
ザ加熱したときに、表面付近に熱が局在化する。さら
に、アルミナ系介在物104の熱容量は、鋼板101の
熱容量に比べて小さいので、レーザ加熱域通過後に、表
面から急速に熱が奪われることによる温度低下が鋼板1
01表面に比べて大きくなる。このために、鋼板101
表面の板幅方向において、アルミナ系介在物104の存
在する範囲(範囲x)では、アルミナ系介在物104の
存在しない範囲(範囲y)に比べて温度上昇が低くな
る。したがって、図6に示すように、板幅0.05m付
近の位置で表面温度偏差が低くなる結果が得られる。
In this case, since the thermal conductivity of the alumina-based inclusions 104 is smaller than that of the steel sheet 101, the heat is localized near the surface when laser heating. Further, since the heat capacity of the alumina-based inclusions 104 is smaller than that of the steel sheet 101, the temperature drop due to the rapid heat removal from the surface after passing through the laser heating region causes a decrease in the temperature of the steel sheet 1.
01 is larger than the surface. For this purpose, the steel plate 101
In the plate width direction of the surface, the temperature rise is lower in the range where the alumina-based inclusions 104 are present (range x) than in the range where the alumina-based inclusions 104 are not present (range y). Therefore, as shown in FIG. 6, the result is that the surface temperature deviation is low at a position near the plate width of 0.05 m.

【0025】図8は、鋼板表面から深さ約0.8mm位
置にアルミナ系介在物が埋設する欠陥がある場合の結果
を示し、(A)は2×106W/m2のレーザ照射をした
場合、(B)は2×107W/m2のレーザ照射をした場
合を示す。図9に示すように、鋼板101の板幅方向
0.5m付近の位置において、鋼板101表面より内部
にアルミナ系介在物104が存在している。
FIG. 8 shows the result when there is a defect in which alumina inclusions are buried at a depth of about 0.8 mm from the surface of the steel sheet. (A) shows laser irradiation of 2 × 10 6 W / m 2. In this case, (B) shows the case of laser irradiation of 2 × 10 7 W / m 2 . As shown in FIG. 9, the alumina-based inclusions 104 are present inside the surface of the steel plate 101 at a position near 0.5 m in the plate width direction of the steel plate 101.

【0026】この場合、レーザ加熱したときに、鋼板1
01の表面板幅方向において、アルミナ系介在物104
の存在しない範囲(範囲y)で鋼板101表面から内部に
熱が伝達される割合に比べて、アルミナ系介在物104
の存在する範囲(範囲x)で鋼板101の表面から内部
に熱が伝達される割合は小さくなる。すなわち、アルミ
ナ系介在物104が断熱材として機能し、その上部の表
面温度が、アルミナ系介在物104の存在しない範囲y
の表面温度に比べて低下しにくくなるので、図8に示す
ように、板幅0.05m付近の位置で表面温度偏差が高
くなる結果が得られる。
In this case, the steel plate 1 is heated by laser heating.
01 in the width direction of the surface plate
In comparison with the rate at which heat is transferred from the surface of the steel sheet 101 to the inside in the range (range y) where no
In the range (range x) in which is present, the rate of heat transfer from the surface of the steel plate 101 to the inside is small. That is, the alumina-based inclusions 104 function as a heat insulating material, and the surface temperature of the upper part thereof is in the range y where the alumina-based inclusions 104 do not exist.
Since it is less likely to decrease than the surface temperature of, the surface temperature deviation becomes high at a position near the plate width of 0.05 m, as shown in FIG.

【0027】図10は、鋼板表面から深さ約0.8mm
位置に空洞が存在する欠陥がある場合の結果を示し、2
×106W/m2のレーザ照射をした場合を示す。図11
に示すように、鋼板101の板幅方向0.05m付近の
位置において、鋼板101表面より内部に空洞105が
存在している。
FIG. 10 shows a depth of about 0.8 mm from the surface of the steel plate.
2 shows the result when there is a defect in which a cavity exists at a position,
The case where laser irradiation of × 10 6 W / m 2 is performed is shown. Figure 11
As shown in FIG. 3, a cavity 105 exists inside the surface of the steel plate 101 at a position near 0.05 m in the plate width direction of the steel plate 101.

【0028】この場合も、図8、9で説明した場合と同
様、空洞105が断熱材として機能し、その上部の表面
温度が、空洞105の存在しない範囲yの表面温度に比
べて低下しにくくなるので、図11に示すように、板幅
0.5m付近の位置で表面温度偏差が高くなる結果が得
られる。特に、空洞105はアルミナ系介在物104に
比べて断熱性が高いので、空洞105の断熱材としての
影響がより顕著に現れている。
Also in this case, as in the case described with reference to FIGS. 8 and 9, the cavity 105 functions as a heat insulating material, and the surface temperature of the upper portion thereof is less likely to decrease than the surface temperature in the range y where the cavity 105 does not exist. Therefore, as shown in FIG. 11, a result that the surface temperature deviation becomes high at a position near the plate width of 0.5 m is obtained. In particular, since the cavity 105 has a higher heat insulating property than the alumina-based inclusion 104, the influence of the cavity 105 as a heat insulating material is more remarkable.

【0029】上述したように、表面温度偏差分布(第1
の実施の形態の場合であれば、表面温度分布)が上向き
の凸であるか、下向きの凸であるかによって、更にはそ
の凸の程度によって、欠陥の種類を推定することが可能
となる。
As described above, the surface temperature deviation distribution (first
In the case of the embodiment described above, it is possible to estimate the type of defect depending on whether the surface temperature distribution) is an upward convex or a downward convex, and further based on the degree of the convex.

【0030】なお、以上述べた実施の形態では、図1、
4に示したように、鋼板101板幅方向のすべてにレー
ザ103を帯状に照射するようにしたが、幅方向をいく
つかに分割して、複数の帯状のレーザ103を分割部分
それぞれに照射するようにしてもよい。
In the embodiment described above, FIG.
As shown in FIG. 4, the laser beam 103 is irradiated in a strip shape over the entire width of the steel plate 101, but the width direction is divided into several portions, and a plurality of strip-shaped lasers 103 are emitted to each divided portion. You may do it.

【0031】また、図12に示すように、一点に集光さ
せたレーザ103を板幅方向に走査するよう照射しても
よい。レーザビームの走査方向はガルバノミラー光学
系、ポリゴンミラー光学系を用いる。ガルバノミラー光
学系とは、板幅方向に往復する方法であり、ポリゴンミ
ラー光学系とは一方向に走査する方法である。図12で
は、ガルバノミラー光学系の例を示した。この場合、鋼
板101の搬送速度に比べてスキャンスピードを高速に
しておけば、レーザ103を帯状に照射したのと実質的
に同様の効果が得られ、しかも、レーザ照射装置1の小
型化が可能となる。
Further, as shown in FIG. 12, the laser 103 focused at one point may be irradiated so as to scan in the plate width direction. The scanning direction of the laser beam uses a galvano mirror optical system or a polygon mirror optical system. The galvanometer mirror optical system is a method of reciprocating in the plate width direction, and the polygon mirror optical system is a method of scanning in one direction. FIG. 12 shows an example of the galvanometer mirror optical system. In this case, if the scan speed is set to be higher than the transport speed of the steel plate 101, the same effect as that obtained by irradiating the laser 103 in a strip shape can be obtained, and the laser irradiation device 1 can be downsized. Becomes

【0032】また、上記のようにレーザ103帯状に照
射する、或いは、集光させたレーザ103を板幅方向に
走査するよう照射することにより、板幅方向をライン状
に加熱して表面温度分布を捉えるようにしたが、鋼板1
01の一定の面をレーザにより加熱し、当該エリア上の
表面温度変化を捉えるようにすれば、更に明確に欠陥検
出を行うことができる。
Further, as described above, by irradiating the laser 103 in the band shape or by irradiating the focused laser 103 so as to scan in the plate width direction, the plate width direction is heated in a line shape and the surface temperature distribution is obtained. I tried to capture, but steel plate 1
If a constant surface 01 is heated by a laser to capture the surface temperature change on the area, the defect can be detected more clearly.

【0033】また、帯状のレーザビームを照射する場合
の注意点であるが、板幅端部においては、レーザビーム
出力を板幅中央部に比較して小さくし、板幅端部と板幅
中央部での材料の温度を均等にすることが望ましい。こ
れは、板幅端部では材料のヒートマスが板幅中央部に比
較して小さいため、板幅中央部と同量の熱量を加えると
温度が高くなるためである。同様の理由から、集光させ
たレーザビームを板幅方向に走査して照射するに際して
も、板幅端部のレーザビームの走査速度を板幅中央部の
走査速度に比較して速くし、板幅端部と板幅中央部での
材料の温度を均等にすることが望ましい。
Also, regarding the point of caution when irradiating a strip-shaped laser beam, the laser beam output at the plate width end is made smaller than that at the plate width center, and the plate width end and the plate width center are set. It is desirable to even out the temperature of the material in parts. This is because the heat mass of the material at the edge of the plate width is smaller than that at the center of the plate width, and therefore the temperature rises when the same amount of heat as at the center of the plate width is applied. For the same reason, when scanning and irradiating the focused laser beam in the plate width direction, the scanning speed of the laser beam at the end of the plate width is made higher than the scanning speed at the center of the plate width, It is desirable to equalize the temperature of the material at the width end and the plate width center.

【0034】(他の実施の形態)上記実施の形態で説明
した情報処理部3の各部は、コンピュータのCPU或い
はMPU、RAM、ROM等で構成されるものであり、
その機能はRAMやROM等に記憶されたコンピュータ
プログラムが動作することによって実現される。
(Other Embodiments) Each part of the information processing unit 3 described in the above embodiments is composed of a CPU of a computer or MPU, RAM, ROM, etc.,
The function is realized by the operation of a computer program stored in RAM, ROM or the like.

【0035】したがって、上記コンピュータプログラム
自体は本発明の範疇に含まれる。上記コンピュータプロ
グラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波と
して伝播させて供給するためのコンピュータネットワー
ク(LAN、インターネット等のWAN、無線通信ネッ
トワーク等)システムにおける通信媒体(光ファイバ等
の有線回線や無線回線等)を用いることができる。
Therefore, the computer program itself is included in the scope of the present invention. As a transmission medium of the computer program, a communication medium (a wired line such as an optical fiber or a wireless line) in a computer network (LAN, WAN such as the Internet, a wireless communication network, etc.) system for propagating and supplying program information as a carrier wave Etc.) can be used.

【0036】また、上記コンピュータプログラムをコン
ピュータに供給するための手段、例えばかかるコンピュ
ータプログラムを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含
まれる。記憶媒体としては、CD−ROM、フレキシブ
ルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディ
スク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。
Further, means for supplying the computer program to a computer, for example, a storage medium storing the computer program is included in the scope of the present invention. A CD-ROM, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a non-volatile memory card, or the like can be used as the storage medium.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、欠陥
検出の自動化が可能となり、また、表面温度分布を捉え
るので、検出精度を高くすることができ、金属帯表面が
酸化膜で覆われているような場合でも確実に検出するこ
とが可能となる。しかも、レーザを用いて加熱するよう
にしたので、照射範囲を均一に加熱して、表面疵等の欠
陥による影響を明確に検出することができる。
As described above, according to the present invention, the defect detection can be automated, and since the surface temperature distribution is captured, the detection accuracy can be improved and the metal strip surface is covered with the oxide film. It is possible to reliably detect even in cases such as those described above. Moreover, since the heating is performed by using the laser, it is possible to uniformly heat the irradiation range and to clearly detect the influence of defects such as surface defects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施の形態の金属帯の欠陥検出装置の概
要を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a metal band defect detection device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態における欠陥検出処理の流れ
を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of defect detection processing in the first embodiment.

【図3】表面疵が存在する場合における板幅方向の表面
温度分布の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a surface temperature distribution in the plate width direction when surface defects are present.

【図4】第2の実施の形態の金属帯の欠陥検出装置の概
要を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of a metal band defect detection device according to a second embodiment.

【図5】ある時刻tからnΔt経過するまでの間に、同
様の板幅方向の表面温度分布(表面温度偏差分布)が連
続的に捉えられた場合を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a case where a similar surface temperature distribution in the plate width direction (surface temperature deviation distribution) is continuously captured from a certain time t until nΔt elapses.

【図6】鋼板表面にアルミナ系介在物が噛み込んでいる
欠陥が存在する場合の等温度偏差分布図を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an isothermal deviation distribution map in the case where there is a defect in which an alumina-based inclusion is caught on the surface of a steel sheet.

【図7】鋼板101表面にアルミナ系介在物104が存
在している様子を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which alumina-based inclusions 104 are present on the surface of the steel plate 101.

【図8】鋼板表面より内部にアルミナ系介在物が埋設す
る欠陥がある場合の等温度偏差分布図を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an isothermal deviation distribution map in the case where there is a defect in which an alumina-based inclusion is embedded inside the steel sheet surface.

【図9】鋼板101表面より内部にアルミナ系介在物1
04が存在している様子を示す模式図である。
FIG. 9: Alumina-based inclusion 1 from the surface of the steel plate 101 to the inside
It is a schematic diagram which shows a mode that 04 exists.

【図10】鋼板表面より内部に空洞が存在する欠陥があ
る場合の等温度偏差分布図を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an isothermal deviation distribution map in the case where there is a defect in which a cavity exists inside the steel sheet surface.

【図11】鋼板101表面より内部に空洞105が存在
している様子を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing a state in which a cavity 105 exists inside the surface of a steel plate 101.

【図12】一点に集光させたレーザ103を板幅方向に
走査するよう照射する様子を示した模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing how a laser beam 103 focused on one point is irradiated so as to scan in the plate width direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ照射装置 2 赤外線検知装置 3 情報処理部 3a 入力部 3b 判定部 3c 演算部 1 Laser irradiation device 2 Infrared detector 3 Information processing section 3a Input section 3b Judgment unit 3c arithmetic unit

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属帯の欠陥を検出するための金属帯の
欠陥検出装置であって、 上記金属帯の表面にレーザを照射して加熱するレーザ照
射手段と、 上記レーザにより加熱された範囲の表面温度分布を検知
する温度分布検知手段と、 上記温度分布検知手段により検知された表面温度分布に
基づいて欠陥判定を行う判定手段とを備えたことを特徴
とする金属帯の欠陥検出装置。
1. A metal band defect detection device for detecting defects in a metal band, comprising laser irradiating means for irradiating a surface of the metal band with a laser to heat the surface, and a range of a range heated by the laser. A defect detecting device for a metal band, comprising: a temperature distribution detecting means for detecting a surface temperature distribution; and a judging means for making a defect judgment based on the surface temperature distribution detected by the temperature distribution detecting means.
【請求項2】 上記レーザ照射手段は、上記金属帯の板
幅方向にレーザを帯状に照射することを特徴とする請求
項1に記載の金属帯の欠陥検出装置。
2. The defect detecting device for a metal band according to claim 1, wherein the laser irradiation means irradiates a laser beam in a band shape in a plate width direction of the metal band.
【請求項3】 上記レーザ照射手段は、上記金属帯の板
幅方向を走査するようレーザを照射することを特徴とす
る請求項1に記載の金属帯の欠陥検出装置。
3. The defect detection device for a metal band according to claim 1, wherein the laser irradiation unit irradiates the laser so that the laser beam is scanned in the plate width direction of the metal band.
【請求項4】 上記板幅方向の加熱を、上記金属帯の長
手方向で所定間隔ごとに行うことを特徴とする請求項2
又は3に記載の欠陥検出装置。
4. The heating in the plate width direction is performed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the metal strip.
Alternatively, the defect detection device according to item 3.
【請求項5】 上記レーザ照射手段によりレーザを照射
する前に上記金属帯の表面温度分布を検知する他の温度
分布検知手段と、 上記金属帯上の同一範囲について、上記他の温度分布検
知手段により計測された加熱前の表面温度分布と、上記
温度分布検知手段により計測された加熱後の表面温度分
布との差を求める演算手段とを備え、 上記判定手段は、上記演算手段により求められた表面温
度分布の差に基づいて欠陥判定を行うことを特徴とする
請求項1に記載の金属帯の欠陥検出装置。
5. Another temperature distribution detection means for detecting the surface temperature distribution of the metal strip before the laser irradiation by the laser irradiation means, and the other temperature distribution detection means for the same range on the metal strip. The surface temperature distribution before heating measured by the above, and the calculating means for calculating the difference between the surface temperature distribution after heating measured by the temperature distribution detecting means are provided, and the determining means is obtained by the calculating means. The defect detection apparatus for a metal strip according to claim 1, wherein defect determination is performed based on a difference in surface temperature distribution.
【請求項6】 上記レーザはCo2レーザ又はYAGレ
ーザ又は半導体レーザであることを特徴とする請求項1
〜5のいずれか1項に記載の金属帯の欠陥検出装置。
6. The laser is a Co 2 laser, a YAG laser or a semiconductor laser.
5. The defect detection device for a metal band according to any one of items 1 to 5.
【請求項7】 上記金属帯の表面が酸化膜で覆われてい
ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載
の金属帯の欠陥検出装置。
7. The defect detection device for a metal band according to claim 1, wherein the surface of the metal band is covered with an oxide film.
【請求項8】 上記金属帯は搬送ラインにより搬送され
ていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に
記載の金属帯の欠陥検出装置。
8. The defect detection device for a metal strip according to claim 1, wherein the metal strip is transported by a transport line.
【請求項9】 金属帯の欠陥を検出するための金属帯の
欠陥検出方法であって、 上記金属帯の表面にレーザを照射して加熱するレーザ照
射手順と、 上記レーザにより加熱された範囲の表面温度分布を検知
する温度分布検知手順と、 上記温度分布検知手順により検知された表面温度分布に
基づいて欠陥判定を行う判定手順とを有することを特徴
とする金属帯の欠陥検出方法。
9. A method for detecting defects in a metal band for detecting defects in the metal band, comprising: a laser irradiation procedure for irradiating a surface of the metal band with a laser to heat the surface; and a range of a range heated by the laser. A defect detection method for a metal band, comprising: a temperature distribution detection procedure for detecting a surface temperature distribution; and a determination procedure for performing a defect determination based on the surface temperature distribution detected by the temperature distribution detection procedure.
【請求項10】 金属帯の表面にレーザを照射して加熱
するレーザ照射手段と、上記レーザにより加熱された範
囲の表面温度分布を検知する温度分布検知手段とを用い
て、上記金属帯の欠陥を検出するための処理を実行する
コンピュータプログラムであって、 上記温度分布検知手段により検知された表面温度分布に
基づいて欠陥判定を行う判定処理をコンピュータに実行
させることを特徴とするコンピュータプログラム。
10. A defect of the metal strip using a laser irradiating means for irradiating the surface of the metal strip with a laser to heat it, and a temperature distribution detecting means for detecting a surface temperature distribution in a range heated by the laser. A computer program for executing a process for detecting a defect, the program causing a computer to execute a determination process for performing a defect determination based on the surface temperature distribution detected by the temperature distribution detecting means.
【請求項11】 請求項10に記載のコンピュータプロ
グラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取
り可能な記憶媒体。
11. A computer-readable storage medium in which the computer program according to claim 10 is stored.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006090801A (en) * 2004-09-22 2006-04-06 Hitachi Metals Ltd Device and method for inspecting inspected object
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