JP2009244162A - 下面検査装置および下面検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光路を塞ぐことなく、バリ、スケールや水などの落下物による影響を回避し、安定して材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うこと。
【解決手段】板状光線Ｌの上下に高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護板７，８により板状光線Ｌの光路を遮らないように隙間が形成された光線源防護部と、反射光のカメラ２の必要撮像範囲の上下に高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護板１２，１３によりカメラ２の必要撮像範囲を遮らないように隙間が形成されたカメラ防護部とを備え、板状光線Ｌの投光角度αは鉛直線方向から２５°以下、カメラ２の撮像角度βは鉛直線方向から４５°以下、かつ板状光線Ｌの投光角度αとの関係で正反射光を受光しない角度とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱間スラブや鋼板などの材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うための下面検査装置および下面検査方法に関する。

鉄鋼の製造工程において製造される熱間スラブ表面の疵は、圧延された後も製品の表面欠陥として残存するため、スラブ段階で検出され、除去されることが望ましい。従来、この熱間スラブや鋼板などの材料の表面形状測定や表面疵検出を行う検査装置が開発されている。例えば特許文献１には、測定対象物の表面に板状光線を照射し、その測定対象物からの反射光をカメラで検出することにより、測定対象物の表面形状に沿って光切断像を連続的に形成することにより、測定対象物の形状を測定する光切断像方式の光学的形状測定方法が開示されている。

また、例えば特許文献２には、熱間圧延プロセスでの鋼板の表面検査のように、検査対象物の温度が４００℃〜１０００℃以上の高温状態の中で、しかも大量の水と水蒸気等が検査雰囲気中に存在するといった劣悪な環境下にある場合に、検査装置の発光部やカメラなどの光学装置の汚れを防止するため、光学装置をケース内に収納し、開閉動作可能な遮蔽板によって光路を必要時のみ開動作させるようにした表面検査装置が開示されている。また、特許文献３には、ケース内に大気圧より高い内圧をかけてエアが光学装置側から鋼板側に流れるようにすることで、汚れた外気がケース内に入らないようにした表面検査装置が開示されている。

また、これらはいずれも対象物の上面を検査するものであるが、対象物の下面を検査する場合には、光学装置を対象物の下方に配置しなければならない。しかしながら、この場合、対象物を搬送する際に飛散した粉塵、圧延油や機械油などが下方の光学装置を汚してしまう。そこで、このような問題を解決するため、例えば特許文献４に記載の表面検査装置では、光学装置をケース内に配置し、ケースの上面に光路を確保するため開口部を設け、この開口部をガラスなどの透明体で覆った窓面を設け、さらにこの窓面を低圧水および高圧水により洗浄する洗浄手段を設けている。

特許第２９１３９０３号公報 特開２００２−１５６３３４号公報 特開２００２−１５６３３５号公報 特許第３６６９３２３号公報

ところが、上記特許文献４に記載のようにケースの窓面を洗浄したとしても、この窓面に水滴が残っていたり、汚れが十分に取れずに残っていたりした場合、光学装置から照射した光や対象物からの反射光が歪んでしまい、正確な表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行えなくなってしまうという問題がある。特に、熱間スラブの表面疵検査や、熱間圧延工程での検査などの４００℃〜１０００℃の高温環境下で検査を行う場合、検査中に水で洗浄を行うと、この洗浄水が蒸発してしまうので、洗浄が十分に行われない可能性がある。

そこで、本発明においては、光路を塞ぐことなく、バリ、スケールや水などの落下物による影響を回避し、安定して材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うことが可能な下面検査装置および下面検査方法を提供することを目的とする。

本発明の下面検査装置は、検査対象物の下面に対して光線源から板状光線を投光し、この反射光をカメラにより撮像して検査を行う光切断像方式の下面検査装置であって、板状光線の光路を遮らないように隙間が形成された光線源防護部と、カメラの必要撮像範囲を遮らないように隙間が形成されたカメラ防護部とを備え、板状光線の投光角度が、鉛直線方向から２５°以下、カメラの撮像角度が、鉛直線方向から４５°以下、かつ板状光線の投光角度との関係で正反射光を受光しない角度であることを特徴とするものである。

また、本発明の下面検査方法は、検査対象物の下面に対して光線源から板状光線を投光し、この反射光をカメラにより撮像して検査を行う光切断像方式の下面検査方法であって、板状光線の光路を遮らないように隙間が形成された光線源防護部の隙間から、鉛直線方向から２５°以下の投光角度で板状光線を投光し、カメラの必要撮像範囲を遮らないように隙間が形成されたカメラ防護部の隙間から、鉛直線方向から４５°以下、かつ板状光線の投光角度との関係で正反射光を受光しない撮像角度で反射光をカメラにより撮像することを特徴とする。

本発明では、板状光線の光路が１次元、カメラの必要撮像範囲が２次元であり、板状光線の光路の方がカメラの必要撮像範囲よりも狭いため、カメラ側よりも小さな隙間が防護部に形成される光線源側を鉛直線方向により近い方に配置し、板状光線の投光角度を２５°以下としている。そして、ハレーションおよび輝度むらを発生させずに撮像画像を得るために板状光線の投光角度との関係で正反射光を受光しない角度、好ましくはカメラの鉛直線方向からの撮像角度と板状光線の鉛直線方向からの投光角度との差の絶対値が２０°以上となるようにしている。但し、検査対象物上の疵の底部が死角とならないように、カメラの撮像角度は鉛直線方向から４５°以下としている。これにより、鉛直線方向により近い方に配置された光線源防護部に形成された隙間は小さいため、この小さな隙間からは落下物が侵入しにくくなる。また、より大きな隙間が形成されたカメラ防護部は鉛直線方向からより遠い方に配置されているため、このカメラ防護部の大きな隙間からも落下物は侵入しにくくなる。

なお、カメラの鉛直線方向からの撮像角度と板状光線の鉛直線方向からの投光角度との差の絶対値が２０°以上であれば、カメラに受光される反射光は正反射光を含まない乱反射光となるが、必ずしも２０°以上である必要はなく、カメラに受光される反射光が正反射光を含まない角度であれば良い。また、このカメラの鉛直線方向からの撮像角度と板状光線の鉛直線方向からの投光角度との差の絶対値は、より好ましくは３０°以上であり、３０°以上であれば安定的に乱反射光のみをカメラに受光させることが可能となる。

ここで、光線源防護部は、板状光線の上下に板状光線の光路を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護物であり、カメラ防護部は、反射光のカメラの必要撮像範囲の上下にカメラの必要撮像範囲を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護物であることが望ましい。これにより、鉛直線方向に見て光線源防護部の隙間とカメラ防護部の隙間は死角となるので、鉛直線方向からの落下物はさらに侵入しにくくなる。

また、光線源は検査対象物の移動方向の上流側に配置されたものであり、カメラは検査対象物の移動方向の下流側に配置されたものであることが望ましい。検査対象物が移動中に検査を行う場合、落下物は慣性により検査対象物の移動方向に放物線を描いて落下するため、鉛直線方向により近い方に配置される光線源をこれと逆方向に配置することで、光線源防護部の隙間からの落下物の侵入をさらに防止することが可能となる。

また、光線源防護部の上面およびカメラ防護部の上面のいずれか一方または両方の角度は、水平線方向から２０°以上７０°以下であることが望ましい。光線源防護部およびカメラ防護部の上面の角度が水平線方向から２０°以上７０°以下の場合、光線源防護部およびカメラ防護部の上面に着地した落下物は滑り落ちる。なお、２０°未満の場合には落下物が滑り落ちにくくなり、７０°超の場合には防護部の上面の面積に対して鉛直線方向からみた面積の割合が小さくなりすぎるため、防護部が巨大化する。

また、本発明の下面検査装置は、板状光線の発光面およびカメラの受光面のいずれか一方または両方にエアーカーテンを備えたものであることが望ましい。これにより、板状光線の発光面およびカメラの受光面に粉塵が着地し、付着するのを防止することができる。

また、本発明の下面検査装置は、光線源防護部の下面およびカメラ防護部の下面のいずれか一方または両方に断熱材を備えたものであることが望ましい。これにより、熱間スラブなどの４００℃〜１０００℃の高温の検査対象物の検査を行う場合に、この高温の検査対象物の熱が光線源およびカメラに伝わるのを防止することができる。

また、本発明の下面検査装置は、光線源を収容するケースおよびカメラを収容するケースのいずれか一方または両方が、ケース自体およびケース内をそれぞれ冷却する冷却装置を備えたものであることが望ましい。これにより、熱間スラブなどの高温の検査対象物の検査を行う場合に、ケースごと光線源およびカメラを冷却することで、高温の検査対象物の熱が光線源およびカメラに伝わるのをさらに防止することができる。

また、本発明の下面検査装置は、板状光線および反射光の光路へ向かって送風する送風装置を備えたものであることが望ましい。これにより、板状光線および反射光の光路への熱溜まりを防止することができ、板状光線および反射光への検査対象物の輻射熱による悪影響を防止することができる。

また、本発明の下面検査装置は、板状光線および反射光の光路上に赤外線カットフィルタを備えたものであることが望ましい。これにより、熱間スラブなどの高温の検査対象物の検査を行う場合に、検査対象物の熱線から光線源およびカメラを保護することができる。

また、本発明の下面検査装置は、板状光線がグリーンレーザであり、カメラがブルーおよびレッドの波長光をカットし、かつ、グリーンの波長光をスルーするバンドパスフィルタを備えたものであることが望ましい。これにより、熱間スラブなどの高温の検査対象物の検査を行う場合に、自発光する検査対象物の影響を排除して、撮像画像のＳ／Ｎ比を確保することが可能となる。

（１）板状光線の光路を遮らないように隙間が形成された光線源防護部の隙間から、鉛直線方向から２５°以下の投光角度で板状光線を投光し、カメラの必要撮像範囲を遮らないように隙間が形成されたカメラ防護部の隙間から、鉛直線方向から４５°以下、かつ板状光線の投光角度との関係で正反射光を受光しない撮像角度で反射光をカメラにより撮像する構成により、光線源防護部およびカメラ防護部の隙間から落下物が侵入しにくくなる。また、カメラの撮像角度を板状光線の投光角度との関係で正反射光を受光しない角度としているため、ハレーションおよび輝度むらを発生させずに撮像画像を得ることが可能である。さらに、カメラの撮像角度も鉛直線方向から４５°以下として検査対象物上の疵の底部が死角とならないようにしている。これにより、バリ、スケールや水などの落下物による影響を回避し、安定して材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うことが可能となる。

（２）光線源防護部が、板状光線の上下に板状光線の光路を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護物であり、カメラ防護部が、反射光のカメラの必要撮像範囲の上下にカメラの必要撮像範囲を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護物であることにより、鉛直線方向に見て光線源防護部の隙間とカメラ防護部の隙間が死角となり、鉛直線方向からの落下物はさらに侵入しにくくなる。

（３）光線源が検査対象物の移動方向の上流側に配置されたものであり、カメラが検査対象物の移動方向の下流側に配置されたものであることにより、検査対象物が移動中に検査を行う場合に、慣性により放物線を描いて落下する落下物が、光線源防護部の隙間から侵入するのを防止することが可能となる。

（４）光線源防護部の上面およびカメラ防護部の上面のいずれか一方または両方の角度が、水平線方向から２０°以上７０°以下であることにより、光線源防護部およびカメラ防護部の上面に着地した落下物は滑り落ち、これらの防護部上に堆積するのを防止することができる。

（５）板状光線の発光面およびカメラの受光面のいずれか一方または両方にエアーカーテンを備えたことにより、板状光線の発光面およびカメラの受光面に粉塵が着地し、付着するのを防止することができる。

（６）光線源防護部の下面およびカメラ防護部の下面のいずれか一方または両方に断熱材を備えたものであることにより、熱間スラブなどの４００℃〜１０００℃の高温の検査対象物の検査を行う場合に、この高温の検査対象物の熱が光線源およびカメラに伝わるのを防止し、光線源およびカメラを保護することができる。

（７）光線源を収容するケースおよびカメラを収容するケースのいずれか一方または両方が、ケース自体およびケース内をそれぞれ冷却する冷却装置を備えたものであることにより、熱間スラブなどの高温の検査対象物の検査を行う場合に、ケースごと光線源およびカメラを冷却して、高温の検査対象物の熱が光線源およびカメラに伝わるのをさらに防止し、光線源およびカメラを保護することができる。

（８）板状光線および反射光の光路へ向かって送風する送風装置を備えたことにより、板状光線および反射光の光路への熱溜まりを防止することができ、板状光線および反射光への検査対象物の輻射熱による悪影響を防止することができ、さらに安定して材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うことが可能となる。

（９）板状光線および反射光の光路上に赤外線カットフィルタを備えたものであることにより、熱間スラブなどの高温の検査対象物の検査を行う場合に、検査対象物の熱線から光線源およびカメラを保護することができる。

（１０）板状光線がグリーンレーザであり、カメラがブルーおよびレッドの波長光をカットし、かつ、グリーンの波長光をスルーするバンドパスフィルタを備えたものであることにより、熱間スラブなどの高温の検査対象物の検査を行う場合に、自発光する検査対象物の影響を排除して、撮像画像のＳ／Ｎ比を確保することができ、さらに安定して材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うことが可能となる。

図１は本発明の実施の形態における下面検査装置の概略構成を示す図、図２は図１の下面検査装置の光学系の詳細を示す断面図である。

図１において、本発明の実施の形態における下面検査装置は、搬送ローラＲによって搬送される検査対象物としての熱間スラブＳの下面の表面疵Ｉを走間にて自動検査するものであり、主に、板状光線Ｌを投光する光線源としてのレーザ光源１と、この反射光Ｂ（図２参照。）を撮像するカメラ２と、レーザ光源１およびカメラ２を制御して疵検出処理を行う制御部３と、制御部３による疵検出結果等を表示する表示装置４とから構成される。レーザ光源１は熱間スラブＳの移動方向の上流側、カメラ２は下流側に配置されている。

レーザ光源１は、グリーンレーザを射出する光源であり、この光源から射出される細いビームはロッドレンズ（図示せず。）により扇状に広げられて板状光線Ｌとなる。また、レーザ光源１は、図２に示すように、開口５ａが形成されたケース５に収容されている。開口５ａには赤外線吸収ガラスが設けられており、その上面にはスリット５ｂが設けられている。ケース５は、ケース５自体を冷却する水冷機構と、ケース５内を空冷する空冷機構とからなる冷却装置（図示せず。）とを備える。また、ケース５上には、スリット５ｂに向かってエアーを噴出するノズル６が設けられている。

なお、レーザ光源１から熱間スラブＳの下面に対して投光される板状光線Ｌの投光角度αは、鉛直線方向から２５°以下に設定されている。また、板状光線Ｌの上下には、板状光線Ｌの光路を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護板７，８が配置されている。この一対の防護板７，８は、落下物等からレーザ光源１を防護する光線源防護部を構成しており、板状光線Ｌは、この一対の防護板７，８の間に形成された隙間から熱間スラブＳの下面に投光される。

なお、下側の防護板７の上面は、水平線方向から２０°以上７０°以下に設定されている。また、防護板７の下面には断熱材７ａが設けられている。一方、上側の防護板８の板状光線Ｌ側の先端部分にも、水平線方向から２０°以上７０°以下の下向きの傾斜が設けられている。なお、本実施形態においては、この防護板８の下端と防護板７の上端との間の距離は１ｍである。

カメラ２は、ブルーおよびレッドの波長光をカットし、かつ、グリーンの波長光をスルーするバンドパスフィルタを備えたものである。また、カメラ２は、開口９が形成されたケース１０に収容されている。開口９には赤外線吸収ガラスが設けられている。また、ケース１０は、ケース１０自体を冷却する水冷機構と、ケース１０内を空冷する空冷機構とからなる冷却装置（図示せず。）とを備える。また、ケース１０上には、開口９に設けられたガラスに向かってエアーを噴出するノズル１１が設けられている。

なお、カメラ２の撮像角度βは、鉛直線方向から４５°以下に設定されている。但し、この撮像角度βは、板状光線Ｌの投光角度αとの関係で正反射光を受光しない角度である。例えば、カメラ２の鉛直線方向からの撮像角度と板状光線Ｌの鉛直線方向からの投光角度との差の絶対値が２０°以上であれば、カメラ２に受光される反射光Ｂは正反射光を含まない乱反射光となる。

また、この反射光Ｂのカメラの必要撮像範囲の上下には、カメラの必要撮像範囲を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護板１２，１３が配置されている。この一対の防護板１２，１３は、落下物等からカメラ２を防護するカメラ防護部を構成しており、熱間スラブＳの下面によって反射された反射光Ｂは、この一対の防護板１２，１３の間に形成された隙間からカメラ２により撮像される。

なお、下側の防護板１２の上面は、水平線方向から２０°以上７０°以下に設定されている。また、防護板１２の下面には断熱材１２ａが設けられている。一方、上側の防護板１３の反射光Ｂ側の先端部分にも、水平線方向から２０°以上７０°以下の上向きの傾斜が設けられている。この上側の防護板１３の下面にも断熱材１３ａが設けられている。

また、図示しないが、本実施形態における下面検査装置は、板状光線Ｌおよび反射光Ｂの光路へ向かって送風する送風装置を備えている。

上記構成の下面検査装置では、検査対象物である熱間スラブＳの下面に対してレーザ光源１から板状光線Ｌを投光し、この反射光Ｂをカメラ２により撮像して光切断像方式により検査を行う。このとき、バリ、スケールや水などの落下物は、一対の防護板７，８に阻まれてレーザ光源１側へは侵入せず、カメラ２側へも一対の防護板１２，１３に阻まれて侵入しない。なぜなら、鉛直線方向により近い方に配置された一対の防護板７，８の間に形成された隙間は１次元的な板状光線Ｌの光路を確保するためのものであるため小さく、この小さな隙間からは落下物が侵入しにくくなるからである。また、２次元的なカメラの必要撮像範囲を確保するために一対の防護板１２，１３の間には、より大きな隙間が形成されているが、これらの防護板１２，１３は鉛直線方向からより遠い方に配置されているため、これらの防護板１２，１３の間の大きな隙間からも落下物は侵入しにくくなるからである。これにより、この下面検査装置では、これらの落下物による影響を回避し、安定して材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うことが可能である。

また、この下面検査装置では、一対の防護板７，８により構成される光線源防護部が、板状光線Ｌの上下に高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置されたものであり、一対の防護板１２，１３により構成されるカメラ防護部が、反射光Ｂのカメラ２の必要撮像範囲の上下に高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置されたものであるため、鉛直線方向に見て光線源防護部の隙間とカメラ防護部の隙間が死角となっている。そのため、鉛直線方向からの落下物はレーザ光源１側およびカメラ２側へさらに侵入しにくくなっている。

また、この下面検査装置では、レーザ光源１が熱間スラブＳの移動方向の上流側に配置され、カメラ２が下流側に配置されているので、熱間スラブＳが移動中に検査を行う場合に、慣性により放物線を描いて落下する落下物は、より鉛直線方向に近い方に配置された一対の防護板７，８の隙間から侵入しにくい。

また、この下面検査装置では、防護板７，１２の上面の角度が水平線方向から２０°以上７０°以下に設定されているため、これらの防護板７，１２の上面に着地した落下物は滑り落ちるので、これらの防護板７，１２上への落下物の堆積が防止される。また、防護板８の板状光線Ｌ側の先端部分にも下向きの傾斜が設けられていることから、この防護板８の先端部分に着地した落下物は滑り落ち、防護板７の上面を経て下方へと落下する。

なお、通常、熱間スラブＳの下側には搬送ローラＲの部分を除いて鉄板製の床Ｐが設けられているが、本実施形態においては、熱間スラブＳの下面を検査するために、板状光線Ｌおよび反射光Ｂの光路付近のみが開口されている。したがって、撮像角度βが大きい場合、防護板１２，１３上には落下物は落下しないが、防護板１３の反射光Ｂ側の先端部分に反射光Ｂの光路を遮らないように上向きの傾斜を設けて鍔部１４を構成し、ラップ代を大きくして、粉塵が防護板１２，１３の隙間から侵入しにくくしている。

また、この下面検査装置では、板状光線Ｌの発光面であるケース５のスリット５ｂに向かってノズル６からエアーを噴出することによりエアーカーテンを形成しており、板状光線Ｌの発光面に粉塵が着地し、付着するのを防止している。同様に、カメラ２の受光面であるケース１０の開口９に設けられたガラスに対しても、ノズル１１からエアーを噴出することによりエアーカーテンを形成しており、カメラ２の受光面に粉塵が着地し、付着するのを防止している。

また、この下面検査装置では、防護板７，１２，１３の下面に断熱材を備えているため、４００℃〜１０００℃の高温となる熱間スラブＳの熱がレーザ光源１およびカメラ２に伝わることが防止されている。さらに、これらのレーザ光源１およびカメラ２をそれぞれ収容するケース５，１０自体およびケース５，１０内が冷却装置により冷却されるので、レーザ光源１およびカメラ２は熱から保護されている。その上、この下面検査装置では、板状光線Ｌおよび反射光Ｂの光路上に赤外線カットフィルタを備えているので、レーザ光源１およびカメラ２は熱間スラブＳの熱線からも保護されている。

また、この下面検査装置では、板状光線Ｌおよび反射光Ｂの光路へ向かって送風装置により送風しているので、板状光線Ｌおよび反射光Ｂの光路への熱溜まりが防止されている。したがって、板状光線Ｌおよび反射光Ｂへの熱間スラブＳの輻射熱による熱揺らぎなどの悪影響が防止されており、さらに安定して熱間スラブＳ下面の表面疵検出を行うことが可能である。

また、この下面検査装置では、板状光線Ｌがグリーンレーザであり、カメラ２がブルーおよびレッドの波長光をカットし、かつ、グリーンの波長光をスルーするバンドパスフィルタを備えたものであるため、熱間スラブＳの自発光の影響を排除して、撮像画像のＳ／Ｎ比を確保することができており、さらに安定して熱間スラブＳ下面の表面疵検出を行うことが可能である。

上記実施形態の下面検査装置において、板状光線Ｌの投光角度αおよびカメラ２の撮像角度βの評価を行った。表１から表３は、カメラの撮像角度βがそれぞれ４５°、３０°、５０°の場合の評価結果を示している。

表１から表３に示した感度Δｄ／Δｈについては、図３に示すように熱間スラブＳ表面の疵Ｉの凹み量をΔｈ、板状光線Ｌの歪み量をΔｄとしたとき、次式により表される。
Δｄ／Δｈ＝ｓｉｎ（ｘ＋ｙ）/ｃｏｓ（ｘ）
ここで、ｘは板状光線Ｌの鉛直線方向からの角度、すなわち前述の投光角度αであり、ｙはカメラ２の水平線方向に対する角度、すなわち前述の撮像角度βを使って表すと９０°−βである。

なお、防護板７，８は、鉛直線方向に見て重なり合う範囲（ラップ代）が大きい程、落下物を防護するためには好ましい。しかしながら、上述の感度Δｄ／Δｈが１よりも大きくなった場合、すなわち熱間スラブＳ表面の疵Ｉの凹み量Δｈに対する板状光線Ｌの歪み量Δｄが１よりも大きくなった場合、疵Ｉの開口幅Ｗが凹み量Δｈよりも大きくないと、疵Ｉの底部が疵Ｉの表面角Ｃの死角となってしまうので、熱間スラブＳ表面の疵Ｉの凹み量Δｈに対する板状光線Ｌの歪み量Δｄが１以下となる範囲内に板状光線Ｌの傾きを設定することが望ましい。なお、ラップ代は０超であれば鉛直方向への落下物の侵入を防ぐことが可能であるが、より確実に鉛直方向への落下物の侵入を防止するためには１００ｍｍ以上であることが好ましい。

なお、表１の結果から分かるように、カメラ２の撮像角度βが４５°の場合には、レーザ光源１による投光角度αが２５°以下であれば、カメラ２は板状光線Ｌの正反射光を受光せず、乱反射系のみが受光され、ハレーションや輝度むらは発生しなかった。したがって、熱間スラブＳ表面のスケールが厚かったり、薄かったり、剥離したりしていた場合に、正反射光ではハレーションや輝度むらが発生してしまうが、乱反射系のみを受光することで、このような不具合が発生することがなく、安定して熱間スラブＳの下面表面疵の検出を行うことができた。

但し、カメラ２の撮像角度βが４５°の場合、感度Δｄ／Δｈの制約上、レーザ光源１による投光角度αは２２．５°以下とすることが望ましい。なお、感度Δｄ／Δｈの制約を考慮しなければ、表１から表３に示すいずれの場合においても、投光角度αと撮像角度βとの角度差β−αの絶対値が２０°以上ではカメラ２は板状光線Ｌの正反射光を受光せず、乱反射光のみが受光されるため、ハレーションや輝度むらは発生しなかった。特に、角度差β−αの絶対値が３０°以上の場合には、正反射光は全くカメラ２に受光されず、安定的にハレーションや輝度むらは発生しなかった。

また、表２から分かるように、撮像角度βが４５°以下（表２では３０°）の場合であっても、板状光線Ｌの投光角度αとの関係で正反射光を受光しない角度、すなわち撮像角度βと投光角度αとの角度差β−αの絶対値が２０°以上の場合には、カメラ２は板状光線Ｌの正反射光を受光せず、乱反射系のみが受光されるため、ハレーションや輝度むらが発生することがなく、安定して熱間スラブＳの下面表面疵の検出を行うことができた。

一方、表３から分かるように、撮像角度βが４５°超（表３では５０°）の場合であっても、板状光線Ｌの投光角度αとの関係で正反射光を受光しない角度、すなわち撮像角度βと投光角度αとの角度差β−αの絶対値が２０°以上の場合には、カメラ２は板状光線Ｌの正反射光を受光せず、乱反射系のみが受光されるため、ハレーションや輝度むらは発生しないが、撮像角度βが４５°超では、熱間スラブＳの下面表面疵の底部が死角となりやすくなるため、安定的に下面表面疵を正確に検出できなかった。

したがって、表１から表３の結果から、板状光線Ｌの投光角度αは鉛直線方向から５°以上２５°以下、より好ましくは５．７°以上１５°以下であり、カメラ２の撮像角度βは鉛直線方向から４５°以下、かつ撮像角度βと投光角度αとの角度差の絶対値が２０°以上の場合に、バリ、スケールや水などの落下物による影響を回避し、安定して熱間スラブＳ下面の表面疵検出を行うのに最適な下面検査装置となることが確認できた。

本発明の下面検査装置および下面検査方法は、熱間スラブ下面の表面疵検出の他、鋼板などの材料下面の表面形状測定や、表面疵・欠陥検出を行うための装置および方法として有用である。

本発明の実施の形態における下面検査装置の概略構成を示す図である。 図１の下面検査装置の光学系の詳細を示す断面図である。 熱間スラブ表面疵の拡大断面図である。

符号の説明

１ レーザ光源
２ カメラ
３ 制御部
４ 表示装置
５，１０ ケース
５ａ 開口
５ｂ スリット
６，１１ ノズル
７，８，１２，１３ 防護板
７ａ，１２ａ，１３ａ 断熱材
９ 開口

Claims (12)

1. 検査対象物の下面に対して光線源から板状光線を投光し、この反射光をカメラにより撮像して検査を行う光切断像方式の下面検査装置であって、
   前記板状光線の光路を遮らないように隙間が形成された光線源防護部と、
   前記カメラの必要撮像範囲を遮らないように隙間が形成されたカメラ防護部とを備え、
   前記板状光線の投光角度が、鉛直線方向から２５°以下、前記カメラの撮像角度が、鉛直線方向から４５°以下、かつ前記板状光線の投光角度との関係で正反射光を受光しない角度である
   ことを特徴とする下面検査装置。
2. 前記光線源防護部は、前記板状光線の上下に前記板状光線の光路を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護物であり、前記カメラ防護部は、前記反射光の前記カメラの必要撮像範囲の上下に前記カメラの必要撮像範囲を遮らないように高さを違えてかつ鉛直線方向に見て一部重なり合うように配置された一対の防護物であることを特徴とする請求項１記載の下面検査装置。
3. 前記光線源は前記検査対象物の移動方向の上流側に配置されたものであり、前記カメラは前記検査対象物の移動方向の下流側に配置されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の下面検査装置。
4. 前記カメラの鉛直線方向からの撮像角度と前記板状光線の鉛直線方向からの投光角度との差の絶対値が２０°以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の下面検査装置。
5. 前記光線源防護部の上面および前記カメラ防護部の上面のいずれか一方または両方の角度が水平線方向から２０°以上７０°以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の下面検査装置。
6. 前記板状光線の発光面および前記カメラの受光面のいずれか一方または両方にエアーカーテンを備えた請求項１から５のいずれかに記載の下面検査装置。
7. 前記光線源防護部の下面および前記カメラ防護部の下面のいずれか一方または両方に断熱材を備えた請求項１から６のいずれかに記載の下面検査装置。
8. 前記光線源を収容するケースおよび前記カメラを収容するケースのいずれか一方または両方がケース自体およびケース内をそれぞれ冷却する冷却装置を備えた請求項１から７のいずれかに記載の下面検査装置。
9. 前記板状光線および反射光の光路へ向かって送風する送風装置を備えた請求項１から８のいずれかに記載の下面検査装置。
10. 前記板状光線および反射光の光路上に赤外線カットフィルタを備えた請求項１から９のいずれかに記載の下面検査装置。
11. 前記板状光線はグリーンレーザであり、前記カメラはブルーおよびレッドの波長光をカットし、かつ、グリーンの波長光をスルーするバンドパスフィルタを備えたものであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の下面検査装置。
12. 検査対象物の下面に対して光線源から板状光線を投光し、この反射光をカメラにより撮像して検査を行う光切断像方式の下面検査方法であって、
    前記板状光線の光路を遮らないように隙間が形成された光線源防護部の隙間から、鉛直線方向から２５°以下の投光角度で前記板状光線を投光し、
    前記カメラの必要撮像範囲を遮らないように隙間が形成されたカメラ防護部の隙間から、鉛直線方向から４５°以下、かつ前記板状光線の投光角度との関係で正反射光を受光しない撮像角度で前記反射光を前記カメラにより撮像する
    ことを特徴とする下面検査方法。

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