JP2010071721A - 鋼板の凹凸疵検出装置及び凹凸疵検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板表面の凹凸疵の影を鮮明化してその検出精度を高めることができる鋼板の凹凸疵検出装置及び凹凸疵検出方法を提供する。
【解決手段】走行する鋼板1の表面に, 斜光照明装置4を用いて斜め方向から線状光線を照射し、形成される鋼板表面の凹凸疵の影をラインセンサカメラ３により撮影する。斜光照明装置４は一定間隔で配置された多数のＬＥＤ素子５と、各ＬＥＤ素子５からの照射光を一定角度方位に制限する照射角度制限手段とを備えた構造である。斜光照明装置４の照射角度制限手段は、例えばルーバーフィルムである。指向性に優れ他方向への拡散光がほとんどない斜光照明が可能となるので、鋼板表面の凹凸疵の影を鮮明化することができ、精度の良い凹凸疵の検出が可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、製鉄工場等において鋼板の凹凸疵を精度よく検査するために用いられる鋼板の凹凸疵検出装置及び凹凸疵検出方法に関するものである。

鋼板の表面には様々な理由によって凹凸疵が発生することがある。このために従来から様々な検出技術が開発されているが、特に鋼板の走行方向に延びた凹凸疵は検出しにくいものである。そこで例えば特許文献１には、線状光源から鋼板表面に対して線状光線を照射し、斜め方向に配置されたカメラによって鋼板表面の凹凸疵の影を撮影する装置が開示されている。

しかしこの特許文献１の装置においては線状光源として蛍光管を使用しているため、線状光源から照射される光線の方向を正確に一定方向に規制することが困難である。このために凹凸疵の影の部分に拡散光が入射して影が薄くなったり、ぼやけたりすることがあり、検出精度を低下させていた。またこの特許文献１の装置においては、鋼板の走行方向に延びた凹凸疵の検出精度を高めるために、線状光源を板幅方向に対して水平面内で角度θを持たせて配置し、カメラの視野もこれに合わせて水平面内で傾斜させている。しかしこのような配置を採用すると鋼板表面を斜め方向に検査することとなり、凹凸疵の位置特定が行いにくいこと、広角の視野を持つカメラが必要となるなどの問題があった。
特開２０００−１２１５７４号公報

従って本発明の第１の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、鋼板表面の凹凸疵の影を鮮明化してその検出精度を高めることができる鋼板の凹凸疵検出装置及び凹凸疵検出方法を提供することである。また本発明の第２の目的は、線状光源を板幅方向に配置しても鋼板表面の凹凸疵の検出精度を高めることができる鋼板の凹凸疵検出装置及び凹凸疵検出方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の鋼板の凹凸疵検出装置は、走行する鋼板の表面に斜め方向から線状光線を照射する斜光照明装置と、この斜光照明装置によって形成される鋼板表面の凹凸疵の影を撮影するラインセンサカメラとからなる鋼板の凹凸疵検出装置において、前記斜光照明装置が、一定間隔で配置されたＬＥＤ素子と、各ＬＥＤ素子からの照射光を一定角度方位に制限する照射角度制限手段とを備えた構造であることを特徴とするものである。

なお請求項２に記載のように、斜光照明装置が鋼板の表面に対して平行に配置されていることが好ましい。また請求項３に記載のように、斜光照明装置が線状光線を鋼板の板幅方向に照射するように配置されていることが好ましい。

また請求項４に記載のように、斜光照明装置の照射角度制限手段をルーバーフィルムとすることができる。この場合には請求項５に記載のように、斜光照明装置の各ＬＥＤ素子を、ルーバーフィルムのルーバー角度に合わせて傾斜させて配置することが好ましい。あるいは請求項６のように、斜光照明装置の照射角度制限手段を各ＬＥＤ素子の周囲に配置され各ＬＥＤ素子からの光線を一定角度方向に指向させる反射鏡とすることができる。

さらに請求項７に記載のように、斜光照明装置を照射角度制限手段のほかにさらに拡散レンズと集光レンズとを備えたものとすることができる。

また上記の課題を解決するためになされた本発明の鋼板の凹凸疵検出方法は、走行する鋼板の斜め上方に配置した斜光照明装置から鋼板の表面に斜め方向から線状光線を照射し、この斜光照明装置によって形成される鋼板表面の凹凸疵の影を鋼板の上方に設置したラインセンサカメラで撮影する鋼板の凹凸疵検出方法において、前記斜光照明装置として、一定間隔で配置されたＬＥＤ素子と、各ＬＥＤ素子からの照射光を一定角度方位に制限する照射角度制限手段とを備えた構造のものを使用することを特徴とするものである。

本発明の鋼板の凹凸疵検出装置及び検出方法によれば、一定間隔で配置されたＬＥＤ素子と各ＬＥＤ素子からの照射光を一定角度方位に制限する照射角度制限手段とを備えた斜光照明装置によって鋼板表面を照射するので、指向性に優れ他方向への拡散光がほとんどない斜光照明が可能となる。また各ＬＥＤ素子の輝度は一定であるから、全長にわたって均一輝度の斜光照明が可能となる。このために鋼板表面の凹凸疵の影を鮮明化することができ、これをラインセンサカメラで撮影することによって、精度の良い凹凸疵の検出が可能となる。

請求項２に記載のように斜光照明装置を鋼板の表面に対して平行に配置すれば、均一な照度で鋼板表面を照射することができ、検出精度の向上に有効である。また請求項３のように斜光照明装置を鋼板の板幅方向に配置すれば、凹凸疵の位置特定が行い易く、カメラの視野を鋼板の幅よりも広角とする必要がない。

請求項４に記載のように斜光照明装置の照射角度制限手段をルーバーフィルムとすれば、指向性のよい斜光照明装置を安価に製作することができる。この場合、請求項５のように各ＬＥＤ素子をルーバーフィルムのルーバー角度に合わせて傾斜させて配置すれば、各ＬＥＤ素子から照射される最も高輝度の光線がルーバーフィルムを通過することになるので、高輝度の斜光照明が可能となる。

請求項６に記載のように、斜光照明装置の照射角度制限手段を各ＬＥＤ素子の周囲に配置された反射鏡とすれば、光の無駄をなくして高輝度の斜光照明が可能となる。

請求項７に記載のように、斜光照明装置を照射角度制限手段のほかにさらに拡散レンズと集光レンズとを備えたものとすれば、板幅方向の輝度の不均一を解消するとともに、鋼板表面に一直線上に光線を集光させることができ、高輝度の斜光照明が可能となる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１乃至図３は本発明の鋼板の凹凸疵検出装置の説明図であり、１はロール２に沿って走行する鋼板、３は鋼板１の上方に凹凸疵を検出するために配置されたラインセンサカメラ、４は斜光照明装置である。ラインセンサカメラ３は斜光照明装置４からの光線が鋼板１の表面で正反射する角度に設置されている。正反射の状態に設置した角度が検出中に変化しないように、圧延機による張力等で拘束しながら鋼板を通板させる。斜光照明装置４は鋼板１の表面に対して平行、かつ鋼板の板幅方向と一致させて配置されている。図３に示されるように、斜光照明装置４は鋼板１の表面に対して角度αの方向に平面状の光線を照射するもので、角度αは°１０°〜６０°、より好ましくは１５°〜４５°であり、図３では１８°に設定されている。角度αが１０°より小さいと鋼板上の長手方向の線状の欠陥が検出困難となり、角度αが６０°より大きいと鋼板上の点状または鋼板の幅方向の線状の欠陥が検出困難となる。ラインセンサカメラ３はこの斜光照明装置４が鋼板１を斜光照射する線上を狙って配置されており、鋼板の凹凸疵によって生じる影または反射光量の違いを検出する。

以下に斜光照明装置４の詳細構造を説明する。本発明の斜光照明装置４は従来のような蛍光管ではなく、一定間隔で直線状に配置されたＬＥＤ素子を光源とする。この構成によって、一端から他端に至るまで輝度が一定の斜光照明装置４とすることができる。また各ＬＥＤ素子からの光線は中心軸の周囲±４０°の範囲に拡散するので、これを一定角度方向に指向させる照射角度制限手段を組み合わせてある。

図４は斜光照明装置４を示す説明図であり、多数のＬＥＤ素子５と、照射角度制限手段であるルーバーフィルム６とからなる。ルーバーフィルム６は透明プラスチックの内部に非透光性のルーバー７を平行に組み込んだフィルムであり、ルーバー７と平行な方向には光線を透過させることができるが、ルーバー７に対して傾斜した方向の光線は遮断する性能を備えたものである。このようなルーバーフィルムは例えば住友スリーエム株式会社から市販されているものを使用することができる。なおフィルム表面に対するルーバー７の角度をルーバー角と呼び、ルーバー角が０°と１８°のルーバーフィルムが市販されているが、製造工程において任意に設定可能であり、本実施形態においては３０°のルーバー角のルーバーフィルム６を採用している。

図４に示すように、このようなルーバーフィルム６を直線状に配置された多数のＬＥＤ素子５の下面に配置すれば、各ＬＥＤ素子５からの光線は照射角度制限手段であるルーバーフィルム６によって一定方向に規制され、この実施形態においては鋼板１の表面に対して角度αが３０°の方向に照射される。なお図４に示すように、各ＬＥＤ素子５をルーバーフィルム６のルーバー角度に合わせて傾斜させて配置すれば、各ＬＥＤ素子５から出る最も輝度の高い中心軸方向の光線がルーバーフィルム６を通過するようになり、斜光照明装置４の輝度を高めることが可能となる。

このように本発明によれば、指向性に優れ他方向への拡散光がほとんどない斜光照明が可能となるので、鋼板表面の凹凸疵の影は鮮明となり、ラインセンサカメラ３による検出精度を高めることができる。しかしＬＥＤ素子５は点光源であるから、図４の構造では斜光照明装置４の長手方向に輝度の不均一が発生する。

そこで図５に示すように、ＬＥＤ素子５とルーバーフィルム６との間に拡散レンズ８を介在させ、各ＬＥＤ素子５からの光線を拡散させることが好ましい。この場合、通常の拡散板を使用すると光線は全方向に拡散してしまうため、レンチキュラーレンズシートのように長手方向にのみ光線を拡散することができる拡散レンズ８を用いることが好ましい。なおレンチキュラーレンズシートは多数のシリンドリカルレンズを平面上に並べた形状の樹脂シートであり、例えば日本特殊光学樹脂株式会社から市販されているものを使用することができる。拡散レンズ８により長手方向に拡散された光線はルーバーフィルム６により一定方向に規制される。さらに図５に示すように集光レンズ９により鋼板１上に集光させれば、より輝度の高い斜光照明が可能となる。集光レンズ９としては断面形状がかまぼこ型のシリンドリカルレンズを用いることができる。集光レンズ９の位置は必ずしも図５の位置に限定されるものではなく、ルーバーフィルム６と位置を入れ替えることも可能である。

なお、ＬＥＤ素子５と照射角度制限手段であるルーバーフィルム６との間に拡散レンズ８を介在させる場合には、図６に示すように各ＬＥＤ素子５を垂直下向きとすることも可能である。図６の配置の方が図５の配置よりも製作コストが安価となる。

以上に説明した実施形態では、何れも照射角度制限手段としてルーバーフィルム６を用いたが、光線を一定角度方向に指向させることができるものであれば必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すように個々のＬＥＤ素子５に光線を一定角度方向に指向させる反射鏡１０を取り付けることもできる。図７の実施形態では反射鏡１０は光軸を一定角度だけ傾斜させたパラボラ形状であり、ＬＥＤ素子５はその焦点位置に配置されている。これによって反射鏡１０のどの位置で反射した光線も同一方向に指向される。

なお、図７の構造では反射鏡１０に反射されることなくＬＥＤ素子５から直接照射される光線は拡散光となるので、完全な平行光線とはならない。しかし図８に示すように反射鏡１０の焦点位置にＬＥＤ素子５をパラボラ型の反射鏡１０の方向を向けて配置すれば、ＬＥＤ素子５から照射される光線は全て反射鏡１０によって一定方向に反射されるので、完全な平行光線を得ることができる。

図７、図８に示した実施形態の場合にも、さらに拡散板、ルーバーフィルム、及び集光レンズを組み合わせることも可能である。

図９は以上に説明した斜光照明装置４とラインセンサカメラ３とを用いて鋼板１の凹凸疵を検出する様子を示した斜視図であり、斜光照明装置４を板幅方向に配置して斜光照明を行うことにより、通板方向に延びた凹凸疵の影を鮮明化させ、ラインセンサカメラ３により確実に検出可能となる。しかも斜光照明装置４と鋼板１との距離は一定であるために板幅方向のどの位置においても照度は一定であるため、凹凸疵がどの位置にあっても正確に検出可能である。

本発明の鋼板の凹凸疵検出装置を示す側面図である。 本発明の鋼板の凹凸疵検出装置を示す側面図である。 本発明の鋼板の凹凸疵検出装置を示す正面図である。 斜光照明装置４を示す説明図である。 第１の実施形態の斜光照明装置を示す断面図である。 第２の実施形態の斜光照明装置を示す断面図である。 第３の実施形態の斜光照明装置を示す断面図である。 第４の実施形態の斜光照明装置を示す断面図である。 鋼板の凹凸疵を検出する様子を示した斜視図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ ロール
３ ラインセンサカメラ
４ 斜光照明装置
５ ＬＥＤ素子
６ ルーバーフィルム
７ ルーバー
８ 拡散レンズ
９ 集光レンズ
１０ 反射鏡

Claims (8)

1. 走行する鋼板の表面に斜め方向から線状光線を照射する斜光照明装置と、この斜光照明装置によって形成される鋼板表面の凹凸疵の影を撮影するラインセンサカメラとからなる鋼板の凹凸疵検出装置であって、前記斜光照明装置が、一定間隔で配置されたＬＥＤ素子と、各ＬＥＤ素子からの照射光を一定角度方位に制限する照射角度制限手段とを備えた構造であることを特徴とする鋼板の凹凸疵検出装置。
2. 斜光照明装置が、鋼板の表面に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項１記載の鋼板の凹凸疵検出装置。
3. 斜光照明装置が、線状光線を鋼板の板幅方向に照射するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の鋼板の凹凸疵検出装置。
4. 斜光照明装置の照射角度制限手段が、ルーバーフィルムであることを特徴とする請求項１記載の鋼板の凹凸疵検出装置。
5. 斜光照明装置の各ＬＥＤ素子を、ルーバーフィルムのルーバー角度に合わせて傾斜させて配置したことを特徴とする請求項４記載の鋼板の凹凸疵検出装置。
6. 斜光照明装置の照射角度制限手段が、各ＬＥＤ素子の周囲に配置され各ＬＥＤ素子からの光線を一定角度方向に指向させる反射鏡であることを特徴とする請求項１記載の鋼板の凹凸疵検出装置。
7. 斜光照明装置が、照射角度制限手段のほかに、さらに拡散レンズと集光レンズとを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の鋼板の凹凸疵検出装置。
8. 走行する鋼板の斜め上方に配置した斜光照明装置から鋼板の表面に斜め方向から線状光線を照射し、この斜光照明装置によって形成される鋼板表面の凹凸疵の影を鋼板の上方に設置したラインセンサカメラで撮影する鋼板の鋼板の凹凸疵検出方法において、前記斜光照明装置として、一定間隔で配置されたＬＥＤ素子と、各ＬＥＤ素子からの照射光を一定角度方位に制限する照射角度制限手段とを備えた構造のものを使用することを特徴とする鋼板の凹凸疵検出方法。

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