JP2011196768A - Method and device for detecting flaw of wire material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧延中の線材の表面傷を検査する探傷方法および探傷装置に関する。 The present invention relates to a flaw detection method and a flaw detection apparatus for inspecting surface flaws of a wire rod during rolling.
線材をはじめとする鋼材の表面傷を検査する一般的な検査方法としては、渦流探傷方法と光学的探傷方法とがある。 As a general inspection method for inspecting a surface flaw of a steel material such as a wire rod, there are an eddy current flaw detection method and an optical flaw detection method.
渦流探傷方法としては、特許文献1のように、検査対象となる熱間加工中の線材に磁気を印加し、線材表面の傷に伴う磁気の変化を検出して、傷部を検知する方法が知られている。
As an eddy current flaw detection method, as in
また、光学的探傷方法としては、特許文献2のように、主に線材圧延工程前の角形鋼材を、検査ラインに移して外部光源(ライト)でその表面を照明しながらカメラで撮像し、得られた画像に現れる明部領域と暗部領域のコントラストをもとに傷部を検知する方法が知られている。
Further, as an optical flaw detection method, as in
特許文献1の方法では、磁気の変化を検出するために、熱間圧延中の赤熱する線材の全周に探傷装置としてのコイルを近接して配置しなければならない。
しかし、このように高温の線材に探傷装置の一部を近接させる場合には、熱対策が必要となり、探傷装置全体に要する設備コストやメインテナンス等に要するランニングコストが嵩む問題がある。また、傷を検知した箇所について再確認ができない問題もある。
In the method of
However, when a part of the flaw detection apparatus is brought close to the high-temperature wire as described above, it is necessary to take measures against heat, and there is a problem that equipment costs required for the entire flaw detection apparatus, running costs required for maintenance, and the like increase. In addition, there is a problem that it is not possible to reconfirm the location where the scratch is detected.
一方、特許文献2の方法では、角形鋼材を照明する外部光源が必要となるが、光学的探傷方法において、このような外部光源を省略できるとコストが削減できるため好ましい。
また、特許文献2の方法は、比較的短尺の角形鋼材を検査する場合には移送が容易で場所を取らないため適しているが、線材のような比較的長尺のものを検査する場合には、別ラインに移すのに手間がかかり、また別ラインのための広大なスペースが必要となるため適していない。このため、光学的探傷方法においては、圧延ライン内で鋼材の表面傷を検査できることが望ましい。
On the other hand, the method of
The method of
したがって、本発明の解決すべき課題は、熱間圧延により形成される線材の表面傷を光学的に検査する際に、外部光源を用いることなくかつ圧延ライン内でその検査を実現することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize the inspection in the rolling line without using an external light source when optically inspecting the surface flaw of the wire formed by hot rolling. .
上記した課題を解決するため、発明にかかる線材の探傷方法を、上流側に熱間圧延をおこなう圧延ローラ群を下流側にカメラをそれぞれ配置した線材の圧延ラインを準備するステップと、前記圧延ローラ群により熱間圧延された赤熱する線材を前記カメラにより非照明下で撮像するステップと、前記撮像により得られた線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差(光の強度差)に基づき線材の表面傷の有無を判定するステップと、を含むものとしたのである。 In order to solve the above-described problems, a method for flaw detection of a wire rod according to the invention includes a step of preparing a wire rod rolling line in which a group of rolling rollers performing hot rolling on the upstream side and a camera on the downstream side are arranged, and the rolling roller A step of imaging a non-illuminated wire rod hot-rolled by a group with the camera, and a contrast difference (light intensity difference) between adjacent bright area and dark area of the wire image obtained by the imaging And determining the presence or absence of surface flaws on the wire.
熱間圧延工程を経た線材をその直後にカメラで撮像する場合には、線材が赤熱して発光しているため外部光源を用いずとも傷領域と無傷領域とでコントラストのはっきりした線材画像を得ることができる。そのため、外部光源を省略することができコスト削減が図られる。 When the wire rod that has undergone the hot rolling process is imaged with a camera immediately after that, the wire rod glows red and emits light, so that a wire rod image with clear contrast between the scratched area and the intact area can be obtained without using an external light source. be able to. Therefore, an external light source can be omitted and cost reduction can be achieved.
探傷に用いるカメラを圧延ライン上に組み込んで圧延に連続して検査をおこなっているため、探傷検査のための検査ラインを別途設けることが不要となり、線材を検査ラインに移す手間、検査ラインのためのスペース、設備コストをいずれも節減することができる。
判定した箇所については、その線材画像を記録しておくと、再確認することができる。
Since the camera used for flaw detection is installed on the rolling line and inspection is carried out continuously during rolling, it is not necessary to provide a separate inspection line for flaw detection. Space and equipment costs can be saved.
The determined portion can be reconfirmed by recording the wire image.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2に示す実施形態にかかる線材の探傷装置10は、線材wの熱間圧延をおこなう圧延ライン1に組み込まれて用いられ、カメラ11を用いた光学的方式により線材wの表面傷の有無を検査するものである。
A
図1に示すように、線材wを熱間圧延により形成する一般的な圧延ライン1は、上流側から下流側へと順に、圧延ローラ群2、冷却部3、および巻取り部4を備える。
圧延ローラ群2により熱間圧延されて高熱をもった線材wは、冷却部3により冷却され、最後に巻き取り部4に巻き取られる。
As shown in FIG. 1, the general
The wire w that has been hot-rolled by the
図示のように、実施形態の探傷装置10は、圧延ライン1上の冷却部3と巻き取り部4との間に配置されている。ここで、線材wは冷却部3により冷却されるが、圧延ライン1上の探傷装置10の配置箇所においても、余熱により赤熱し発光しながら流れている。
実施形態の探傷装置10は、複数のCCD(Charge Coupled Device)カメラ11と、このCCDカメラ11に電気的に接続され、カメラ11が撮像した画像を処理可能な画像処理機12と、からなる。
As illustrated, the
The
図2のように、CCDカメラ11は、線材wの周方向にほぼ等間隔(90度)をあけて4つが並列して配置されており、これらのカメラ11により圧延ライン1を流れる赤熱する線材の全周を撮像できるようになっている。
CCDカメラ11としては、たとえば画素数が数百万画素程度の一般的なものが用いられ、検知可能な光の波長は、可視光より長波長の光(赤外線)を含む300〜1000nm程度となっている。
As shown in FIG. 2, four
As the
一方、画像処理機12は、CCDカメラ11の撮像により得られた線材wの画像のデータを入力可能となっている。
また画像処理機12は、処理手段、記憶手段、および比較手段を有する。
処理手段は、線材wの画像データから、線材表面の隣接する暗部領域と明部領域とのコントラスト差(光の強度差)を算出できるようになっている。また線材wの画像データから連続する暗部領域の面積(カメラの画素数)を算出できるようになっている。
記憶手段には明暗閾値および面積閾値(カメラの画素数の換算したもの)が記憶されており、比較手段はこれら閾値と上述した処理手段で算出された数値とを比較可能となっている。
On the other hand, the
The
The processing means can calculate the contrast difference (light intensity difference) between the adjacent dark area and bright area on the surface of the wire w from the image data of the wire w. In addition, the area (number of pixels of the camera) of the continuous dark area can be calculated from the image data of the wire rod w.
The storage means stores a light / dark threshold and an area threshold (converted from the number of pixels of the camera), and the comparison means can compare these thresholds with the numerical values calculated by the processing means described above.
ここで明暗閾値および面積閾値は、表面傷の付いた線材を事前にCCDカメラ11により撮像して得られたマスター画像に基づいて求められている。
たとえば、明暗閾値は、複数のマスター画像の傷領域と無傷領域とのコントラスト差の平均値に基づいて求められる。
たとえば、面積閾値は、複数のマスター画像の傷領域の面積の最小値に基づいて求められる。
Here, the light and dark thresholds and the area threshold are obtained based on a master image obtained by imaging a wire with a surface flaw with the
For example, the light / dark threshold value is obtained based on an average value of contrast differences between a scratch area and an intact area of a plurality of master images.
For example, the area threshold value is obtained based on the minimum value of the area of the scratch area of the plurality of master images.
実施形態の線材の探傷装置10の構成は以上のようであり、次にこの探傷装置10を用いた実施形態の線材の探傷方法を図5のフローチャートを参照しつつ説明する。
The configuration of the
まず図5のステップS1で、圧延ローラ群2および冷却部3を経て圧延ライン1上の実施形態の探傷装置10の設置箇所に流れてきた線材wの図3のような傷領域fを有する外周を、ライト等で照明することなくCCDカメラ11で直接撮像する。
線材wは赤熱して発光しているため、照明しなくとも傷領域fと無傷領域とで明暗のコントラストが明瞭に現れた画像を線材の全周について得ることができる。ここで傷領域fは、線材wの表面から窪んでいるため、撮像した際には暗部領域となる。
First, in step S1 of FIG. 5, the outer circumference of the wire w flowing through the
Since the wire w emits red heat and emits light, an image in which contrast between light and dark appears clearly in the scratched region f and the intact region can be obtained without illumination. Here, since the flaw area f is recessed from the surface of the wire w, it becomes a dark area when imaged.
こうして得られた図4のような線材wの画像は、図5のステップS2で画像処理機12に入力され、その処理手段により隣接する明部領域bと暗部領域d1、d2のコントラスト差が算出される。
ここで、図4は線材wの画像を模式的に表現したものであって、実際のCCDカメラ11の画素pは、この図よりもはるかに微少であることはいうまでもない。
The thus obtained image of the wire rod w as shown in FIG. 4 is input to the
Here, FIG. 4 schematically represents an image of the wire w, and it goes without saying that the actual pixel p of the
つぎに図5のステップS3で、画像処理機12の比較手段により、この各コントラスト差と記憶手段に記憶された明暗閾値とを比較する。
コントラスト差が明暗閾値よりも小さいとき、すなわち暗部領域d1、d2と明部領域bの明暗差があまりないときには線材に傷なしと判定する。
コントラスト差が明暗閾値よりも大きいとき、すなわち暗部領域d1、d2と明部領域bの明暗差がはっきりしているときには次のステップに移る。
Next, in step S3 of FIG. 5, the comparison means of the
When the contrast difference is smaller than the light / dark threshold value, that is, when there is not much light / dark difference between the dark area d1, d2 and the bright area b, it is determined that the wire is not damaged.
When the contrast difference is larger than the brightness threshold, that is, when the brightness difference between the dark area d1, d2 and the bright area b is clear, the process proceeds to the next step.
図5のステップS4では、画像処理機12の処理手段によりステップS3で隣接する明部領域bとのコントラスト差が明暗閾値よりも大きいと判定された箇所の暗部領域d1、d2の面積(画素pの数)を算出する。
In step S4 of FIG. 5, the areas (pixels p) of the dark part regions d1 and d2 where the contrast difference between the adjacent bright part region b in step S3 is determined to be larger than the light / dark threshold value by the processing unit of the
図5のステップS5では、画像処理機12の比較手段により、ステップS4で得られた各暗部領域d1、d2の面積と記憶手段に記憶された面積閾値とを比較する。
暗部領域面積が面積閾値よりも小さいとき、すなわち図4のd2のように暗部領域面積が微少であるときは線材wに傷なしと判定する。
暗部領域面積が面積閾値よりも大きいとき、すなわち図4のd1のように暗部領域面積が無視し得ないほど大きいときは線材wに傷領域fのような傷ありと判定する。
In step S5 of FIG. 5, the comparison unit of the
When the dark part area is smaller than the area threshold, that is, when the dark part area is very small as shown by d2 in FIG. 4, it is determined that the wire w is not damaged.
When the dark part area is larger than the area threshold, that is, when the dark part area is so large that it cannot be ignored as shown by d1 in FIG. 4, it is determined that the wire w has a flaw such as a flaw area f.
線材wに傷ありと判定した場合には、たとえばその時点の探傷開始からの経過時間を画像処理機12の記憶手段に記憶させておくと、その時間と線材wの圧延ライン1上での送り速度から傷領域fの線材端部からの距離を算出可能となる。
また、その判定箇所の画像を画像処理機12の記憶手段に記憶させておくと、あとから目視等の他の方法により傷の有無を再確認できるため、傷検知の精度がさらに向上する。
If it is determined that the wire w has scratches, for example, if the elapsed time from the start of the flaw detection is stored in the storage means of the
Further, if the image of the determination location is stored in the storage means of the
このような実施形態の線材の探傷方法によれば、線材wを照明するライト等の光源が不要であるため、設備コストを抑えることができる。
また、圧延ライン中で探傷もおこなうため、線材wを別の検査ラインに移し変える手間が要らず、検査ライン用のスペースや設備コストを省くことができる。
CCDカメラ11は赤外線も検知可能であるため、赤熱が弱く人間の目では視認できないような傷も検知可能である。また、複数のCCDカメラ11により線材wの全周を撮像するため、検査漏れを防止することができる。
According to the wire flaw detection method of such an embodiment, since a light source such as a light for illuminating the wire w is unnecessary, the equipment cost can be suppressed.
Further, since flaw detection is also performed in the rolling line, there is no need to transfer the wire w to another inspection line, and the space for the inspection line and equipment costs can be saved.
Since the
なお、実施形態の暗部領域の面積および面積閾値でいうところの面積という概念には、線材wの長さ方向の暗部領域の長さおよび傷領域の長さが含まれるものとする。
すなわち、圧延ライン1上を流れる線材wには、線材wの長さ方向に延びる細長い傷がつきやすいため、暗部領域および傷領域の幅(線材wの周方向の長さ)は無視して長さのみを観察すれば傷領域fを検知可能である。
図4においては、暗部領域d1、d2の面積(画素pの数)と暗部領域d1、d2の線材の長さ方向の長さ(画素pの数)とが等しくなるような例を挙げている。
In addition, the concept of the area in terms of the area of the dark area and the area threshold in the embodiment includes the length of the dark area and the length of the scratch area in the length direction of the wire rod w.
That is, since the wire w flowing on the
In FIG. 4, an example is given in which the areas of the dark part regions d1 and d2 (number of pixels p) are equal to the lengths of the dark part regions d1 and d2 in the length direction (number of pixels p). .
また実施形態の探傷方法を簡略化して、線材画像の暗部領域と明部領域のコントラスト差のみで傷の有無を判定してもよい。
すなわち、画像処理機12の記憶手段には明暗閾値のみを記憶しておき、処理手段により算出された隣接する明部領域bと暗部領域d1、d2のコントラスト差と明暗閾値とを比較手段で比較し、コントラスト差が明暗閾値よりも大きいときは傷ありと判定し、小さいときは傷なしと判定する。
このようにすれば、暗部領域の面積の算出や面積閾値との比較を省略できるため処理が簡略化される。ただし、実際は傷でないような微少な暗部領域を傷と誤検知しないためには、実施形態の探傷方法のほうが確実性が高い。
Further, the flaw detection method of the embodiment may be simplified, and the presence or absence of a flaw may be determined based on only the contrast difference between the dark area and the bright area of the wire material image.
That is, only the contrast threshold value is stored in the storage means of the
In this way, calculation of the area of the dark area and comparison with the area threshold can be omitted, so that the processing is simplified. However, the flaw detection method of the embodiment is more reliable in order not to erroneously detect a minute dark area that is not actually a flaw as a flaw.
なお、探傷装置のカメラは実施形態のCCDカメラ11が好ましいがこれに限定されない。さらに、カメラの数は実施形態の4つに限定されないが線材の全周を撮像可能な数が好ましい。
また、画像処理機12としては、画像処理専用の機器を用いてもよいし、パーソナルコンピュータなどの汎用機器を用いてもよい。
The camera of the flaw detection apparatus is preferably the
Further, as the
また、実施形態に示した探傷装置10および探傷方法はあくまでも例示であって、これにより本発明の範囲が限定されることはない。
本発明の範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められ、特許請求の範囲に示された内容を限度として、実施形態についてのあらゆる変更が可能であり、その変更可能な形態も当然に本発明に包含されるものとする。
Moreover, the
The scope of the present invention is defined based on the description of the scope of claims, and all modifications can be made to the embodiments within the scope of the contents shown in the scope of claims. It is intended to be included in the invention.
1 圧延ライン
2 圧延ローラ群
3 冷却部
4 巻き取り部
10 線材の探傷装置
11 CCDカメラ
12 画像処理機
w 線材
f 傷領域
p 画素
d1、d2 暗部領域
b 明部領域
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記圧延ローラ群により熱間圧延された赤熱する線材を、前記カメラにより非照明下で撮像するステップと、
前記撮像により得られた線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差に基づき、線材の表面傷の有無を判定するステップと、を含む線材の探傷方法。 A step of preparing a rolling roller group for performing hot rolling on the upstream side, a camera on the downstream side, and a rolling line for the arranged wire rods;
Imaging the red-hot wire rod hot-rolled by the rolling roller group under non-illumination by the camera;
Determining the presence or absence of surface flaws on the wire based on the contrast difference between adjacent bright and dark regions of the wire image obtained by the imaging.
前記撮像により得られた線材画像の隣接する暗部領域と明部領域のコントラスト差と、表面傷がある線材の傷領域と無傷領域の撮像時のコントラスト差に基づいてあらかじめ定められた明暗閾値とを比較するサブステップと、
前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも大きい場合には線材に傷ありと判定し、前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも小さい場合には線材に傷なしと判定するサブステップと、を含む請求項1に記載の線材の探傷方法。 The step of determining the presence or absence of surface flaws on the wire based on the contrast difference between the adjacent bright area and dark area of the wire image,
A contrast difference between adjacent dark area and bright area in the wire image obtained by the imaging, and a contrast threshold determined in advance based on a contrast difference at the time of imaging of the wound area and the intact area of the wire with surface flaws. A substep to compare;
And a sub-step of determining that the wire has a flaw when the contrast difference is larger than the light and dark threshold, and determining that the wire has no flaw when the contrast difference is smaller than the light and dark threshold. The flaw detection method for a wire described in 1.
前記撮像により得られた線材画像の隣接する暗部領域と明部領域のコントラスト差と、表面傷がある線材の傷領域と無傷領域の撮像時のコントラスト差に基づいてあらかじめ定められた明暗閾値とを比較するサブステップと、
前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも小さい場合には線材に傷なしと判定し、前記コントラスト差が前記明暗閾値よりも大きい場合にはさらに、前記撮像により得られた線材画像の暗部領域面積と、表面傷がある線材の傷領域の面積に基づいてあらかじめ定められた面積閾値とを比較するサブステップと、
前記暗部領域面積が前記面積閾値より小さい場合には線材に傷なしと判定し、前記暗部領域面積が前記面積閾値より大きい場合には線材に傷ありと判定するサブステップと、を含む請求項1に記載の線材の探傷方法。 The step of determining the presence or absence of surface flaws on the wire based on the contrast difference between the adjacent bright area and dark area of the wire image,
A contrast difference between adjacent dark area and bright area in the wire image obtained by the imaging, and a contrast threshold determined in advance based on a contrast difference at the time of imaging of the wound area and the intact area of the wire with surface flaws. A substep to compare;
When the contrast difference is smaller than the light and dark threshold, it is determined that there is no scratch on the wire, and when the contrast difference is larger than the light and dark threshold, the dark part region area of the wire material image obtained by the imaging, and A sub-step of comparing a predetermined area threshold based on the area of the scratch area of the wire with surface flaws;
And a sub-step of determining that there is no damage to the wire when the dark area area is smaller than the area threshold, and determining that the wire is damaged when the dark area is larger than the area threshold. The flaw detection method for a wire described in 1.
線材の外周方向に並列する複数のカメラにより、線材の外周の全周についておこなう請求項1から3のいずれかに記載の線材の探傷方法。 The step of imaging the red-hot wire with a camera includes:
The flaw detection method for a wire according to any one of claims 1 to 3, wherein the entire periphery of the outer periphery of the wire is performed by a plurality of cameras arranged in parallel in the outer peripheral direction of the wire.
前記圧延ローラ群により熱間圧延された赤熱する線材の外周全周を非照明下で撮像可能な、圧延ラインの周方向に並列する複数のCCDカメラと、
前記複数のCCDカメラの撮像により得られる線材画像データを入力可能な画像処理機と、を備え、
前記画像処理機は、
前記線材画像の隣接する明部領域と暗部領域のコントラスト差、および暗部領域の面積をそれぞれ算出可能な処理手段と、
表面傷がある線材の傷領域と無傷領域の撮像時のコントラスト差に基づいてあらかじめ定められた明暗閾値、およびその傷領域の面積に基づきあらかじめ定められた面積閾値をそれぞれ記憶可能な記憶手段と、
前記処理手段により算出されたコントラスト差と前記記憶手段に記憶された明暗閾値、および前記処理手段により算出された暗部領域の面積と前記記憶手段に記憶された面積閾値をそれぞれ比較可能な比較手段と、を有する線材の探傷装置。 A wire flaw detector arranged on the downstream side of a rolling roller group that performs hot rolling on a wire rolling line,
A plurality of CCD cameras arranged in parallel in the circumferential direction of the rolling line, capable of imaging the entire circumference of the red-hot wire rod rolled hot by the rolling roller group under non-illumination;
An image processing machine capable of inputting wire rod image data obtained by imaging of the plurality of CCD cameras,
The image processor is
A processing unit capable of calculating a contrast difference between adjacent bright area and dark area of the wire material image, and an area of the dark area;
A storage means capable of storing a light / dark threshold predetermined based on a contrast difference at the time of imaging of a wound area and an intact area of a wire with surface flaws, and an area threshold predetermined based on the area of the scratch area,
A comparison means capable of comparing the contrast difference calculated by the processing means with the contrast threshold stored in the storage means, and the area of the dark area calculated by the processing means and the area threshold stored in the storage means, respectively. And a wire flaw detection apparatus.
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