JP2011209092A - Round rod inspection apparatus and method of inspecting round rod - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査する丸棒検査装置及び丸棒検査方法に関する。 The present invention relates to a round bar inspection apparatus and a round bar inspection method for inspecting surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of a round bar including a pipe shape.
従来より、圧延等により製造された長尺の鋼材等の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検査が行われている。この丸棒検査装置としては、例えば、特許文献1に示すようなものがある。特許文献1の丸棒検査装置では、丸棒を磁化し、丸棒が磁化されることにより丸棒の表面に存在する疵に磁極が生じ、この疵に粉末を付着させ、この粉末の付着の程度により、疵の程度を判定している。具体的には、粉末が表面疵の形状が反映された模様を呈し、その模様をCCD素子等のイメージセンサで測定し、画像処理に準じる方法で模様を解析し、疵の程度を判定している。
Conventionally, inspection of surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of a round bar such as a long steel material manufactured by rolling or the like has been performed. An example of this round bar inspection apparatus is shown in
従来の丸棒検査装置では、丸棒を磁化したり画像処理を掛けたりと装置が複雑で高価で、磁化できない丸棒を検査できないという課題があり、本願発明者は、この課題を解決する方法として、特許文献2に示す丸棒検査装置を発明した。 In the conventional round bar inspection apparatus, there is a problem that the round bar cannot be magnetized or image processing is performed and the apparatus is complicated and expensive, and the round bar that cannot be magnetized cannot be inspected. As a result, a round bar inspection apparatus shown in Patent Document 2 was invented.
この特許文献2に示す丸棒検査装置は、丸棒の軸に略垂直に外周面に光を照射する光源と、丸棒の軸断面視で、丸棒の軸における光源の入射方向とのなす角度が90度を超え180度未満になるように設けられた受光センサとを備え、光源からの光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴としている。 The round bar inspection apparatus shown in Patent Document 2 includes a light source that irradiates light to an outer peripheral surface substantially perpendicular to the axis of the round bar, and an incident direction of the light source on the axis of the round bar in a cross-sectional view of the round bar. And a light receiving sensor provided so that the angle is more than 90 degrees and less than 180 degrees, the light reflected from the outer peripheral surface of the light from the light source is received by the light receiving sensor, and the outer peripheral surface is inspected from the level of the received light It is characterized by doing.
しかしながら、従来の光源からの光で検査できる丸棒の径は1mm〜3mmで、さらに細い径の丸棒の検査は困難である。 However, the diameter of a round bar that can be inspected with light from a conventional light source is 1 mm to 3 mm, and it is difficult to inspect a round bar with a smaller diameter.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レーザ光源と受光センサのみの簡易な装置で容易に極細のパイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる丸棒検査装置及び丸棒検査方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to easily detect surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of a round bar including an extremely fine pipe shape with a simple device including only a laser light source and a light receiving sensor. An object of the present invention is to provide a round bar inspection apparatus and a round bar inspection method that can be performed.
請求項1記載の丸棒検査装置は、パイプ形状を含む丸棒の軸に略垂直に外周面に平行光であるレーザ光を照射するレーザ光源と、丸棒の軸断面視で、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向とのなす角度が90度を超え180度未満になるように設けられた受光センサとを備え、レーザ光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴とする。
The round bar inspection apparatus according to
請求項2記載の丸棒検査装置は、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向と受光センサとのなす角度が、約130度〜約170度であることを特徴とする。 The round bar inspection apparatus according to claim 2 is characterized in that the angle formed between the incident direction of the laser beam on the axis of the round bar and the light receiving sensor is about 130 degrees to about 170 degrees.
請求項3記載の丸棒検査装置は、レーザ光源から発射されるレーザ光の波長が、300nm〜700nmであることを特徴とする。 The round bar inspection apparatus according to claim 3 is characterized in that the wavelength of the laser light emitted from the laser light source is 300 nm to 700 nm.
請求項4記載の丸棒検査装置は、受光センサが、丸棒の軸を中心にレーザ光の入射方向から時計回りの位置と反時計回りの位置との2カ所に設けられていることを特徴とする。 The round bar inspection apparatus according to claim 4 is characterized in that the light receiving sensors are provided at two positions, a clockwise position and a counterclockwise position with respect to the incident direction of the laser beam about the axis of the round bar. And
請求項5記載の丸棒検査装置は、レーザ光源からのレーザ光で、丸棒での反射光以外のレーザ光を遮光するための遮光板を設けたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a round bar inspection apparatus provided with a light shielding plate for shielding laser light other than light reflected by the round bar with laser light from a laser light source.
請求項6記載の丸棒検査方法は、パイプ形状を含む丸棒の軸に略垂直に外周面に平行光であるレーザ光を照射し、丸棒の軸断面視で丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向とのなす角度が鈍角になるように設けられた受光センサで、レーザ光の外周面での反射光を受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することを特徴とする。 The method for inspecting a round bar according to claim 6 irradiates a laser beam which is parallel light to an outer peripheral surface substantially perpendicularly to an axis of a round bar including a pipe shape, and the laser beam on the axis of the round bar in a cross-sectional view of the round bar. The light receiving sensor is provided so that the angle formed with the incident direction of the laser beam becomes an obtuse angle, and the reflected light from the outer peripheral surface of the laser beam is received, and the outer peripheral surface is inspected from the level of the received light.
請求項1、請求項3及び請求項6の発明によれば、パイプ形状を含む丸棒の軸断面視で、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向とのなす角度が90度を超え180度未満になるように設けられた受光センサとを備え、レーザ光の外周面での反射光を受光センサで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することから、レーザ光源と受光センサのみの簡易な装置で容易に極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる。 According to the first, third, and sixth aspects of the invention, the angle formed by the laser beam incident direction on the axis of the round bar is more than 90 degrees and 180 degrees in a cross-sectional view of the round bar including the pipe shape. A light receiving sensor provided so as to be less than, and the reflected light on the outer peripheral surface of the laser light is received by the light receiving sensor, and the outer peripheral surface is inspected from the level of the received light, so only the laser light source and the light receiving sensor With this simple device, it is possible to easily detect surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of an ultrafine round bar.
請求項2の発明によれば、丸棒の軸におけるレーザ光の入射方向と受光センサとのなす角度が、約130度〜約170度であることから、疵や汚れ等の表面欠陥に対して感度が向上し、より精度の高い極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。 According to the invention of claim 2, since the angle formed between the incident direction of the laser beam on the axis of the round bar and the light receiving sensor is about 130 degrees to about 170 degrees, it is suitable for surface defects such as wrinkles and dirt. Sensitivity is improved, and it becomes possible to detect surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of a finer round bar with higher accuracy.
請求項4の発明によれば、受光センサが、丸棒の軸を中心にレーザ光の入射方向から時計回りの位置と反時計回りの位置との2カ所に設けられていることから、効率的に極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。 According to the invention of claim 4, since the light receiving sensors are provided at two positions, the clockwise position and the counterclockwise position from the incident direction of the laser beam around the axis of the round bar, it is efficient. In addition, it is possible to detect surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of an extremely thin round bar.
請求項5の発明によれば、レーザ光源からのレーザ光で、丸棒での反射光以外のレーザ光を遮光するための遮光板を設けたことから、受光センサに入射する不要な光を遮り、より精度の高い極細の丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。 According to the fifth aspect of the invention, since the light shielding plate for shielding the laser light other than the light reflected by the round bar is provided by the laser light from the laser light source, unnecessary light incident on the light receiving sensor is shielded. Thus, it becomes possible to detect surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of the finer round bar with higher accuracy.
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図1は、本発明に係る丸棒検査装置の構造の一例を示す説明図である。図2は、同丸棒検査装置の構造を示す説明図である。図3は、同丸棒検査装置の構成を示す構成図である。図4は、同丸棒検査装置の動作を示す説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing an example of the structure of a round bar inspection apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of the same round bar inspection apparatus. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the same round bar inspection apparatus. FIG. 4 is an explanatory view showing the operation of the round bar inspection apparatus.
図における丸棒検査装置1は、パイプ形状を含む丸棒wの外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検査し、疵や汚れ等の表面欠陥の有無を判断するための装置である。丸棒検査装置1は、円筒状で中央を丸棒wが通過する誘導筒7,8と誘導筒7,8をそれぞれ回転自在に軸支する軸受基台5,6を、回転軸が同一軸になるように平行して備えている。そして、誘導筒7と誘導筒8との間には、円環状の回転基台10が設けられ、誘導筒7と誘導筒8との間には間隔がある。さらに、誘導筒7,8の内周7a,8aは、丸棒wが通過するのに十分な径を有しており、特に、誘導筒7,8同士が対向する側の内周7a,8aが、部分的に肉盛りされ、丸棒wが振動せずに通過可能な狭内周7b,8bとなっている。そして、丸棒検査装置1は、丸棒wが、回転基台10及び誘導筒7,8の回転中心を通過可能に作られている。また、誘導筒7の誘導筒8とは反対の側には、モータ32が設けられ、モータ32が誘導筒7を回転させ、回転基台10及び誘導筒8も同時に回転する。
A round
そして、回転基台10には、素子基台21に保持され丸棒wの外周面に向かってレーザ光を照射するレーザ光源20、センサ基台27a,27bに保持されレーザ光源20のレーザ光が丸棒wの外周面で反射した反射光を受光する受光センサであるフォトダイオード25a,25b、反射光をフォトダイオード25a,25bに向かって集光する集光レンズ26a,26b、レーザ光源20のレーザ光が直接フォトダイオード25a,25bに入射しないようにする遮光板15を備えている。レーザ光源20は、丸棒wの軸に略垂直に丸棒wの外周面に光が当たる位置に配置されている。レーザ光源20は、波長が300nm〜700nmで、より具体的には、赤色レーザ(中心波長:赤色(650nm))、緑色レーザ(中心波長:緑色(532nm))、バイオレットレーザ(中心波長:青紫(405nm))、青色レーザ(中心波長:青色(375nm))等である。
The rotating
ここで、受光センサであるフォトダイオードは、2つあり、1つのフォトダイオード25aは、丸棒wの軸断面視で、丸棒wの軸におけるレーザ光源20からのレーザ光の入射方向とのなす角度(図3のθa、図3でレーザ光源20から反時計回りの位置の角度)が90度を超え180度未満になるように配置されている。また、もう1つのフォトダイオード25bは、丸棒wの軸断面視で、丸棒wの軸におけるレーザ光源20からのレーザ光の入射方向とのなす角度(図3のθb、図3でレーザ光源20から時計回りの位置の角度)が90度を超え180度未満になるように配置されている。そして、モータ32により誘導筒7,8を含め回転基台10が回転することで、丸棒w、レーザ光源20及びフォトダイオード25a,25bの配置が維持された状態で、丸棒wの外周面の外側を、レーザ光源20、フォトダイオード25a,25b及び遮光板15が回転することになる。
Here, there are two photodiodes which are light receiving sensors, and one
図3に示しように、レーザ光源20には電源22が接続され、レーザ光源20からレーザ光が発射されることになる。また、フォトダイオード25aには、フォトダイオード25aが出力する受光した光のレベルを処理し疵や汚れ等の表面欠陥の有無を判定するデータ解析部30が接続されている。
As shown in FIG. 3, a
このように構成された丸棒検査装置1の動作を図4を基に説明する。尚、図4においては、丸棒wの断面を集光レンズ26aやフォトダイオード25aに比べて比較的大きく記載しているが、これは丸棒wを強調して説明するためである。すなわち図4(a)に示すように、レーザ光源20からのレーザ光が、丸棒wの外周面で反射して、その反射光が集光レンズ26aで集められフォトダイオード25aに入射する。尚、図4及び本説明は、フォトダイオード25aに関して説明しているが、フォトダイオード25bについても同様である。
The operation of the round
このフォトダイオード25aが捉える反射光のレベルは、図4(b)に示すように、疵や汚れ等の表面欠陥がなければほぼ一定のレベル(ベースライン・レベル)になるが、表面欠陥があると反射光の光量が減少し、表面欠陥に応じたレベル分低下することになる。この反射光量減少を、データ解析部30で検出することにより、丸棒wの疵や汚れ等の表面欠陥の検査が可能となる。尚、反射光のベースライン・レベルは、ほぼ安定しているものの若干の変動があることから、レベルの移動平均を行い、反射光量減少のみを適切に判定できるようにしてもよい。尚、検査自体は角度θa,θbが90度を超え180度未満であれば可能であるが、角度θa,θbが小さいと表面欠陥によるレベルの低下が少ないことから、より精度を向上させる観点からは、約130度〜約170度の範囲が好ましい。また、表面欠陥による反射光量減少の絶対値から判断することも可能であるが、角度θa,θbにより反射光のレベル(ベースライン・レベル)が異なることを考慮すると、反射光量減少のレベル(ベースライン・レベル)に対する変位を用いることが好ましい。
As shown in FIG. 4B, the level of reflected light captured by the
以上のように本実施例の丸棒検査装置1によれば、レーザ光源20からのレーザ光の外周面での反射光をフォトダイオード25a,25bで受光し、受光した光のレベルから外周面を検査することから、レーザ光源20とフォトダイオード25a,25bのみの簡易な装置で容易に丸棒wの外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる。また、本実施例の丸棒検査装置1は、非接触で検査を行うことから、検査にあたって丸棒wの揺れや振動に影響されにくい。但し、丸棒wが極細になってくると揺れや振動の影響を受けやすくなるため、本実施例の丸棒検査装置1では、誘導筒7,8の内周7a,8aに狭内周7b,8bを設けている。尚、丸棒wの太さを例示すると、例えば直径が約0.1mmで、約0.01mmの表面欠陥を検出することができる。このように、従来の光源として発光ダイオードを使用していた場合に直径が約1mm〜約3mmの丸棒で、幅が約0.1mm〜約0.5mmの疵の検出が可能であった場合に比べ、極細の丸棒wの表面欠陥の検出が可能となっている。
As described above, according to the round
尚、本実施例では、レーザ光源20とフォトダイオード25a,25bを丸棒wの周囲で回転させ、丸棒wの全周の検査を可能としているが、レーザ光源20とフォトダイオード25a,25bとを固定し、丸棒wを回転させて全周の検査を行うことも可能である。但し、例えば線材のように長尺でそれ自身を回転させることが困難な丸棒の場合は、レーザ光源20とフォトダイオード25a,25bとが回転する方が好ましい。
In this embodiment, the
ここで、上述のような極細の丸棒wの全周を検査する場合、受光センサを本実施例のように2つ設けることでより効率的な検査を行うことができるようになるが、1つであってもよい。本実施例の場合、例えば、丸棒wの全周検査時の丸棒通過速度は、25mm/sで、回転基台10の回転速度が120rpmである。
Here, when inspecting the entire circumference of the above-described ultrafine round bar w, it is possible to perform more efficient inspection by providing two light receiving sensors as in the present embodiment. It may be one. In the case of the present embodiment, for example, the round bar passing speed at the time of the entire circumference inspection of the round bar w is 25 mm / s, and the rotational speed of the
尚、本実施例のように、レーザ光源20からのレーザ光で、丸棒wでの反射光以外のレーザ光を遮光するための遮光板15を設けたことから、フォトダイオード25a,25bに入射する不要な光を遮り、より精度の高い極細の丸棒wの外周面の疵や汚れ等の表面欠陥の検出が可能となる。
Incidentally, as in this embodiment, the
また、より安価なレーザ光源を用いる場合には、赤色レーザを用いればよいが、より精度の高い検出を行いたい場合には、波長の長い色を選択するようにすればよい。さらに、本実施例では、受光センサとしてフォトダイオードを用いたが、より細密な検出を行うために、光電子増倍管(フォトマル)を用いることも可能である。 In addition, when a cheaper laser light source is used, a red laser may be used. However, when detection with higher accuracy is desired, a color having a long wavelength may be selected. Furthermore, in the present embodiment, a photodiode is used as the light receiving sensor, but a photomultiplier tube (photomultiplier) can also be used in order to perform finer detection.
以上のように、本発明によれば、レーザ光源と受光センサのみの簡易な装置で容易に極細のパイプ形状を含む丸棒の外周面の疵や汚れ等の表面欠陥を検出することができる丸棒検査装置及び丸棒検査方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily detect surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of a round bar including an extremely fine pipe shape with a simple device including only a laser light source and a light receiving sensor. A bar inspection apparatus and a round bar inspection method can be provided.
1・・・・・丸棒検査装置
4・・・・・基台
5・・・・・軸受基台
6・・・・・軸受基台
7・・・・・誘導筒
7a・・・・内周
7b・・・・狭内周
8・・・・・誘導筒
8a・・・・内周
8b・・・・狭内周
10・・・・回転基台
15・・・・遮光板
20・・・・レーザ光源
21・・・・素子基台
22・・・・電源
25a・・・フォトダイオード
25b・・・フォトダイオード
26a・・・集光レンズ
26b・・・集光レンズ
27a・・・センサ基台
27b・・・センサ基台
30・・・・データ解析部
32・・・・モータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該丸棒の軸に略垂直に該外周面に平行光であるレーザ光を照射するレーザ光源と、
該丸棒の軸断面視で、該丸棒の軸における該レーザ光の入射方向とのなす角度が90度を超え180度未満になるように設けられた受光センサとを備え、
該レーザ光の該外周面での反射光を該受光センサで受光し、該受光した光のレベルから該外周面を検査することを特徴とする丸棒検査装置。 In a round bar inspection device that inspects surface defects such as wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of a round bar including a pipe shape,
A laser light source that irradiates the outer peripheral surface with laser light that is parallel light substantially perpendicular to the axis of the round bar;
A light receiving sensor provided so that an angle formed by the laser beam incident direction on the axis of the round bar is greater than 90 degrees and less than 180 degrees in an axial cross-sectional view of the round bar;
An apparatus for inspecting a round bar, characterized in that the reflected light of the laser beam on the outer peripheral surface is received by the light receiving sensor, and the outer peripheral surface is inspected from the level of the received light.
該丸棒の軸に略垂直に該外周面に平行光であるレーザ光を照射し、
該丸棒の軸断面視で該丸棒の軸における該レーザ光の入射方向とのなす角度が鈍角になるように設けられた受光センサで、該レーザ光の該外周面での反射光を受光し、
該受光した光のレベルから該外周面を検査することを特徴とする丸棒検査方法。 In the round bar inspection method for inspecting wrinkles and dirt on the outer peripheral surface of the round bar including the pipe shape,
Irradiating the outer peripheral surface with laser light that is parallel light substantially perpendicular to the axis of the round bar,
A light receiving sensor provided so that an angle formed by the incident direction of the laser beam on the axis of the round bar is an obtuse angle in a cross-sectional view of the round bar, and the reflected light of the laser beam on the outer peripheral surface is received. And
A round bar inspection method, wherein the outer peripheral surface is inspected from the level of the received light.
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