JP2015010936A - 表面疵検出装置、及び表面疵検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延機で棒鋼を製造する際に発生する凹形状を有する圧延材の表面疵をオンラインで、且つ確実に検出することができる表面疵検出装置、及び表面疵検出方法を提供する。
【解決手段】本発明の表面疵検出装置１は、棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出する表面疵検出装置１であって、搬送中の前記棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に対して垂直方向に切断した断面の２次元プロファイル形状を抽出するプロファイル抽出手段２と、プロファイル抽出手段２で抽出された２次元プロファイル形状を二階微分して、棒鋼圧延材Ｗの外周囲における曲率の値を求める曲率算出手段３と、曲率算出手段３で算出された曲率の値が予め設定されている閾値より大きい場合、棒鋼圧延材Ｗの表面に表面疵が発生していると判定する判定手段４と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱間圧延にて棒鋼を製造するに際し、圧延された圧延材の表面疵を検出する表面疵検出装置、及び表面疵検出方法に関する。

ビレットなどの鋳片より、線材や棒鋼などの条鋼の圧延材を製造するに際しては、上流側より順に、加熱炉、粗圧延機、中間圧延機、仕上圧延機が配置されている条鋼圧延設備が用いられる。このような条鋼圧延設備（条鋼圧延ライン）では、条鋼の元材である鋳片は、圧下面と自由面が交互に入れ替わりながら鋳片の周方向から圧延され、目標の断面形状を有する製品となる。

ところで、このような方法で圧延された圧延材には、その外周面に表面疵（凹形状を有する押し疵など）などの微小な欠陥が生じることがある。圧延材の表面疵などの微細な欠陥が生じると、製品としての品質を低下させることとなり、表面疵を有した圧延材は、製品として出荷することができない。
そこで、表面疵を有さない圧延材を確実に製造し良品として出荷するために、圧延を行いながら様々な非破壊検査装置によって、圧延材の表面疵の検査が行われている。例えば、渦流探傷や漏洩磁束探傷などの電磁気的探傷試験が挙げられる。また、高速カメラを利用した光学的な自動表面検査装置を用いて、圧延材の表面疵の検査が行われている。

圧延材の表面疵を検出する技術としては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。
特許文献１は、長尺の被検査材の表面を照明する照明手段と、被検査材の表面を撮像する撮像手段と、この撮像手段にて撮像された被検査材の表面の画像を処理して欠陥部を抽出する画像処理手段とを備えた表面検査装置において、照明手段を当該被検査材の周りに揺動又は回転させる移動手段を備えており、その移動手段は、被検査材を囲うように形成され且つ照明手段が被検査材を向くように当該照明手段を支持する支持部材を備え、この支持部材は照明手段が被検査材の周りを揺動又は回転できるように移動自在となっていることを特徴とする表面検査装置を開示する。

特開２０１２−１３５０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている表面検出装置は、撮像手段によって圧延材の長手方向に連続的に入った長い表面疵を検出するものであり、圧延材の表面に生じた長さの短い凹形状の押し込み疵の場合、検出されない虞がある。また、特許文献１の照明手段の照射が圧延材の表面に対してずれていた場合、撮像手段が短い表面疵を検出しない虞がある。
また、漏洩磁束探傷（ＭＬＦＴ）にて圧延材の表面疵の検出を実施する際には、圧延材の表面疵が検出されない虞がある。

具体的には、漏洩磁束探傷は、過去に探傷された圧延材の表面疵の探傷データを基に、現在の圧延材の表面を比較してその表面形状の変化度合いを算出すると共に、繰り返し行った圧延材の表面の探傷データを平均化して、現在探傷されている圧延材の表面疵の有無を判定している。
このようにして表面疵の有無の判定を行っているが、長さの短い表面疵が圧延材の表面に生じた場合、表面疵の検出限界を超えてしまうので、表面疵の有無を判定することができない。また、圧延材の両端部において磁束が乱れるため、両端部に表面疵が検出されない領域（不感帯）が数百ｍｍ発生することとなる。例えば、条鋼工場のコールドシャーなどの切断機のバイトに異物が挟まっている状態で切断された場合、圧延材の先端部及び後端部の表面に疵が発生するが、上述した不感帯によって、圧延材の先端部及び後端部の表
面疵が検出されず、見逃されてしまう。ゆえに、圧延材の表面に疵を残存させたまま、製品として出荷してしまう虞がある。

本発明は、上述の問題に鑑み、圧延機で棒鋼を製造する際に発生する凹形状を有する圧延材の表面疵をオンラインで、且つ確実に検出することができる表面疵検出装置、及び表面疵検出方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る表面疵検出装置は、棒鋼圧延材の表面疵を検出する表面疵検出装置であって、搬送中の前記棒鋼圧延材の軸長方向に対して垂直方向に切断した断面の２次元プロファイル形状を抽出するプロファイル抽出手段と、前記プロファイル抽出手段で抽出された２次元プロファイル形状を二階微分して、前記棒鋼圧延材の外周囲における曲率の値を求める曲率算出手段と、前記曲率算出手段で算出された曲率の値が予め設定されている閾値より大きい場合、前記棒鋼圧延材の表面に表面疵が発生していると判定する判定手段と、を有することを特徴とする。

好ましくは、前記プロファイル抽出手段には、２次元レーザ変位計が用いられ、前記プロファイル抽出手段は、前記棒鋼圧延材の周方向に沿って、少なくとも１つ以上配備されているとよい。
好ましくは、前記表面疵検出装置には、表示モニタが備えられており、前記表示モニタには、前記プロファイル抽出手段で抽出された２次元プロファイル形状が前記棒鋼圧延材の軸長方向に沿うように連続的に表示され、前記表示モニタ上において、前記判定手段にて判定された表面疵に対応する部位が前記棒鋼圧延材の他の表面形状とは異なる表示形態で識別可能に表示されるように構成されているとよい。

本発明における表面疵検出方法は、棒鋼圧延材の表面疵を検出する表面疵検出方法であって、搬送中の前記棒鋼圧延材の軸長方向に対して垂直方向に切断した断面の２次元プロファイル形状を抽出し、前記抽出された２次元プロファイル形状を二階微分して、前記棒鋼圧延材の外周囲における曲率の値を求め、前記算出された曲率の値が予め設定されている閾値より大きい場合、前記棒鋼圧延材の表面に表面疵が発生していると判定することを特徴とする。

本発明の技術を用いることで、圧延機で棒鋼を製造する際に発生する凹形状を有する圧延材の表面疵をオンラインで、且つ確実に検出することができる。

棒鋼圧延材の検査装置の概略構成の一例を示した図である。 （ａ）は、本発明の表面疵検出装置の構成を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線矢視の断面図である。 本発明の表面疵検出装置を用いて、棒鋼圧延材のプロファイル形状を検出している様子を示した図である。 （ａ）は、通常の棒鋼圧延材のプロファイル形状を測定した結果を示した図であり、（ｂ）は、表面疵が発生した棒鋼圧延材のプロファイル形状を測定した結果を示した図である。 （ａ）は、図４（ａ）の結果より棒鋼圧延材の曲率を算出した結果を示した図であり、（ｂ）は、図４（ｂ）の結果より棒鋼圧延材の曲率を算出した結果を示した図である。 棒鋼圧延材の表面疵をモニタリングし、その結果を示した図である。

以下、図を参照しながら、本発明の表面疵検出装置１について、説明する。
その前に、図１を参照して、圧延設備に備えられている検査装置１０について説明する。
図１は、棒鋼圧延設備にてビレットなどの鋳片が連続圧延されて棒鋼圧延材Ｗに成形されて所定の長さに切断された後、その棒鋼圧延材Ｗの外周面及び内部を検査する検査装置
１０の一例を示したものである。なお、本実施形態の棒鋼圧延材Ｗは、断面がほぼ真円状であり、直径が約１０ｍｍ〜１５０ｍｍ、長さが約１０ｍ程度に切断された棒材である。

図１に示すように、検査装置１０（検査ライン）には、上流側から下流側に向けて順に、熱処理などによる長尺の棒鋼圧延材Ｗの曲がりを矯正して、真直した棒鋼圧延材Ｗを成形する矯正機１１と、圧延工程で生じた棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出する外周面探傷装置１２と、棒鋼圧延材Ｗの内部欠陥を検出する内部欠陥探傷装置１３とが備えられている。また、矯正機１１の下流側には、詳細は後述するが、この矯正機１１から送り出された棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出する本発明の表面疵検出装置１が配備されている。

矯正機１１は、熱処理などにより曲がった棒鋼圧延材Ｗを、例えば２つ配備された鼓形ロールで連続的に矯正を行い、真直度の高い棒鋼圧延材Ｗに成形するものである。
本実施形態の外周面探傷装置１２は、条鋼、特に長尺の棒鋼圧延材Ｗの表面上に存在する疵を、漏洩磁束を用いて検出（探傷）する漏洩磁束探傷装置（ＭＬＦＴ）である。以降、漏洩磁束探傷装置１２とする。

漏洩磁束探傷装置１２は、被検査材である棒鋼圧延材Ｗを伝播する磁束線を送出する送出部と、棒鋼圧延材Ｗの表面疵から漏洩する磁束線を検出して信号に変換する検出部を有する探触子とを備えている。棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出するにあたっては、表面疵の深さや長さなどの形状に対して予め値を設定しておき、その値を超える値（信号）を表面疵として検出する。

また、本実施形態の内部欠陥探傷装置１３は、長尺の棒鋼圧延材Ｗの表面皮下に存在する欠陥を、超音波を用いて検出（探傷）する超音波探傷装置（ＵＳＴ）である。以降、超音波探傷装置１３とする。
超音波探傷装置１３は、被検査材である棒鋼圧延材Ｗの表面直下を伝播する表面超音波を送出する送出部と、少なくとも棒鋼圧延材Ｗの表面皮下に存在する欠陥で反射して戻った反射超音波を受波する受波部を有する探触子とを備えており、探触子は、長尺の棒鋼圧延材Ｗの外周面上に配置されている。

このように、棒鋼圧延設備にて製造された棒鋼圧延材Ｗは、２つ（漏洩磁束、超音波）の探傷装置によって表面及び内部が検査され、表面疵及び内部欠陥が検出されない棒鋼圧延材Ｗａのみが良品として搬出（出荷）され、表面疵が検出された棒鋼圧延材Ｗｂは、検査装置１０（検査ライン）から払出される。
ところが、このような漏洩磁束探傷装置１２を用いても、棒鋼圧延材Ｗの表面に生じている疵が検出されないことがある。例えば、異物が挟まった状態のバイトで切断された棒鋼圧延材Ｗの先端部及び後端部の表面には、その異物によって表面疵（例えば、押し疵）が形成されるが、漏洩磁束探傷装置１２には表面疵があっても検出されない不感帯という領域が存在することとなり、その棒鋼圧延材Ｗの先端部及び後端部の表面疵が検出されず、見逃されてしまうことがある。

その問題を鑑みて、本願発明者らは、棒鋼圧延材Ｗの表面に生じる全ての疵、特に棒鋼圧延材Ｗの先端部及び後端部の表面に生じる疵を検出することのできる表面疵検出装置１を発明し、検査装置１０（検査ライン）に配備することとした。
以下、本願発明の表面疵検出装置１について、詳細な説明を行う。
図１に示すように、本実施形態の表面疵検出装置１は、矯正機１１の出側に配備されている。なお、表面疵検出装置１は、検査装置１０のいずれの位置（例えば、漏洩磁束探傷装置１２の下流側など）に配備してもよい。

本発明の表面疵検出装置１は、棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出するものであり、リアルタイムで矯正機１１から送り出された棒鋼圧延材Ｗの輪郭形状（外周囲形状）を２次元プロファイル形状として抽出し、２次元プロファイル形状を基に曲率値ｋを算出する。算出された曲率ｋの値と予め設定された曲率ｋの閾値αと比較する。比較した結果、棒鋼圧延材Ｗの輪郭の曲率ｋの値が予め設定された曲率ｋの閾値αより大きい（変位大）と判定した場合、その棒鋼圧延材Ｗの表面疵の結果を表示モニタ５に示して、棒鋼圧延材Ｗの製造に携わるオペレータに教示する。オペレータは、表面疵検出装置１からの教示に基づいて、表面疵が形成された棒鋼圧延材Ｗｂを棒鋼圧延設備（製造ライン）から取り除く。

図２（ａ）に示すように、表面疵検出装置１は、搬送ローラ１４にて高速搬送中（例えば、１５０ｍ／ｍｉｎ）の棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に対して、垂直方向に切断した断面（測定断面）の２次元プロファイル形状を抽出するプロファイル抽出手段２と、プロファイル抽出手段２で抽出された２次元プロファイル形状を二階微分して、棒鋼圧延材Ｗの外周囲における曲率ｋの値を求める曲率算出手段３と、曲率算出手段３で算出された曲率ｋの値が予め設定されている曲率ｋの閾値α（表面疵許容範囲）より大きい場合、棒鋼圧延材Ｗの表面に表面疵が発生していると判定する判定手段４と、を有する。また、プロファイル抽出手段２は、棒鋼圧延材Ｗの周方向に沿って、少なくとも１つ以上配備されている。つまり、プロファイル抽出手段２は、棒鋼圧延材Ｗの軸心方向に向けて配備されている。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態の表面疵検出装置１では、プロファイル抽出手段２は棒鋼圧延材Ｗの周方向に沿って等間隔に４つ配備されており、棒鋼圧延材Ｗの全周の輪郭形状を２次元プロファイル形状として抽出することができるようになっている。
次に、本発明の表面疵検出装置１に備えられているプロファイル抽出手段２について、図３を基に詳しく説明する。

なお、棒鋼圧延材Ｗの周方向に沿って配備された４つのプロファイル抽出手段２のうち、１つに着目して説明する。また、説明の便宜上、そのプロファイル抽出手段２を棒鋼圧延材Ｗの上方に配備されている場合として説明する。
図３に示すように、プロファイル抽出手段２は、略円形状の断面を有する棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に対して、垂直方向を向いた直径の延長線上に備えられており、棒鋼圧延材Ｗの軸長方向より上側の輪郭形状をリアルタイムで捉えられるようになっている。

本実施形態では、プロファイル抽出手段２は、２次元レーザ変位計であって、棒鋼圧延材Ｗの軸心から３００ｍｍ離れた距離に配備され、測定範囲は棒鋼圧延材Ｗの軸心から上下にそれぞれ１４５ｍｍ、且つ垂直方向を向く棒鋼圧延材Ｗの直径と棒鋼圧延材Ｗの外周囲とが交差する交差点から少なくとも±４５°とされている。また、本実施形態のプロファイル抽出手段２は、高速で搬送されている棒鋼圧延材Ｗに対応するように、高速測定が可能な２次元レーザ変位計（例えば、測定周期：２ｋＨｚ）を用いている。

なお、このプロファイル抽出手段２を用いて、棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状を測定するにあたって、棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に対して、垂直方向を向いた方向をｙ座標（ｙ軸）とし、棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に対して、水平方向を向いた方向をｘ座標（ｘ軸）とする。なお、図示はしないが、棒鋼圧延材Ｗの軸長方向をｚ座標（ｚ軸）とする。
プロファイル抽出手段２は、搬送中の棒鋼圧延材Ｗ（測定物）にレーザ光を照射し、反射したレーザ光を受光するヘッド部２ａと、ヘッド部２ａで受光（集光）されたレーザ光を基に、棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状を求めるコントローラ部（図示せず）と、を有している。また、求められた棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状を表示する表示モニタ５が備えられている。レーザ光を受光するヘッド部２ａはｙ軸上に配備されている。本実施形態のプロファイル抽出手段２としては、青色レーザ（波長：４００〜５００ｎｍ）を用いたレーザ式プロファイル測定器（２次元レーザ変位計）を採用している。

プロファイル抽出手段２は、ヘッド部２ａよりレーザ光を棒鋼圧延材Ｗに照射して、棒鋼圧延材Ｗから反射した光がヘッド部２ａで集光され受光素子へと結像され、受光素子を基にコントローラ部で、棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状を抽出している。このプロファイル抽出手段２では、ヘッド部２ａから棒鋼圧延材Ｗまでのレーザ光の距離が変化すると、集光される反射光の角度が変わり、それに伴って受光素子上に結像される位置が変化するようになる。この受光素子上の結像位置の変位が棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状と比例することから、結像位置の変位量を読み取り、棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状として抽出している。図４には、抽出された棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状が示されている。

図４（ａ）に示されている棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状は、一定の放物線を描いた形状である。図４（ａ）のｘ−ｙ座標を読み取ると、この棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状は、ｘ座標がおよそ１９ｍｍ、ｙ座標がおよそ１０２ｍｍを頂点として左右対称になっている。このような、一定の形状をした棒鋼圧延材Ｗの断面の
２次元プロファイル形状のデータを各サイズごとに分けて予め基礎データとして記憶させておいて、棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出する際に用いる。

図４（ｂ）に示されている棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状は、一部形状が変化した放物線形状である。図４（ｂ）のｘ−ｙ座標を読み取ると、この棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状は、ｘ座標がおよそ０ｍｍ〜６ｍｍの間、ｙ座標がおよそ９６ｍｍ〜９９ｍｍの間に形状が変化していることが確認できる。
このように、プロファイル抽出手段２で搬送中の棒鋼圧延材Ｗの輪郭形状を測定することで、棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状がリアルタイムで抽出することができる。プロファイル抽出手段２で得られた棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の情報は、曲率算出手段３に送られ、２次元プロファイル形状の曲率ｋの値を算出するために用いられる。

曲率算出手段３は、プロファイル抽出手段２で抽出された棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状を二階微分して、その２次元プロファイル形状の曲率ｋ（言い換えるならば、棒鋼圧延材Ｗの輪郭形状の曲率）の値を算出する。棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋの値を算出するにあたっては、２次元プロファイル形状の測定結果を式（１）に適用することで、曲率ｋの値を算出する。

図５には、抽出された棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状を式（１）に適用して算出された曲率ｋの値をまとめたものが示されている。
図５（ａ）は、図４（ａ）に示されている棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状の測定結果を式（１）に適用して算出された曲率ｋの値を示したものである。図５（ａ）を読み取ると、この棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋは、真円の基準曲率である、−０．０４近傍に集中しており、閾値α（曲率：−０．４〜０．２）の範囲内に存在している。なお、図５（ａ）のような、棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状の曲率ｋのデータを各サイズごとに分けて予め記憶させておいて、棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出する際の基準データとして用いる。

図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示されている棒鋼圧延材Ｗの断面の２次元プロファイル形状の測定結果を式（１）に適用して算出された曲率ｋの値を示したものである。図５（ｂ）を読み取ると、この棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋは、真円の基準曲率である、−０．０４近傍に存在しているものもあるが、ｘ座標がおよそ０ｍｍ〜８ｍｍの間には閾値α（曲率：−０．４〜０．２）の範囲外の曲率ｋが存在していることが確認できる。

このようにして、棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋの値がリアルタイムで算出される。そして、この２次元プロファイル形状の曲率ｋの情報は判定手段４に送られ、棒鋼圧延材Ｗの表面に疵が発生しているか否かの判定に用いられる。
判定手段４は、予め設定された曲率ｋの閾値α（上下限範囲）と、搬送中の棒鋼圧延材
Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋの値とを比較する。比較した結果、閾値αより大きい曲率ｋが存在していると確認した場合、その搬送中の棒鋼圧延材Ｗの表面に疵が発生したと判定する。ゆえに、判定手段４で搬送中の棒鋼圧延材Ｗの表面疵の形状や位置を特定すると共に、表面疵を検出することができる。なお、棒鋼圧延材Ｗの長手方向の先端部及び尾端部、及び棒鋼圧延材Ｗの断面幅方向の端部は、判定範囲外とする。一方、断面垂直方向頂点は、曲率の乱れはないので判定範囲外ではない。

例えば、図５（ａ）の場合、予め設定された曲率ｋの閾値α（上下限範囲）と、搬送中の棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋの値とを比較する。比較した結果、−０．０４近傍に集中し、且つ閾値α（曲率：−０．４〜０．２）の範囲内に存在しているため、この搬送中の棒鋼圧延材Ｗの表面には、疵が発生していないと判定される。ゆえに、この搬送中の棒鋼圧延材Ｗは、良品である判定される。

また、図５（ｂ）の場合、予め設定された曲率ｋの閾値α（上下限範囲）と、搬送中の棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋの値とを比較する。比較した結果、閾値α（曲率：−０．４〜０．２）の範囲より外側、すなわち閾値αより大きい曲率ｋが存在しており、この搬送中の棒鋼圧延材Ｗの表面に疵を検出したと判定される。
そして、この搬送中の棒鋼圧延材Ｗの表面疵の形状及び位置を表面疵検出装置１に備えられた表示モニタ５に表示して、オペレータに教示する。

この表示モニタ５には、プロファイル抽出手段２で抽出された２次元プロファイル形状が棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に沿うように連続的に表示され、表示モニタ５上において、判定手段４にて判定された表面疵に対応する部位が棒鋼圧延材Ｗの他の表面形状とは異なる表示形態で識別可能に表示される。
図６（ａ）に示すように、表示モニタ５には、例えば２次元プロファイル形状を棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に連ねるように表示されている。すなわち、表示モニタ５には、２次元プロファイル形状を平面状に展開したもの（曲がったプロファイル曲線を直線状に延ばしたもの）が、画面の上下方向を向くように配置され、その上で画面の水平方向に沿って、複数の２次元プロファイル形状が連なるように表示されている。

そして、表面疵が発生した際におけるその疵の形状や位置を確実にオペレータが把握できるようにするために、閾値αを超えた曲率ｋの部位を色付け（例えば、図６では黒色）して識別可能に表示する。また、閾値α内の曲率ｋの部位は、別の色付け（例えば、薄いグレー）で表示する。また、２次元プロファイル形状以外の部位は、さらに別の色付け（例えば、濃いグレー）で表示する。なお、異なる表示形態としては、２次元プロファイル形状の曲率ｋの変化を濃淡で表示してもよい。また、表示モニタ５に連続的に示される棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状は、棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に沿って鳥瞰(バードビュー)したような立体的な表示方法を用いてもよい。

なお、図６（ａ）に示されている表示モニタ５上にある複数の直線は、一定の間隔で抽出された２次元プロファイル形状（図５参照）であり、表示モニタ５には、その２次元プロファイル形状が連続的に並べられ、棒鋼圧延材Ｗの軸長方向に対応するようになっている。
ゆえに、表示モニタ５に示されている棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状は、図６（ｂ）に示されている実際の棒鋼圧延材Ｗの表面疵に対応するように表示される。

このように、表示モニタ５に表面疵の形状及び位置に情報を表示することで、操業に携わるオペレータにリアルタイムで通達することができ、オペレータは表面疵が検出された棒鋼圧延材Ｗｂを出荷される製品から取り除くことができる。
以上述べた本発明の表面疵検出装置１を用いて、棒鋼圧延材Ｗの表面に発生する疵を検出する方法について、説明する。

まず、矯正機１１により曲がりを矯正された棒鋼圧延材Ｗは、表面疵検出装置１に導入される。表面疵検出装置１は、プロファイル抽出手段２を用いて、矯正機１１から送り出された測定対象の棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状を抽出する。
棒鋼圧延材Ｗの周方向に沿って備えられた少なくとも１つ以上（本実施形態では４つ、図２（ｂ）参照）のプロファイル抽出手段２は、測定対象となる棒鋼圧延材Ｗの全周に対
してレーザ光を照射し、その棒鋼圧延材Ｗから反射したレーザ光を集光する。集光されたレーザ光を受光素子へと結像し、その受光素子を基に棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状（図４参照）を抽出する。このようにして抽出された棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の情報を曲率算出手段３に送る。

曲率算出手段３は、送られた棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状を式（１）に適用して、２次元プロファイル形状の曲率ｋの値を算出する（図５参照）。このようにして求められたプロファイル形状の曲率ｋの情報を判定手段４に送る。
判定手段４は、予め設定された曲率ｋの閾値αと、搬送中の棒鋼圧延材Ｗの２次元プロファイル形状の曲率ｋの値とを比較する。比較した結果、閾値αより大きい曲率ｋの存在を確認した場合、棒鋼圧延材Ｗの表面疵を検出したと判定する。

判定した結果を表面疵検出装置１に備えられた表示モニタ５に表示して、オペレータに教示する（図６（ａ）参照）。
表面疵検出装置１を通過した棒鋼圧延材Ｗは、漏洩磁束探傷装置１２及び超音波探傷装置１３へと導入され、欠陥検査（表面疵及び内部欠陥の検査）が行われる。表面疵検出装置１、漏洩磁束探傷装置１２、超音波探傷装置１３のいずれかで欠陥が検出された棒鋼圧延材Ｗｂは、検査装置１０（検査ライン）から払出され、欠陥が検出されない棒鋼圧延材Ｗａのみが良品として出荷されることとなる。

以上述べたように、本発明の表面疵検出装置１及び表面疵検出方法を用いることで、圧延機で棒鋼Ｗを製造する際に発生する凹形状を有する圧延材の表面疵をオンラインで、且つ確実に検出することができる。そして、この判定結果を基に、表面疵が発生した棒鋼圧延材Ｗｂを棒鋼の製造工程から取り除くことで、表面疵が発生した棒鋼圧延材Ｗｂの流出、製品として出荷されるのを防止することができるという効果をもたらす。

なお、本実施形態では、棒鋼圧延材Ｗを例に挙げて説明したが、線材などの条鋼であれば、どのような圧延材でもよい。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１ 表面疵検出装置
２ プロファイル抽出手段
２ａ ヘッド部
３ 曲率算出手段
４ 判定手段
５ 表示モニタ
１０ 検査装置（検査ライン）
１１ 矯正機
１２ 外周面探傷装置（漏洩磁束探傷装置）
１３ 内部欠陥探傷装置（超音波探傷装置）
１４ 搬送ローラ
Ｗ 棒鋼圧延材
Ｗａ 棒鋼圧延材（表面疵なし）
Ｗｂ 棒鋼圧延材（表面疵あり）

Claims (4)

1. 棒鋼圧延材の表面疵を検出する表面疵検出装置であって、
   搬送中の前記棒鋼圧延材の軸長方向に対して垂直方向に切断した断面の２次元プロファイル形状を抽出するプロファイル抽出手段と、
   前記プロファイル抽出手段で抽出された２次元プロファイル形状を二階微分して、前記棒鋼圧延材の外周囲における曲率の値を求める曲率算出手段と、
   前記曲率算出手段で算出された曲率の値が予め設定されている閾値より大きい場合、前記棒鋼圧延材の表面に表面疵が発生していると判定する判定手段と、を有する
   ことを特徴とする表面疵検出装置。
2. 前記プロファイル抽出手段には、２次元レーザ変位計が用いられ、
   前記プロファイル抽出手段は、前記棒鋼圧延材の周方向に沿って、少なくとも１つ以上配備されていることを特徴とする請求項１に記載の表面疵検出装置。
3. 前記表面疵検出装置には、表示モニタが備えられており、
   前記表示モニタには、前記プロファイル抽出手段で抽出された２次元プロファイル形状が前記棒鋼圧延材の軸長方向に沿うように連続的に表示され、
   前記表示モニタ上において、前記判定手段にて判定された表面疵に対応する部位が前記棒鋼圧延材の他の表面形状とは異なる表示形態で識別可能に表示されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面疵検出装置。
4. 棒鋼圧延材の表面疵を検出する表面疵検出方法であって、
   搬送中の前記棒鋼圧延材の軸長方向に対して垂直方向に切断した断面の２次元プロファイル形状を抽出し、
   前記抽出された２次元プロファイル形状を二階微分して、前記棒鋼圧延材の外周囲における曲率の値を求め、
   前記算出された曲率の値が予め設定されている閾値より大きい場合、前記棒鋼圧延材の表面に表面疵が発生していると判定する
   ことを特徴とする表面疵検出方法。