JP2015125115A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の表面欠陥検査装置1は、通材中の熱間圧延された基材Wに対してこの基材Wの表面に発生する表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置1であって、通材中の基材Wの電磁気特性を連続的に検出し、検出された電磁気特性の不連続的な変化から表面欠陥を検出する渦流探傷部2と、基材Wの通材方向に沿って渦流探傷部2に隣接するように配置され、前記通材中の基材Wの表面を撮像し、撮像された画像から表面欠陥を検出する画像探傷部3と、渦流探傷部2で検出された表面欠陥の信号に対して、画像探傷部3で得られた情報に基づく補正を行うことにより、誤検出の信号を除去しつつ欠陥判定を行う欠陥判定部4と、を有していることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
さらに、渦流探傷方法では、連続して計測されている電磁気特性に大きな変化があったときに、表面欠陥が発生したと判断する構成となっている。そのため、例えば通材方向にある程度以上の長さがある欠陥のように電磁気特性の変化が少ない場合には欠陥中間部での電磁気特性の変化は観測されず、このような表面欠陥に対しては、先後端以外は原理的に検出が困難となる場合がある。
例えば、特許文献1には、通材方向に沿って渦流探傷部の下流側に画像探傷部を備えた表面欠陥の検査技術であって、渦流探傷装置で検出された検出信号をトリガとして、後段の画像探傷装置のストロボ照明を点灯させて渦流探傷装置で検出した表面欠陥に対応する部位の画像を撮像する技術が開示されている。このように発生した表面欠陥に対して、電磁気特性透磁率のデータと画像のデータとを双方用意すれば、表面欠陥の発生を2つの検出結果に基づいて判断することができ、渦流探傷装置だけの場合に比べて表面欠陥の検出精度を向上させることが可能になる。
例えば、渦流探傷方法では、さまざまな要因により発生するノイズを表面欠陥と誤って検出する可能性があり、信頼性はそれ程高いものではない。特に、基材の温度がキュリー温度を下回るまで低下すると基材の透磁率が大きくなるので、キュリー点近傍で温度ムラがある熱間圧延材では透磁率にもムラが出やすく、表面欠陥の誤検出も起こりやすくなる。また、渦流探傷方法には、前述のように基材の通材方向に長さのある表面欠陥については十分な検出ができないといった欠点もある。
つまり、上述した2つの検出方法は検出された結果に対する信頼性がいずれも低いものであり、2つの検出結果のうちどちらを採用すればよいかについては特許文献1や特許文献2でも不明となっている。2つの検出方法で検出された結果の論理和(OR)や論理積(AND)を利用して、表面欠陥が発生したかどうかを調査することもできるが、いずれのデータが信頼できるかの判断がつかないため、誤検出の発生を効果的に減らずことはできないし、検査装置の検出能力を高めることもできない場合も多い。
即ち、本発明の表面欠陥検査装置は、通材中の熱間圧延された基材に対してこの基材の表面に発生する表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、前記通材中の基材の電磁気特性を連続的に検出し、検出された電磁気特性の不連続的な変化から前記表面欠陥を検出する渦流探傷部と、前記基材の通材方向に沿って前記渦流探傷部に隣接するように配置され、前記通材中の基材の表面を撮像し、撮像された画像から前記表面欠陥を検出する画像探傷部と、前記渦流探傷部で検出された前記表面欠陥の信号に対して、前記画像探傷部で得られた情報に基づく補正を行うことにより、誤検出の信号を除去しつつ欠陥判定を行う欠陥判定部と、を有していることを特徴とする。
なお、好ましくは、前記欠陥判定部は、前記画像探傷部で得られる基材の表面温度に関する情報を用いて、前記渦流探傷部で検出された欠陥の信号から、前記誤検出の信号を除去する構成とされるとよい。
以下、本発明の表面欠陥検査装置1の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図1に示すように、第1実施形態の表面欠陥検査装置1は、熱間圧延設備で熱間圧延され移動している基材Wに対して、この基材Wの表面に発生する表面欠陥を検査する構成となっている。
なお、以降では、棒鋼の圧延材(熱鋼)を900℃〜1100℃程度の温度に加熱しつつ5m/sec〜100m/secの速度で熱間圧延する熱間圧延設備に設けられた検査装置の例を挙げて、本発明の表面欠陥検査装置1を説明する。
図2に示すように、渦流探傷部2は、貫通型であり、通過する基材Wの電磁気特性を連続して計測し、計測された電磁気特性に予め定められた変化があったときに、表面欠陥が発生したと判断する構成とされている。具体的には、渦流探傷部2は、基材Wが後述するコイル部7の内側を通過する際にコイル部7で発生する渦電流による交流誘導起電力を直流電気信号に変えて出力する渦流探傷回路5と、渦流探傷回路5から送られてきた電気信号に基づいて表面欠陥の有無や性状を判断する渦流欠陥検出手段6とを有している。
渦流欠陥検出手段6は、渦流探傷回路5のベクトル電圧計8から出力される電気信号(上述した2つのコイル部7の間ブリッジに発生する電圧)に基づいて、表面欠陥の有無や性状を判断している。すなわち、表面欠陥がある基材Wが渦流探傷回路5を通過していない場合には、ベクトル電圧計8から出力される電圧はゼロとなるが、欠陥がある基材Wが渦流探傷回路5を通過すると、誘導起電力の差から2つのコイル部7の間に電圧が発生する。このときの電圧の振幅は、表面欠陥のサイズが大きい場合には振幅が大きくなるので、振幅の大きさから欠陥のサイズを判断することが可能となる。このようにして渦流欠陥検出手段6で検出された電圧の振幅と位相とは、欠陥判定部4に電気信号(後述する渦流探傷信号)として送られる。
上述したカメラ9は、基材Wの外周面を漏れなく撮像できるように、基材Wの外周面に沿って周方向に等間隔をあけて設けられている。なお、図3及び図4に例示するカメラ9は基材Wの周囲に等間隔をあけて4基配備されているが、カメラ9の配備数は3基でも良いし、5基以上であっても良い。
11で検出された基材Wの振動に関する情報、及び/又は温度検出手段12で検出された基材Wの温度に関する情報を用いて、渦流探傷部2で検出された欠陥の信号から誤検出の信号を除去する構成とされている。
振動検出手段11は、カメラ9で撮像された画像内に写っている基材Wの撮像位置が、画像上でどの程度振動しているかを検出することにより、基材Wの振動を検出するものである。具体的には、振動検出手段11は、画像内での基材Wの端縁の位置を上述した二値化処理などを用いて特定し、連続して撮像が行われるに連れて基材Wの端縁の位置がどのように変化するかを経時的に検出している。このようにして検出された基材Wの端縁の経時変化は、位置振動検出手段11で検出された「基材Wの振動」に関する情報として欠陥判定部4に送られる。
つまり、渦流探傷における誤検出の原因として、基材Wの温度低下による透磁率のムラがある。鋼材のような磁性体の基材Wの場合は、キュリー点(鋼材の場合、約780℃)以上の温度では、基材Wの磁性は失われ透磁率は1となるが、キュリー点温度を超えてさらに温度が低下すると透磁率は急激に大きくなる傾向がある。そのため、キュリー点近傍で温度ムラがあるような基材Wを渦流探傷で検査すると、透磁率の大きなムラから渦流探傷信号にも大きな変動が生じる。つまり、このようなキュリー点近傍の温度域の基材Wを渦流探傷する際には誤検出が多い。そこで、上述した温度検出手段12で基材Wの温度を計測する。
号除去は、いずれか一方のみを行っても良いし、両方とも行っても良い。
次に、本発明の表面欠陥検査装置1で行われる表面欠陥の検出方法、言い換えれば本発明の表面欠陥の検査方法について説明する。
図1に示すように、表面欠陥がある基材Wを表面欠陥検査装置1に通材させると、まず渦流探傷部2の渦流探傷回路5において2つのコイル部7間の誘導起電圧の差異がブリッジ回路およびベクトル電圧計によって渦流欠陥検出手段6に出力される。そして、渦流欠陥検出手段6では、入力された電圧の振幅と位相信号から、位相調整の後、適切な周波数成分のみを抽出するフィルタリングを行い、渦流探傷信号として欠陥判定部4に出力される。
図5に示す例では、この通材時間6sec付近までの先端部分に複数のピーク状の電圧変化が観測される。このピーク状の電圧変化は、いずれも表面欠陥である可能性が高いものと考えることができる。
例えば、図5に「A」で示した位置(基材Wの先頭であって、通材時間が約0.1secの位置)には、大きな渦流探傷信号が得られているが、画像上は欠陥を確認できずに実際の鋼材からも表面欠陥を見つけることできなかった。このように渦流探傷信号に誤検出が起こったのは、次のような理由からであると考えられる。
きが生じる。そうすると、コイル部7とこのコイル部7を貫通する基材Wとの距離に2つのコイル部7間で差が生じ、表面欠陥がない部分でも大きな渦流探傷信号を発生させることになる。
具体的には、欠陥画像検出手段10に入力された基材Wの全長画像から二値化処理などのような簡易な画像処理手法を用いて端縁(エッジ)を検出し、通材時間に対する端縁の画像内での位置の変化を基材Wの振動曲線としている。このようにして検出された基材Wの振動曲線に対して、渦電流探傷装置と同等の周波数フィルタ(バンドパスフィルタ)を適用し、フィルタリングを行っても大きな振動が残る場合には、振動が残った時刻に発生した渦流探傷信号は誤検出であると判断する。
一方、渦流探傷における誤検出要因には、上述した基材Wの局部的な温度低下による透磁率のムラも挙げられる。そこで、本発明の表面欠陥検査装置1では、上述した温度検出手段12で検出された基材Wの温度を用いて、渦流探傷部2からの渦流探傷信号に発生した誤検出を除去している。
具体的には、上述した表面欠陥検査装置1を用いれば、熱間圧延工程において、渦流探傷での誤検出要因を抽出し、低減し、かつ渦流探傷の欠点を補完する信頼性のある表面欠陥検査装置1を提供することができる。それゆえ、結果として表面欠陥の誤検出による製品の大量廃棄を抑制し、歩留まり向上に寄与することができる。
み合わせて表面欠陥の判定を行えば、表面欠陥の種類などを分類することも可能となる。
なお、上述した渦流探傷部2と画像探傷部3との配置順番は、振動や温度状況がほぼ同一と判断できるような近接した場所に設置されるのであれば、任意に変更することができる。
2 渦流探傷部
3 画像探傷部
4 欠陥判定部
5 渦流探傷回路
6 渦流欠陥検出手段
7 コイル部
8 ベクトル電圧計
9 カメラ
10 欠陥画像検出手段
11 振動検出手段
12 温度検出手段
W 基材
Claims (4)
- 通材中の熱間圧延された基材に対してこの基材の表面に発生する表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、
前記通材中の基材の電磁気特性を連続的に検出し、検出された電磁気特性の不連続的な変化から前記表面欠陥を検出する渦流探傷部と、
前記基材の通材方向に沿って前記渦流探傷部に隣接するように配置され、前記通材中の基材の表面を撮像し、撮像された画像から前記表面欠陥を検出する画像探傷部と、
前記渦流探傷部で検出された前記表面欠陥の信号に対して、前記画像探傷部で得られた情報に基づく補正を行うことにより、誤検出の信号を除去しつつ欠陥判定を行う欠陥判定部と、
を有していることを特徴とする表面欠陥検査装置。 - 前記欠陥判定部は、前記画像探傷部で得られる基材の振動に関する情報を用いて、前記渦流探傷部で検出された欠陥の信号から、前記誤検出の信号を除去する構成とされることを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。
- 前記欠陥判定部は、前記画像探傷部で得られる基材の表面温度に関する情報を用いて、前記渦流探傷部で検出された欠陥の信号から、前記誤検出の信号を除去する構成とされることを特徴とする請求項1または2に記載の表面欠陥検査装置。
- 前記画像探傷部は、前記基材の自発光画像を撮像する構成とされていることを特徴とする請求項3に記載の表面欠陥検査装置。
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