JP2024048184A - Inspection method of hole defect detection device for metal band, and hole defect detection device for metal band - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法、及び、金属帯の穴あき欠陥検出装置に関する。 The present invention relates to an inspection method for a metal strip hole defect detection device and a metal strip hole defect detection device.
従来、鋼帯などの金属帯の連続製造ラインでは、連続的に搬送される金属帯を挟んだ上下に光源と検出器とを配置し、光源から照射されて金属帯の穴を通過した通過光を検出器で検出することによって、金属帯の穴あき欠陥を検出する穴あき欠陥検出装置を設けることが知られている。このような光学式の穴あき欠陥検出装置においては、検出器が通過光を検出していない状態が続いた場合に、実際に穴あき欠陥が無いことによるものなのか、検出器の異常によって通過光を検出できていないことによるものなのかの判断が困難である。 Conventionally, in continuous production lines for metal strips such as steel strips, a hole defect detection device is known in which a light source and a detector are arranged above and below the continuously transported metal strip, and the detector detects the light emitted from the light source that passes through holes in the metal strip. In such optical hole defect detection devices, when the detector continues to not detect the passing light, it is difficult to determine whether this is because there is actually no hole defect or because an abnormality in the detector is preventing it from detecting the passing light.
特許文献1には、鋼帯のコイル間の溶接部に対する穴欠陥検出が行われている間に、受光器の光検出器に診断光を入射して、受光器の光検出器からの光検出信号に基づいて受光器を診断する技術が開示されている。
特許文献2には、金属帯または受光部に向けて穴あき部分を模擬したスポット光を照射し、スポット光を穴あき部分として検出できた場合は、検出装置が正常と判定し、スポット光を穴あき部分として検出できなかった場合は、検出装置が異常と判定する技術が開示されている。
特許文献3には、受光部としてのカメラを点検する際に、小型の点検用シャッターを閉じてカメラの視野を遮るとともに、点検用小型照明から透過ガラスに向かって光を照射し、透過ガラスで反射した光をカメラが受光感知した場合は、カメラは良好であることをオペレータに知らせ、透過ガラスで反射した光をカメラが受光感知しなかった場合は、カメラは不良であることをオペレータに知らせる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された技術においては、受光器の診断時に、光検出器による光検出が、診断光の受光のみによるものなのか、穴欠陥の存在に伴う投光器からの受光を含むものなのかを区別できず、正確な穴欠陥検出を行うことができなくなる。そのため、鋼帯の溶接部以外では受光器の診断を行うことができない。
However, in the technology disclosed in
特許文献2に開示された技術では、同一の検出器における金属帯幅方向の視野内でスポット光が当たらない部分の異常を確認することができない。
The technology disclosed in
特許文献3に開示された技術では、カメラを点検する際に、金属帯の穴を検出するための光を点検用シャッターによって遮ってしまうため、カメラの点検中に金属帯の穴の有無を検査することができない。
In the technology disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、金属帯の穴あき欠陥の検出を行いつつ、光検出器の異常を検出することができる金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法、及び、金属帯の穴あき欠陥検出装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide an inspection method for a metal strip perforation defect detection device that can detect abnormalities in a photodetector while detecting perforation defects in the metal strip, and a metal strip perforation defect detection device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法は、金属帯の穴あき欠陥を光学的に検出する金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法であって、第1の光源から前記金属帯の全幅にわたって光を照射し、前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置された光検出器によって、前記金属帯の穴を通過した通過光を検出して、穴あき欠陥の検出を行うとともに、前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置された第2の光源から前記金属帯の全幅にわたって光を照射して前記金属帯で反射された拡散反射光を前記光検出器によって検出し、前記光検出器が検出した光の特性値に基づいて、前記光検出器が正常であるか異常であるかを判定することを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the inspection method for a metal strip perforation defect detection device according to the present invention is a method for optically detecting perforation defects in a metal strip, which is characterized in that light is irradiated from a first light source across the entire width of the metal strip, and a photodetector arranged on the opposite side of the metal strip from the first light source across the thickness of the metal strip detects the light that passes through the holes in the metal strip to detect the perforation defects, and light is irradiated from a second light source arranged on the opposite side of the metal strip from the first light source across the thickness of the metal strip to detect the diffuse reflected light reflected by the metal strip with the photodetector, and whether the photodetector is normal or abnormal is determined based on the characteristic value of the light detected by the photodetector.
また、本発明に係る金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法は、上記の発明において、前記光の特性値は、光の強度であり、前記光検出器で検出された光の強度が、予め設定された前記光検出器の異常検出用の光の強度の閾値である異常閾値以上の場合には前記光検出器が正常であると判定し、前記異常閾値未満の場合には前記光検出器が異常であると判定することを特徴とするものである。 The inspection method for the metal strip hole defect detection device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the characteristic value of the light is the intensity of the light, and when the intensity of the light detected by the photodetector is equal to or greater than an abnormality threshold, which is a preset threshold value of the light intensity for detecting an abnormality of the photodetector, the photodetector is determined to be normal, and when the intensity of the light detected by the photodetector is less than the abnormality threshold, the photodetector is determined to be abnormal.
また、本発明に係る金属帯の穴あき欠陥検出装置は、金属帯の穴あき欠陥を光学的に検出する金属帯の穴あき欠陥検出装置であって、前記金属帯の全幅にわたって光を照射する第1の光源と、前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置された光検出器と、前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置され、前記金属帯の全幅にわたって光を照射する第2の光源と、前記光検出器が検出した光の特性値に基づいて、前記光検出器が正常であるか異常であるかを判定する判定装置と、を備えることを特徴とするものである。 The metal strip perforation defect detection device according to the present invention is a metal strip perforation defect detection device that optically detects perforation defects in a metal strip, and is characterized by comprising: a first light source that irradiates light across the entire width of the metal strip; a photodetector that is arranged on the opposite side of the metal strip from the first light source across the thickness of the metal strip; a second light source that is arranged on the opposite side of the metal strip from the first light source across the thickness of the metal strip and irradiates light across the entire width of the metal strip; and a determination device that determines whether the photodetector is normal or abnormal based on the characteristic values of the light detected by the photodetector.
また、本発明に係る金属帯の穴あき欠陥検出装置は、上記の発明において、前記光の特性値は、光の強度であり、前記判定装置は、前記光検出器で検出された光の強度が、予め設定された前記光検出器の異常検出用の光の強度の閾値である異常閾値以上の場合には前記光検出器が正常であると判定し、前記異常閾値未満の場合には前記光検出器が異常であると判定することを特徴とするものである。 The metal strip hole defect detection device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the characteristic value of the light is the intensity of the light, and the determination device determines that the light detector is normal when the intensity of the light detected by the light detector is equal to or greater than an abnormality threshold, which is a preset threshold value of the light intensity for detecting an abnormality of the light detector, and determines that the light detector is abnormal when the intensity of the light detected by the light detector is less than the abnormality threshold.
本発明に係る金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法、及び、金属帯の穴あき欠陥検出装置は、金属帯の穴あき欠陥の検出を行いつつ、光検出器の異常を検出することができるという効果を奏する。 The inspection method and the metal strip perforation defect detection device according to the present invention have the advantage of being able to detect abnormalities in the photodetector while detecting perforation defects in the metal strip.
以下に、本発明に係る金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法、及び、金属帯の穴あき欠陥検出装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the inspection method for the metal strip perforation defect detection device according to the present invention, and the metal strip perforation defect detection device. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
図1は、実施形態に係る連続製造ライン1について説明するための図である。
Figure 1 is a diagram for explaining the
図1に示すように、連続製造ライン1は、ペイオフリール2、テンションリール3、溶接機4、及び、穴あき欠陥検出装置5などを備えている。連続製造ライン1では、ペイオフリール2からコイル状に巻き取られた金属帯である鋼帯Sが巻き出され、所定の処理が施された後、テンションリール3でコイル状に巻き取られる。溶接機4は、先行する鋼帯Sと後行する鋼帯Sとを溶接する。穴あき欠陥検出装置5は、鋼帯Sの搬送に従って連続的に鋼帯Sの穴あき欠陥を検出する。なお、図1中の判定装置54は、穴あき欠陥検出装置5を構成する制御装置であり、鋼帯Sの穴あき欠陥の有無などを判定する。
As shown in FIG. 1, the
図2は、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5を鋼帯搬送方向の下流側から見た概略図である。図3は、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5の概略構成を鋼帯幅方向から見た概略図である。
Figure 2 is a schematic diagram of the perforation
図2及び図3に示すように、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5は、第1の光源51、第2の光源52、複数の光検出器53a,53b,53c,53d、及び、判定装置54などを備えている。なお、以下の説明において、複数の光検出器53a,53b,53c,53dを特に区別しない場合には、単に光検出器53とも記す。
2 and 3, the hole
第1の光源51は、鋼帯Sの表裏を貫通した穴あき欠陥の検出に用いる照明であり、鋼帯Sの下方から鋼帯Sの裏面に向けて、鋼帯Sの全幅(鋼帯幅方向全域)にわたって、穴あき欠陥を検出するための検出光L1を照射する。
The
第2の光源52は、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの異常(故障)の点検に用いる照明であり、鋼帯Sを厚み方向で挟んで第1の光源51とは反対側に配置されており、鋼帯Sの上方から鋼帯Sのおもて面に向けて、鋼帯Sの全幅にわたって、複数の光検出器53a,53b,53c,53dを点検するための点検光L3を照射する。
The
複数の光検出器53a,53b,53c,53dは、鋼帯Sの全幅で穴あき欠陥を検出できるように、鋼帯Sを厚み方向で挟んで第1の光源51とは反対側に、鋼帯幅方向に沿って並んで配置されている。複数の光検出器53a,53b,53c,53dは、例えば、CCDイメージセンサを有するラインセンサカメラなどによって構成されており、それぞれの光軸が鋼帯Sのおもて面に直交するように配置され、鋼帯Sの幅方向における複数の光検出器53a,53b,53c,53dのそれぞれの受光範囲(視野範囲)が、隣り合う光検出器53同士で一部が重なり合うように設定されている。なお、鋼帯Sの幅方向全域で穴あき欠陥を検出することができれば、隣り合う光検出器53同士で受光範囲(視野範囲)の一部が必ずしも重なっている必要はない。
The
鋼帯Sに穴あき欠陥が存在しないときには、第1の光源51から鋼帯Sの裏面に向けて照射した検出光L1が、鋼帯Sの全幅にわたって鋼帯Sの裏面で反射されて、複数の53a,53b,53c,53dのいずれにも到達せず検出されない。一方、鋼帯Sに穴あき欠陥が存在する場合には、第1の光源51から鋼帯Sの裏面に向けて照射した検出光L1のうち、鋼帯Sの穴を通過した通過光L2が、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの少なくとも1つに到達して検出される。
When there is no hole defect in the steel strip S, the detection light L1 irradiated from the
また、第2の光源52から鋼帯Sのおもて面に向けて照射した点検光L3が、鋼帯Sの全幅にわたって鋼帯Sのおもて面で反射された反射光のうち、拡散反射光L4が複数の光検出器53a,53b,53c,53dに到達して検出される。
In addition, the inspection light L3 irradiated from the
なお、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、図3に示すように、光検出器53に対して第2の光源52を鋼帯搬送方向で上流側に配置しており、鋼帯Sのおもて面に向けて点検光L3を照射し、鋼帯Sのおもて面で反射した反射光のうち拡散反射光L4が、光検出器53に到達して検出されるような光学系として構成している。また、第2の光源52は、光検出器53に対して鋼帯搬送方向で下流側に配置してもよい。
In the hole
判定装置54は、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの検出結果、具体的には、複数の光検出器53a,53b,53c,53dで検出された光の特徴値である光の強度に基づいて、穴あき欠陥の有無の判定と、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの異常(故障)の有無の判定とを行う。なお、前記光の特徴値としては、光の強度に限らず、例えば、光量などであってもよい。
The
実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、鋼帯Sの搬送中に、第1の光源51から鋼帯Sの裏面に向けて鋼帯Sの全幅にわたって検出光L1を常時照射して、鋼帯Sの穴あき欠陥の検出を行うとともに、第2の光源52から鋼帯Sのおもて面に向けて鋼帯Sの全幅にわたって点検光L3を常時照射して、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの異常の検出を行う。
In the perforation
図4は、第2の光源52からの点検光L3の照射が無い場合に、光検出器53で検出された光の強度の一例を示す図である。
Figure 4 shows an example of the light intensity detected by the
実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、第1の光源51から鋼帯Sの裏面に向けて検出光L1を照射し、第2の光源52から点検光L3の照射を行わなかった場合、複数の光検出器53a,53b,53c,53dで検出される光は、一部の環境光が含まれる可能性はあるものの、ほぼ鋼帯Sの穴を通過した通過光L2が占める。そのため、複数の光検出器53a,53b,53c,53dで検出された光の強度は、図4に示すように、鋼帯Sの穴あき欠陥が存在しない部分である鋼帯部が、光の強度の小さい暗部となるのに対して、鋼帯Sの穴あき欠陥が存在する部分である穴あき欠陥部が、光の強度の大きい明部となる。
In the hole
図5は、第2の光源52からの点検光L3の照射が有る場合に、光検出器53で検出された光の強度の一例を示す図である。
Figure 5 shows an example of the light intensity detected by the
実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、第1の光源51から鋼帯Sの裏面に向けて検出光L1を照射し、第2の光源52から鋼帯Sのおもて面に向けて点検光L3を照射した場合、複数の光検出器53a,53b,53c,53dで検出される光は、鋼帯Sの穴を通過した通過光L2と、鋼帯Sのおもて面で反射した拡散反射光L4とが占める。そのため、複数の光検出器53a,53b,53c,53dで検出された光の強度は、図5に示すように、穴あき欠陥部が光の強度の大きい明部となり、鋼帯部が図4に示した鋼帯部の光の強度よりも拡散反射光L4の強度の分だけ大きな光の強度の明部となる。
In the hole
ここで、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、第2の光源52から照射する点検光L3の強度を、第1の光源51から照射する検出光L1の強度よりも小さくし、複数の光検出器53a,53b,53c,53dが検出する拡散反射光L4の強度を、複数の光検出器53a,53b,53c,53dが検出する通過光L2の強度よりも小さくなるように設定している。これにより、複数の光検出器53a,53b,53c,53dが、拡散反射光L4を検出しても、通過光L2を検出することによってなされる穴あき欠陥の検出に与える影響を小さくしたり、当該影響を与えないようにしたりすることができる。
Here, in the hole
実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5では、第2の光源52から鋼帯Sのおもて面に向けて点検光L3を照射し、鋼帯Sのおもて面で反射した拡散反射光L4を複数の光検出器53a,53b,53c,53dで検出することによって、一定の光の強度が検出される状態となる。そのため、この状態において、複数の光検出器53a,53b,53c,53dで検出された光の強度に基づいて、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの異常(故障)を検出することができる。
In the hole
図6は、光検出器53の異常時に、光検出器53で検出された光の強度の一例を示す図である。
Figure 6 shows an example of the intensity of light detected by the
実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5では、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの少なくとも1つに異常が生じると、その異常が生じた光検出器53では光を適切に検出することができなくなる。そのため、例えば、異常が生じた光検出器53によって光を全く検出することができないときには、図6に示すように、異常が生じた光検出器53の検出結果として出力される光の強度が、図4に示した鋼帯部のように小さくなる。よって、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、光検出器53の異常を光の強度が非常に小さい異常部として検出することができる。
In the hole
実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、図6に示すように、鋼帯Sの穴あき欠陥を検出するための光の強度の閾値である穴あき欠陥閾値と、光検出器53の異常を検出するための光の強度の閾値である異常閾値とを設定している。穴あき欠陥閾値は、正常な光検出器53が検出した拡散反射光L4の強度よりも大きな値であり、異常閾値は、正常な光検出器53が検出した拡散反射光L4の強度よりも小さな値である。
As shown in FIG. 6, in the perforation
そして、判定装置54は、複数の光検出器53a,53b,53c,53dが検出した光の強度が、穴あき欠陥閾値以上の場合に穴あき欠陥が有ると判定し、穴あき欠陥閾値未満の場合に穴あき欠陥が無いと判定する。また、判定装置54は、複数の光検出器53a,53b,53c,53dが検出した光の強度が、異常閾値以上の場合に光検出器53が正常であると判定し、異常閾値未満の場合に光検出器53が異常であると判定する。なお、複数の光検出器53a,53b,53c,53dのどれが異常であるのかは、例えば、判定装置54によって、異常閾値未満の光の強度を検出した光検出器53を特定することで把握することができる。
Then, the
なお、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5では、検出された光検出器53の異常を、穴あき欠陥とは別の欠陥として検出し、例えば、判定装置54の記憶部に登録して、それぞれを区別できるようにしてもよい。
In addition, in the hole
このように、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5においては、複数の光検出器53a,53b,53c,53dの少なくとも1つに異常が生じて光を適切に検出できなくなった場合に、複数の光検出器53a,53b,53c,53dがそれぞれ検出した光の強度に基づいて、異常が生じた光検出器53を検出することができる。
In this way, in the hole
そして、光検出器53の異常が検出された際には、例えば、光検出器53の異常に関する信号を、判定装置54から上位システムなどに出力する。これにより、上位システムが備える表示装置に光検出器53の異常に関する情報を表示し、オペレータなどに報知することによって、異常が検出された光検出器53の点検や補修などの処置を、オペレータなどが実施可能になる。また、前記処置と共に、光検出器53の異常が検出されたときに穴あき欠陥検出装置5によって穴あき欠陥の検出を行っていた鋼帯Sのコイルを、光検出器53の異常により穴あき欠陥の検出が適切に行われなかった不合格コイルとする措置を、オペレータなどが実施可能となる。
When an abnormality in the
以上説明したことより、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5は、連続製造ライン1内に設置されることによって、連続製造ライン1の運転を停止しなくても、鋼帯Sの搬送に従って連続的に鋼帯Sの穴あき欠陥を検出しつつ、穴あき欠陥検出装置5を検査して光検出器53の異常を検出することができる。また、実施形態に係る穴あき欠陥検出装置5において、穴あき欠陥を検出する対象の金属帯としては、鋼帯に限らず、例えば、アルミニウム帯であってもよい。
As described above, the perforation
1 連続製造ライン
2 ペイオフリール
3 テンションリール
4 溶接機
5 穴あき欠陥検出装置
51 第1の光源
52 第2の光源
53 光検出器
54 判定装置
Claims (4)
第1の光源から前記金属帯の全幅にわたって光を照射し、前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置された光検出器によって、前記金属帯の穴を通過した通過光を検出して、穴あき欠陥の検出を行うとともに、前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置された第2の光源から前記金属帯の全幅にわたって光を照射して前記金属帯で反射された拡散反射光を前記光検出器によって検出し、前記光検出器が検出した光の特性値に基づいて、前記光検出器が正常であるか異常であるかを判定することを特徴とする金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法。 1. An inspection method for a metal strip perforation defect detection device that optically detects perforation defects in a metal strip, comprising:
A method for inspecting a metal strip perforation defect detection device, comprising the steps of: irradiating light from a first light source across the entire width of the metal strip; detecting perforation defects by detecting light that passes through holes in the metal strip using a photodetector that is positioned on the opposite side of the metal strip from the first light source, sandwiching the metal strip in the thickness direction; irradiating light from a second light source that is positioned on the opposite side of the metal strip from the first light source, sandwiching the metal strip in the thickness direction, across the entire width of the metal strip; detecting diffuse reflected light from the metal strip using the photodetector; and determining whether the photodetector is normal or abnormal based on a characteristic value of the light detected by the photodetector.
前記光検出器で検出された光の強度が、予め設定された前記光検出器の異常検出用の光の強度の閾値である異常閾値以上の場合には前記光検出器が正常であると判定し、前記異常閾値未満の場合には前記光検出器が異常であると判定することを特徴とする請求項1に記載の金属帯の穴あき欠陥検出装置の検査方法。 the characteristic value of the light is the intensity of the light;
2. An inspection method for a metal strip perforation defect detection device as described in claim 1, characterized in that when the intensity of light detected by the photodetector is equal to or greater than an abnormality threshold, which is a preset threshold value of the light intensity for detecting abnormalities in the photodetector, the photodetector is determined to be normal, and when the intensity of light detected by the photodetector is less than the abnormality threshold, the photodetector is determined to be abnormal.
前記金属帯の全幅にわたって光を照射する第1の光源と、
前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置された光検出器と、
前記金属帯を厚み方向で挟んで前記第1の光源とは反対側に配置され、前記金属帯の全幅にわたって光を照射する第2の光源と、
前記光検出器が検出した光の特性値に基づいて、前記光検出器が正常であるか異常であるかを判定する判定装置と、
を備えることを特徴とする金属帯の穴あき欠陥検出装置。 A metal strip perforation defect detection device for optically detecting a perforation defect in a metal strip, comprising:
a first light source that irradiates light across the entire width of the metal strip;
a photodetector disposed on an opposite side of the metal strip from the first light source in a thickness direction;
a second light source disposed on the opposite side of the metal strip from the first light source across the thickness direction of the metal strip and configured to irradiate light across the entire width of the metal strip;
a determination device that determines whether the photodetector is normal or abnormal based on a characteristic value of the light detected by the photodetector;
A metal strip hole defect detection device comprising:
前記判定装置は、前記光検出器で検出された光の強度が、予め設定された前記光検出器の異常検出用の光の強度の閾値である異常閾値以上の場合には前記光検出器が正常であると判定し、前記異常閾値未満の場合には前記光検出器が異常であると判定することを特徴とする請求項3に記載の金属帯の穴あき欠陥検出装置。 the characteristic value of the light is the intensity of the light;
The metal strip perforation defect detection device according to claim 3, characterized in that the judgment device judges that the photodetector is normal when the intensity of light detected by the photodetector is equal to or greater than an abnormality threshold, which is a preset threshold value of the light intensity for detecting abnormalities in the photodetector, and judges that the photodetector is abnormal when the intensity of light detected by the photodetector is less than the abnormality threshold.
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