JP4703911B2

JP4703911B2 - Metal strip hole inspection system

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Publication number: JP4703911B2
Application number: JP2001244099A
Authority: JP
Inventors: 直樹遠原
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003057189A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯に発生する孔状欠陥を検査する金属帯の孔状欠陥検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属帯であるたとえば鋼帯の熱間圧延または冷間圧延など厚みを減少させる加工の施される工程においては、まれに鋼帯の一方の表面から他方の表面まで貫通した欠陥いわゆる孔状欠陥の発生することがある。孔状欠陥は品質上不具合な欠陥であるので、鋼帯の頭部または尾部付近にのみ発生している場合、救済工程において孔状欠陥の発生部分が除去され、また鋼帯の長手方向中央部に孔状欠陥が発生した場合、鋼帯を予め定める寸法に裁断して切板となった状態で孔状欠陥を含む切板が除去されている。さらに金属帯の長さに対して限定された比率で孔状欠陥の存在が許容される場合、金属帯の品質等級分類を行い品質の格付を明確にした上で出荷されている。切板または鋼帯のままいずれの状態であっても、孔状欠陥の発生している部位を除去または品質等級分類するためには、まず鋼帯に発生する孔状欠陥を精度よく検出しなければならない。
【０００３】
図１１〜１４は、従来の孔状欠陥検出方法の概略を示す図である。図１１（ａ）では、金属帯１の一方表面２側に金属帯１から間隔をあけて光検出器３が配置され、金属帯１の他方表面４側に金属帯１を介して光検出器２に対向し金属帯１から間隔をあけて光源５が配置される。金属帯１に孔状欠陥６が存在しないとき、光源５から金属帯１の他方表面４に照射された光は、金属帯１によって反射されて光検出器３には達しない。金属帯１に孔状欠陥６が存在するとき、光源５から照射された光は、金属帯１の孔状欠陥６を透過して光検出器２に達するので、光検出器２によって検出される。
【０００４】
金属帯１は矢符７方向に走行され、走行される金属帯１の移動にともなって金属帯１に存在する孔状欠陥６は矢符７方向に移動する。孔状欠陥６が移動して光源５と光検出器３との間を通過するときにのみ、前述のように光源５からの光は光検出器３に到達するので、光検出器３によって検出される光強度は、図１１（ｂ）に示すように時間の経過すなわち孔状欠陥６の矢符７方向への移動にともなって増加し次いで減少する。このとき図１１（ｂ）中に示す検出された光強度の高い明部８が孔状欠陥６に相当する。
【０００５】
図１２では、金属帯１の他方表面４側に光源５および光検出器３がともに配置され、光源５から金属帯１の他方表面４に照射された光は、金属帯１に孔状欠陥６が存在しないとき、金属帯１によって反射されて光検出器３に達し、金属帯１に孔状欠陥６が存在するとき、光源５から照射された光は、金属帯１の孔状欠陥６を透過して光検出器２に達することがない。
【０００６】
したがって、孔状欠陥６が移動して光源５からの光照射位置を通過するときにのみ、光源５からの光は光検出器３に達しなくなるので、光検出器３によって検出される光強度は、図１２（ｂ）に示すように時間の経過すなわち孔状欠陥６の矢符７方向への移動にともなって減少し次いで増加する。このとき図１２（ｂ）中に示す検出された光強度の低い暗部９が孔状欠陥６に相当する。
【０００７】
また図１３には複数の光検出器を設けて孔状欠陥を検出する従来技術を示す。図１３では、金属帯１の一方表面２側に第１光検出器１０が配置され、金属帯１の他方表面４側には光源５および第２および第３光検出器１１，１２が配置される。光源５から金属帯１の他方表面４に照射された光は、金属帯１に孔状欠陥６が存在しないとき、金属帯１による正反射光が第２光検出器１１に達し、乱反射光が第３光検出器１２に達し、第１光検出器１０には光が達しない。金属帯１に孔状欠陥６が存在するとき、光源５から照射された光は、金属帯１の孔状欠陥６を透過して第１光検出器１０に達し、第２および第３光検出器１１，１２には達しない。
【０００８】
したがって、孔状欠陥６が移動して光源５からの光照射位置を通過するとき、光源５からの光は、第１光検出器１０に達し第２および第３光検出器１１，１２には達しなくなるので、各光検出器１０，１１，１２によって検出される光強度は、図１３（ｂ１），図１３（ｂ２）および図１３（ｂ３）に示すように時間の経過すなわち孔状欠陥６の矢符７方向への移動にともなって、第１光検出器１０では増加し次いで減少し、第２および第３光検出器１１，１２では減少し次いで増加する。このとき図１３（ｂ１），図１３（ｂ２）および図１３（ｂ３）中に示す光強度の高い明部１３および光強度の低い暗部１４，１５が孔状欠陥６に相当する。
【０００９】
図１４では、金属帯１の一方表面２側に光源５が配置され、金属帯１の他方表面４側には光検出器に代えてスクリーン１６が金属帯１と平行に設けられる。光源５から金属帯１の一方表面２に照射された光は、金属帯１に孔状欠陥６が存在しないとき、金属帯１によって反射されてスクリーン１６には達しないけれども、金属帯１に孔状欠陥６が存在するとき、金属帯１の孔状欠陥６を透過してスクリーン１６に達する。すなわち孔状欠陥６は、光源５から照射される光によってスクリーン１６上に投影される明部１７に相当する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１１〜図１４に示す先行技術には、以下の問題点がある。前述の先行技術では、各光検出器３，１０，１１，１２によって検出される光強度の明部８，１３または暗部９，１４，１５によって、またスクリーン１６上に投影される明部１７によって孔状欠陥の有無を検出することはできる。これらの方法は、各光検出器３，１０，１１，１２によって検出される光強度の明暗レベルのみによって欠陥の有無を抽出するものである。
【００１１】
したがって、使用環境および装置特性の変化などの影響を受け安定して欠陥を抽出できない欠点を有する。たとえば図１１に示す従来技術では、周囲の照明または日差しが金属帯１からの反射等によって光検出器３に検知されると、光強度の高い明部として欠陥であると誤認識されてしまう。また逆に図１２に示す従来技術では、光源５の劣化などによって発光強度が低下すると光検出器３に検知される光強度が低下するので、光強度の低い暗部である欠陥として誤認識されてしまう。さらに金属帯１の他方表面４に光沢むらなどがあり、反射光強度が低下した場合にも同様の欠陥の誤認識が発生する。このような孔状欠陥の誤認識は、ひとえに光強度の単純な明暗レベルのみによって孔状欠陥を抽出することに起因している。
【００１２】
また各光検出器３，１０，１１，１２によって検出される光強度の明部８，１３および暗部９，１４，１５を抽出するための光強度のレベルに応じて明部８，１３および暗部９，１４，１５の時間軸方向の長さすなわち孔状欠陥６の寸法は変動し、明部８，１３および暗部９，１４，１５を抽出するための光強度のレベルを選択するに際しての孔状欠陥６との対応も明らかではないので、孔状欠陥６の寸法を精度よく検出することは困難である。またスクリーン１６上に投影される明部１７も周縁部の境界が明瞭ではないので、孔状欠陥６の寸法を精度よく検出することは困難である。
【００１３】
したがって、たとえば孔状欠陥の寸法に基づいて金属帯の品質等級分類をするような場合、孔状欠陥の寸法を精度よく求めることができないので、正確な等級分類をすることができないという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、金属帯に発生する孔状欠陥の有無および寸法を精度よく検出できる金属帯の孔状欠陥検査装置および検査方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、長手方向に走行される金属帯の一方の表面に向けて光を出射する光源と、
金属帯の走行方向に対して直交する方向に軸線を有し、金属帯の他方の表面に接し軸線まわりに回転自在に設けられ、前記一方の表面よりも表面光沢が優れる反射ロールと、
光源から出射され金属帯の一方の表面または反射ロールの表面で正反射された正反射光を検出する第１光センサと、
光源から出射され金属帯の一方の表面または反射ロールの表面で乱反射された乱反射光を検出する第２光センサと、
第１および第２光センサの検出出力に応答し、正反射光および乱反射光の光強度を表示する表示手段とを含み、
前記表示手段には、正反射光および乱反射光の光強度に基づいて、孔状欠陥の寸法および孔状欠陥の金属帯における開口面積を演算する演算手段が設けられることを特徴とする金属帯の孔状欠陥検査装置である。
【００１６】
また本発明は、長手方向に走行される金属帯の一方の表面に光源から光を照射し、
前記一方の表面よりも表面光沢が優れ、金属帯の走行方向に対して直交する方向に軸線を有し金属帯の他方の表面に接して軸線まわりに回転自在に反射ロールを設け、
金属帯の一方の表面または反射ロールの表面から正反射された正反射光および乱反射された乱反射光を第１および第２光センサによってそれぞれ検出し、
第１および第２光センサの検出出力に対応する正反射光および乱反射光の光強度を表示手段に表示し、
前記光強度に基づき孔状欠陥の寸法および孔状欠陥の金属帯における開口面積を演算手段に演算させ、
金属帯の孔状欠陥を検査することを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、長手方向に走行される金属帯の一方の表面に光源から光を照射し、金属帯の走行方向に対して直交する方向に軸線を有し金属帯の他方の表面に接して軸線まわりに回転自在に反射ロールを設ける。したがって、光源から照射された光は、金属帯に孔状欠陥が無いとき、金属帯の一方の表面によって反射され、金属帯に孔状欠陥が有るとき、孔状欠陥を透過し反射ロールの表面によって反射される。金属帯の一方表面または反射ロールの表面から正反射された正反射光は第１光センサによって検出され、乱反射された乱反射光は第２光センサによって検出される。第１および第２光センサの検出出力に対応する正反射光および乱反射光の光強度は表示手段に表示され、表示手段に表示された正反射光および乱反射光の光強度に基づいて金属帯の孔状欠陥を検査することができる。
【００１８】
孔状欠陥を透過し反射ロールの表面によって正反射された正反射光の光強度は、金属帯の一方表面からの正反射光の光強度よりも向上する。一方孔状欠陥を透過し反射ロールの表面によって乱反射された乱反射光の光強度は、金属帯の一方表面からの乱反射光の光強度よりも低下する。このように、金属帯に発生した孔状欠陥は、正反射光の光強度の向上と乱反射光の光強度の低下との組合せによって表示されるので、孔状欠陥の有無とともに孔状欠陥の寸法が精度よく検査され、検査結果を金属帯の品質等級分類の判定に用いることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である金属帯の孔状欠陥検査装置２０の構成を簡略化して示す概略側面図であり、図２は図１に示す金属帯の孔状欠陥検査装置２０を備える金属帯の検査装置２１の全体構成を簡略化して示す図である。
【００２０】
金属帯の孔状欠陥検査装置２０（以後、孔状欠陥検査装置２０と略称する）は、長手方向に走行される金属帯２２の一方の表面２３に向けて光を出射する光源２４と、矢符２５に示す金属帯２２の走行方向に対して直交する方向に軸線２６を有し、金属帯２２の他方の表面２７に接し軸線２６まわりに回転自在に設けられる反射ロール２８と、光源２４から出射され金属帯２２の一方の表面２３または反射ロール２８の表面で正反射された正反射光２９を検出する第１光センサ３０と、光源２４から出射され金属帯２２の一方の表面２３または反射ロール２８の表面で乱反射された乱反射光３１を検出する第２光センサ３２と、第１および第２光センサ３０，３２の検出出力に応答し、正反射光２９および乱反射光３１の光強度を表示する表示手段３３とを含む。
【００２１】
本実施の形態の孔状欠陥検査装置２０は、たとえば金属帯２２の表裏を巻直しその過程において金属帯２２の欠陥検査を行う金属帯の検査装置２１に設けられる。図２に示す金属帯の検査装置２１は、金属帯２２を巻戻すペイオフリール３６、入側デフレクターピンチロール３７、巻戻された金属帯２２を形状矯正するピンチレベラ３８、金属帯２２の厚みを測定する厚み計３９、入側剪断機４０、ダウンロール４１、ピンチロール４２、テンションパット４３、ブライドルロール４４、孔状欠陥検査装置２０、出側剪断機４５、出側デフレクターピンチロール４６、テンションリール４７とを含み、図２の紙面では、ペイオフリール３６からテンションリール４７に向ってこの順序で設けられる。
【００２２】
本実施の形態では金属帯２２は、冷間圧延鋼帯（以後、鋼帯２２と略称する）である。光源２４は、たとえばハロゲンランプなどを備える投光器であり、反射ロール２８の軸線２６を含み重力方向に平行な１仮想平面と鋼帯２２の一方表面２３との交線に向けて光を出射する。光源２４から前述のように出射された光は、前記交線を通り重力方向に延びる垂線５１に対して角度θ１で鋼帯２２の一方表面２３に入射する。鋼帯２２の一方表面２３で入射角度θ１と同一の反射角度θ１で反射した光を正反射光２９と呼び、正反射光２９は第１光センサ３０によって検出される。鋼帯２２の一方表面２３で入射角度θ１よりも大きい反射角度θ２で反射した光を乱反射光３１と呼び、乱反射光３１は第２光センサ３２によって検出される。
【００２３】
ここで乱反射光３１の反射角度θ２は、正反射光２９の反射角度θ１よりも大きい角度を選択したけれども、乱反射光３１の反射角度はθ２に限定されるものではなく、正反射光２９の反射角度θ１を除く任意の角度を選択することができる。
【００２４】
反射ロール２８は、表面が研磨されて光沢を有する金属製のロールであり、軸受によってロール軸が回転自在に支持される。反射ロール２８は鋼帯２２の他方表面２７に接しているので、鋼帯２２の矢符２５方向への走行によって軸線まわりに従動回転される。
【００２５】
正反射光２９および乱反射光３１を検出する第１および第２光センサ３０，３２は、正反射光２９および乱反射光３１の達する位置に鋼帯２２の走行方向２５に直交する方向（以後、幅方向と称する）にたとえばフォトダイオードなどを配列することによって実現できる。第１および第２光センサ３０，３２は、正反射光２９および乱反射光３１をそれぞれ検出し、検出された光強度に応答し出力を電気信号に変換して表示手段３３に与える。
【００２６】
表示手段３３は、たとえばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を備える画像解析器いわゆるイメージアナライザであり、第１および第２光センサ３０，３２からの出力に応答し、正反射光２９および乱反射光３１の光強度の変化を可視像として表示する。表示手段３３には、第１および第２光センサ３０，３２によって検出された正反射光２９および乱反射光３１の光強度の変化を、写真またはグラフとして出力するプリンタなどの出力手段、また記録するためのビデオ装置などが含まれてもよい。さらに表示手段３３には、正反射光２９および乱反射光３１の検出結果に基づいて、孔状欠陥の寸法および孔状欠陥の鋼帯２２における開口面積を演算する演算手段が設けられてもよい。
【００２７】
図３は鋼帯２２に存在する孔状欠陥５２が鋼帯２２の走行に伴い移動する状態を示す概略断面図であり、図４は図３に示す孔状欠陥５２の鋼帯２２の走行に伴う位置変化に対応する正反射光２９および乱反射光３１の光強度の変化を表示した一例を示す図である。なお図４は、孔状欠陥５２を含む鋼帯２２の走行方向に平行な１直線上の光強度の変化を、表示手段３３によって表示したものである。
【００２８】
図３（ａ）に示す孔状欠陥５２が光源２４からの光の照射位置に達していない状態では、第１および第２光センサ３０，３２によって検出される正反射光２９および乱反射光３１は、鋼帯２２の一方表面２３から反射される光強度であり、図４中の横軸ａ位置における光強度として示される。この鋼帯２２の一方表面２３から反射される光強度を、便宜上バックグランド強度と呼ぶ。なお図４中、第１ライン５３が正反射光２９の光強度の変化を表し、第２ライン５４が乱反射光３１の光強度の変化を表す。
【００２９】
図３（ｂ）では、孔状欠陥５２の形成された鋼帯２２が矢符２５方向に走行し、孔状欠陥５２の鋼帯２２走行方向前方側の端部が、光源２４からの光の照射位置に達した状態を示し、図４中の横軸ｂに対応する。このとき正反射光２９および乱反射光３１は、ともに鋼帯２２の孔状欠陥５２を臨む周縁角部によって散乱されるので、第１および第２光センサ３０，３２に検出される光強度は、いずれも前記バックグランド強度よりも低下する。さらに鋼帯２２がわずかに走行するのに伴い、光源２４から照射される光が、鋼帯２２の孔状欠陥５２を臨む端面において散乱される状態が極めて短い時間であるけれども存在するので、正反射光２９の光強度がバックグランド強度よりも低下した状態がごく短時間継続される。
【００３０】
図３（ｃ）では鋼帯２２が走行し、孔状欠陥５２のほぼ中央部が、光源２４からの光の照射位置に達した状態を示し、図４中の横軸ｃ位置に対応する。このとき正反射光２９は孔状欠陥５２を透過し反射ロール２８の表面によって正反射される。反射ロール２８表面の方が鋼帯２２の一方表面２３よりも表面光沢に優れ鏡面性に勝るので、光源２４からの光の大半は正反射光２９として反射される。したがって、正反射光２９の光強度はバックグランド強度よりも向上する。一方乱反射光３１は、光源２４からの光の大半が正反射されてほとんど散乱しない、すなわち乱反射光とならないので、光強度は著しく低下する。
【００３１】
図３（ｄ）では、鋼帯２２がさらに走行し、孔状欠陥５２の鋼帯２２走行方向後方側の端部が、光源２４からの光の照射位置に達した状態を示し、図４中の横軸ｄ位置に対応する。このとき正反射光２９および乱反射光３１は、ともに鋼帯２２の孔状欠陥５２を臨む周縁角部によって散乱されるので、光強度はいずれも前記バックグランド強度よりも低下する。より詳細には、前述の図４中ｂ位置と逆の現象が生じ、孔状欠陥５２の鋼帯２２走行方向後方側の端部が、光源２４からの光の照射位置に達する直前に、光源２４から照射される光が、鋼帯２２の孔状欠陥５２を臨む端面において散乱されて正反射光２９の光強度がバックグランド強度よりも低下する。
【００３２】
鋼帯２２の走行が進行し、孔状欠陥５２が光源２４からの光の照射位置を通り過ぎたとき、正反射光２９および乱反射光３１の光強度は、再び鋼帯２２の一方表面２３から反射されるバックグランド強度になる。
【００３３】
このように、鋼帯２２の走行に伴い孔状欠陥５２が光源２４からの光の照射位置を通過するとき、正反射光２９は、光強度の低下した暗部、光強度の向上した明部および光強度の低下した暗部が、この順序で第１光センサ３０によって検出され、乱反射光３１は光強度の低下した暗部が第２光センサ３２によって検出される。
【００３４】
図４の横軸は、鋼帯２２の走行に伴う孔状欠陥５２の光の照射位置に対する相対的な位置変動を表すと同時に鋼帯２２の走行距離を表す。このような光強度の明暗変化は、外乱光の変化あるいは鋼帯２２の汚れ、疵では生じない孔状欠陥５２に特徴的な挙動であるので、前記光強度の明暗変化を検出することによって孔状欠陥５２のみを的確に抽出しうる。さらに図４中の孔状欠陥５２の鋼帯２２走行方向前方側端部であるｂ位置から、孔状欠陥５２の鋼帯２２走行方向後方側端部であるｄ位置までの鋼帯２２の走行距離がすなわち孔状欠陥５２の寸法を表す。
【００３５】
したがって鋼帯２２に発生した孔状欠陥５２が、光源２４からの光の照射位置を通過するとき、前述のような特徴的な挙動を示す正反射光および乱反射光の光強度の変化に基づいて、孔状欠陥５２の寸法すなわち図４中の横軸に示すｂ位置からｄ位置までの長さを明瞭かつ精度よく求めることが可能になる。このことによって、検査された孔状欠陥５２の寸法に基づいて、鋼帯２２の品質等級分類の判定を一層精度よく行うことが可能になる。
【００３６】
（実施例）
以下本発明の実施例について説明する。本実施の形態の孔状欠陥検査装置２０を準備し、孔状欠陥検査装置２０を備える金属帯の検査装置２１に、孔状欠陥を含む金属帯を通板して孔状欠陥の検査を行った。金属帯は、厚み：１ｍｍ、幅：１２００ｍｍの冷間圧延鋼帯である。冷間圧延鋼帯には、冷間圧延鋼帯を厚み方向に貫通する１辺の長さが１ｍｍおよび２ｍｍの正方角柱状の孔をそれぞれ形成し、この正方角柱状の孔を孔状欠陥のモデルとして検査を行った。
【００３７】
図５は孔状欠陥における正反射光の光強度を濃淡によって平面的に示す図であり、図６は図５に示すＶＩ−ＶＩ線方向における光強度を示す図である。また図７は孔状欠陥における乱反射光の光強度を濃淡によって平面的に示す図であり、図８は図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線方向における光強度を示す図である。
【００３８】
図５および図７は、孔状欠陥を含む冷間圧延鋼帯の一方表面からの正反射光および乱反射光の光強度の分布を、光強度の高い部位が白く、光強度の低い部位が黒くなるように表示手段３３によって濃淡表示し、表示された検査結果を写真として出力したものである。図６および図８は、図５および図７にＶＩ−ＶＩ線およびＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で示す冷間圧延鋼帯の走行方向に平行な一方向における正反射光および乱反射光の光強度の変化を２次元座標系により表示して出力したものである。
【００３９】
図６中に階段状に表される第３ライン５５が、正反射光の光強度変化の検出結果を表し、バックグランド強度６５よりも、光強度が低下する暗部６６、光強度が向上する明部６７および光強度が低下する暗部６８が検出され表示された。また図８中に階段状に表される第４ライン５６が、乱反射光の光強度変化の検出結果を表し、バックグランド強度６９よりも光強度が低下する暗部７０が検出され表示された。第３ライン５５の正反射光の光強度が低下する暗部６６、光強度が向上する明部６７および光強度が低下する暗部６８と、第４ライン５６の乱反射光の光強度が低下する暗部７０とが表示される特徴的な光強度変化の挙動が検出されており、孔状欠陥を明瞭に検出することができた。
【００４０】
また表示手段３３には、第１および第２光センサ３０，３２によって検出された正反射光および乱反射光の光強度に基づいて、孔状欠陥の寸法である一辺の長さまたは直径と、冷間圧延鋼帯表面における孔状欠陥の開口面積とを演算する演算手段が備えられている。
【００４１】
図９は孔状欠陥の一辺の長さＬと演算手段によって演算した孔状欠陥の検出面積Ｓとの関係を示す図であり、図１０は孔状欠陥の面積Ｌ²と演算手段によって演算した孔状欠陥の検出面積Ｓとの関係を示す図である。第１および第２光センサ３０，３２によって検出された正反射光および乱反射光の光強度変化に基づいて孔状欠陥を識別し、表示手段３３に備わる演算手段によって孔状欠陥の冷間圧延鋼帯表面における開口面積を演算し、演算結果（以後、便宜上検出面積Ｓと称する）と孔状欠陥の実長さＬおよび実面積Ｌ²とを比較した。比較した結果を前記図９および図１０に示す。
【００４２】
図９中において、第５ライン５７は検出面積Ｓの平均値を表し、第６ライン５８は平均値プラス３σ（ここでσは標準偏差）および第７ライン５９は平均値マイナス３σを表す。同様に図１０中において、第８ライン６０は検出面積Ｓの平均値を表し、第９ライン６１は平均値プラス３σおよび第１０ライン６２は平均値マイナス３σを表す。孔状欠陥の一辺の実長さＬと検出面積Ｓとの関係は２次曲線で表され、孔状欠陥の実面積Ｌ²と検出面積Ｓとの関係は直線で表される。このように孔状欠陥の実長さＬおよび実面積Ｌ²と検出面積Ｓとは高い相関を示し、孔状欠陥の寸法および面積を精度よく求めることができた。
【００４３】
以上に述べたように、本実施の形態では、光源２４は投光器であるけれども、これに限定されることなく、たとえば走査手段を備えるレーザ発振器であってもよい。また光センサ３０，３２は、フォトダイオードによって構成されるけれども、これに限定されることなく、ＣＣＤカメラまたは光学カメラなどによって構成されてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、長手方向に走行される金属帯の一方の表面に光源から光を照射し、金属帯の走行方向に対して直交する方向に軸線を有し金属帯の他方の表面に接して軸線まわりに回転自在に反射ロールを設ける。したがって、光源から照射された光は、金属帯に孔状欠陥が無いとき、金属帯の一方の表面によって反射され、金属帯に孔状欠陥が有るとき、孔状欠陥を透過し反射ロールの表面によって反射される。金属帯の一方表面または反射ロールの表面から正反射された正反射光は第１光センサによって検出され、乱反射された乱反射光は第２光センサによって検出される。第１および第２光センサの検出出力に対応する正反射光および乱反射光の光強度は表示手段に表示され、表示手段に表示された正反射光および乱反射光の光強度に基づいて金属帯の孔状欠陥を検査することができる。
【００４５】
孔状欠陥を透過し反射ロールの表面によって正反射された正反射光の光強度は、金属帯の一方表面からの正反射光の光強度よりも向上する。一方孔状欠陥を透過し反射ロールの表面によって乱反射された乱反射光の光強度は、金属帯の一方表面からの乱反射光の光強度よりも低下する。このように、金属帯に発生した孔状欠陥は、正反射光の光強度の向上と乱反射光の光強度の低下との組合せによって表示されるので、孔状欠陥の有無とともに孔状欠陥の寸法が精度よく検査され、検査結果を金属帯の品質等級分類の判定に用いることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である金属帯の孔状欠陥検査装置２０の構成を簡略化して示す概略側面図である。
【図２】図１に示す金属帯の孔状欠陥検査装置２０を備える金属帯の検査装置２１の全体構成を簡略化して示す図である。
【図３】鋼帯２２に存在する孔状欠陥５２が鋼帯２２の走行に伴い移動する状態を示す概略断面図である。
【図４】図３に示す孔状欠陥５２の位置に対応する正反射光２９および乱反射光３１の光強度の変化を示す図である。
【図５】孔状欠陥における正反射光の光強度を濃淡によって平面的に示す図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線方向における光強度を示す図である。
【図７】孔状欠陥における乱反射光の光強度を濃淡によって平面的に示す図であり
【図８】図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線方向における光強度を示す図である。
【図９】孔状欠陥の一辺の長さＬと演算手段によって演算した孔状欠陥の検出面積Ｓとの関係を示す図である。
【図１０】孔状欠陥の面積Ｌ²と演算手段によって演算した孔状欠陥の検出面積Ｓとの関係を示す図である。
【図１１】従来の孔状欠陥検出方法の概略を示す図である。
【図１２】従来の孔状欠陥検出方法の概略を示す図である。
【図１３】従来の孔状欠陥検出方法の概略を示す図である。
【図１４】従来の孔状欠陥検出方法の概略を示す図である。
【符号の説明】
２０孔状欠陥検査装置
２１巻直し検査装置
２２金属帯
２４光源
２８反射ロール
２９正反射光
３０第１光センサ
３１乱反射光
３２第２光センサ
３３表示手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal band hole defect inspection apparatus and inspection method for inspecting hole defects generated in a metal band.
[0002]
[Prior art]
In the process of reducing the thickness, such as hot rolling or cold rolling of a steel strip, such as a steel strip, a defect that penetrates from one surface of the steel strip to the other is rarely called a so-called hole defect. May occur. Since the hole defect is a defective defect in quality, if it occurs only near the head or tail of the steel strip, the portion where the hole defect is generated is removed in the relief process, and the longitudinal center of the steel strip is removed. When a hole-like defect occurs, the cut plate including the hole-like defect is removed in a state where the steel strip is cut into a predetermined size to form a cut plate. Furthermore, when the presence of hole-like defects is allowed at a limited ratio with respect to the length of the metal strip, it is shipped after classifying the quality grade of the metal strip and clarifying the quality rating. In order to remove or classify quality grades of holes where holes are generated, regardless of whether they are cut plates or steel strips, the holes must first be detected with high accuracy. I must.
[0003]
11-14 is a figure which shows the outline of the conventional hole defect detection method. In FIG. 11A, the photodetector 3 is disposed on the one surface 2 side of the metal band 1 with a space from the metal band 1, and the photodetector is disposed on the other surface 4 side of the metal band 1 via the metal band 1. A light source 5 is arranged opposite to the metal strip 1 and spaced from the metal strip 1. When the hole defect 6 does not exist in the metal band 1, the light irradiated from the light source 5 to the other surface 4 of the metal band 1 is reflected by the metal band 1 and does not reach the photodetector 3. When the hole defect 6 exists in the metal band 1, the light emitted from the light source 5 passes through the hole defect 6 in the metal band 1 and reaches the light detector 2, and is thus detected by the light detector 2. .
[0004]
The metal strip 1 travels in the direction of the arrow 7, and the hole-like defect 6 present in the metal strip 1 moves in the direction of the arrow 7 as the traveled metal strip 1 moves. Only when the hole-like defect 6 moves and passes between the light source 5 and the light detector 3, the light from the light source 5 reaches the light detector 3 as described above, and is thus detected by the light detector 3. As shown in FIG. 11B, the light intensity increases and then decreases with the passage of time, that is, the movement of the hole defect 6 in the direction of the arrow 7. At this time, the detected bright portion 8 having a high light intensity shown in FIG. 11B corresponds to the hole defect 6.
[0005]
In FIG. 12, the light source 5 and the photodetector 3 are both disposed on the other surface 4 side of the metal band 1, and the light irradiated from the light source 5 to the other surface 4 of the metal band 1 Is not reflected, reaches the photodetector 3 by being reflected by the metal band 1, and when the hole defect 6 exists in the metal band 1, the light emitted from the light source 5 causes the hole defect 6 of the metal band 1 to be reflected. It does not pass through and reach the photodetector 2.
[0006]
Therefore, only when the hole-like defect 6 moves and passes through the light irradiation position from the light source 5, the light from the light source 5 does not reach the photodetector 3, so that the light intensity detected by the photodetector 3 is As shown in FIG. 12B, it decreases and then increases with the passage of time, that is, the movement of the hole defect 6 in the direction of the arrow 7. At this time, the detected dark portion 9 having a low light intensity shown in FIG. 12B corresponds to the hole defect 6.
[0007]
FIG. 13 shows a conventional technique for detecting a hole defect by providing a plurality of photodetectors. In FIG. 13, the first photodetector 10 is disposed on the one surface 2 side of the metal strip 1, and the light source 5 and the second and third photodetectors 11 and 12 are disposed on the other surface 4 side of the metal strip 1. The The light irradiated from the light source 5 onto the other surface 4 of the metal band 1 is such that when the hole 6 is not present in the metal band 1, the specularly reflected light from the metal band 1 reaches the second photodetector 11, and irregularly reflected light is generated. The light reaches the third photodetector 12 and no light reaches the first photodetector 10. When the hole defect 6 exists in the metal band 1, the light emitted from the light source 5 passes through the hole defect 6 in the metal band 1 and reaches the first photodetector 10, where the second and third light detections are performed. The containers 11 and 12 are not reached.
[0008]
Therefore, when the hole defect 6 moves and passes through the light irradiation position from the light source 5, the light from the light source 5 reaches the first photodetector 10 and reaches the second and third photodetectors 11 and 12. Therefore, the light intensity detected by each of the light detectors 10, 11, and 12 is not time-dependent, that is, the hole defect 6 as shown in FIGS. 13 (b1), 13 (b2), and 13 (b3). With the movement in the direction of the arrow 7, the first photodetector 10 increases and then decreases, and the second and third photodetectors 11 and 12 decrease and increase. At this time, the bright portion 13 with high light intensity and the dark portions 14 and 15 with low light intensity shown in FIGS. 13 (b1), 13 (b2), and 13 (b3) correspond to the hole defect 6.
[0009]
In FIG. 14, the light source 5 is arranged on the one surface 2 side of the metal band 1, and a screen 16 is provided on the other surface 4 side of the metal band 1 in parallel with the metal band 1 instead of the photodetector. The light emitted from the light source 5 to the one surface 2 of the metal band 1 is reflected by the metal band 1 and does not reach the screen 16 when the hole defect 6 is not present in the metal band 1. When the defect 6 exists, it passes through the hole defect 6 of the metal band 1 and reaches the screen 16. That is, the hole defect 6 corresponds to the bright portion 17 projected on the screen 16 by the light emitted from the light source 5.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The prior art shown in FIGS. 11 to 14 has the following problems. In the above-described prior art, the light portions 8, 13 or the dark portions 9, 14, 15 of the light intensity detected by the respective light detectors 3, 10, 11, 12 and the light portion 17 projected on the screen 16 are used. The presence or absence of hole defects can be detected. In these methods, the presence / absence of a defect is extracted based only on the light / dark level of the light intensity detected by each of the photodetectors 3, 10, 11, and 12.
[0011]
Therefore, there is a defect that defects cannot be stably extracted under the influence of changes in usage environment and device characteristics. For example, in the prior art shown in FIG. 11, when ambient light or sunlight is detected by the light detector 3 by reflection from the metal band 1, it is erroneously recognized as a bright part with high light intensity. On the other hand, in the prior art shown in FIG. 12, if the light emission intensity is reduced due to deterioration of the light source 5 or the like, the light intensity detected by the photodetector 3 is reduced, so that it is erroneously recognized as a defect that is a dark part with low light intensity. End up. Further, when the other surface 4 of the metal band 1 has uneven gloss and the like, when the reflected light intensity is reduced, the same erroneous recognition of defects occurs. Such misrecognition of a hole defect is caused by extracting a hole defect only by a simple brightness level of light intensity.
[0012]
Further, the light portions 8, 13 and the dark portions are extracted in accordance with the light intensity levels for extracting the light portions 8, 13 and the dark portions 9, 14, 15 of the light intensity detected by the light detectors 3, 10, 11, 12 respectively. The length of 9, 14, 15 in the time axis direction, that is, the size of the hole-like defect 6 fluctuates, and the hole for selecting the light intensity level for extracting the bright portions 8, 13 and the dark portions 9, 14, 15 is selected. Since the correspondence with the defect 6 is not clear, it is difficult to detect the size of the hole defect 6 with high accuracy. Moreover, since the boundary of the peripheral part of the bright part 17 projected on the screen 16 is not clear, it is difficult to detect the size of the hole defect 6 with high accuracy.
[0013]
Therefore, for example, when classifying the quality grade of a metal strip based on the size of a hole defect, the size of the hole defect cannot be obtained with high accuracy, so that there is a problem that an accurate classification cannot be performed. .
[0014]
An object of the present invention is to provide a metal band hole defect inspection apparatus and inspection method capable of accurately detecting the presence and size of hole defects generated in a metal band.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention comprises a light source that emits light toward one surface of a metal strip that runs in the longitudinal direction;
  It has an axis in a direction perpendicular to the traveling direction of the metal strip, is in contact with the other surface of the metal strip and is rotatable around the axis., Surface gloss is superior to the one surfaceA reflective roll,
  A first optical sensor for detecting specularly reflected light emitted from a light source and specularly reflected on one surface of a metal strip or the surface of a reflecting roll;
  A second optical sensor for detecting irregularly reflected light emitted from the light source and irregularly reflected on one surface of the metal strip or the surface of the reflecting roll;
  Display means for displaying the light intensities of the regular reflection light and the irregular reflection light in response to the detection outputs of the first and second optical sensors.See
  The display means is provided with calculation means for calculating the size of the hole defect and the opening area in the metal band of the hole defect based on the light intensity of the regular reflection light and the irregular reflection light.This is a hole defect inspection device for a metal strip.
[0016]
  The present invention also irradiates light from a light source on one surface of a metal strip that runs in the longitudinal direction,
  The surface gloss is superior to the one surface,A reflective roll is provided that has an axis in a direction perpendicular to the traveling direction of the metal strip and is in contact with the other surface of the metal strip and is rotatable around the axis.
  First and second light sensors detect specularly reflected light and irregularly reflected irregularly reflected light from one surface of the metal band or the surface of the reflecting roll, respectively.
  Displaying the light intensity of specularly reflected light and irregularly reflected light corresponding to the detection outputs of the first and second photosensors on the display means;
  Based on the light intensity, the calculation means calculates the size of the hole defect and the opening area in the metal band of the hole defect,
  It is characterized by inspecting a hole defect in a metal band.
[0017]
According to the present invention, one surface of a metal strip traveling in the longitudinal direction is irradiated with light from a light source, and has an axis in a direction perpendicular to the traveling direction of the metal strip and is in contact with the other surface of the metal strip. A reflective roll is provided so as to be rotatable around the axis. Therefore, the light emitted from the light source is reflected by one surface of the metal band when there is no hole defect in the metal band, and when there is a hole defect in the metal band, the light passes through the hole defect and the surface of the reflecting roll. Is reflected by. The specularly reflected light regularly reflected from one surface of the metal band or the surface of the reflecting roll is detected by the first optical sensor, and the irregularly reflected light irregularly reflected is detected by the second optical sensor. The light intensities of specular reflection light and irregular reflection light corresponding to the detection outputs of the first and second optical sensors are displayed on the display means, and based on the light intensities of the specular reflection light and irregular reflection light displayed on the display means, Hole defects can be inspected.
[0018]
The light intensity of the specularly reflected light that has passed through the hole-like defect and specularly reflected by the surface of the reflecting roll is improved as compared with the light intensity of the specularly reflected light from one surface of the metal strip. On the other hand, the light intensity of the irregularly reflected light that has passed through the hole-like defect and is irregularly reflected by the surface of the reflecting roll is lower than the light intensity of the irregularly reflected light from one surface of the metal strip. As described above, since the hole defect generated in the metal band is displayed by a combination of the improvement of the light intensity of the specular reflection light and the decrease of the light intensity of the irregular reflection light, the size of the hole defect is determined together with the presence or absence of the hole defect. Are accurately inspected, and the inspection result can be used to determine the quality grade classification of the metal strip.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic side view showing a simplified configuration of a metal band hole defect inspection apparatus 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a metal band hole defect inspection apparatus 20 shown in FIG. It is a figure which simplifies and shows the whole structure of the inspection apparatus 21 of a metal strip provided with.
[0020]
A metal band hole defect inspection apparatus 20 (hereinafter abbreviated as a hole defect inspection apparatus 20) includes a light source 24 that emits light toward one surface 23 of a metal band 22 that runs in the longitudinal direction, an arrow A reflection roll 28 having an axis 26 in a direction perpendicular to the traveling direction of the metal strip 22 indicated by reference numeral 25, in contact with the other surface 27 of the metal strip 22, and rotatable around the axis 26; A first optical sensor 30 that detects the specularly reflected light 29 that is emitted and specularly reflected by one surface 23 of the metal band 22 or the surface of the reflecting roll 28, and one surface 23 or reflection of the metal band 22 that is emitted from the light source 24. The light intensity of the regular reflection light 29 and the irregular reflection light 31 is changed in response to the second optical sensor 32 for detecting the irregular reflection light 31 irregularly reflected on the surface of the roll 28 and the detection outputs of the first and second optical sensors 30 and 32. Table to display And a means 33.
[0021]
The hole defect inspection apparatus 20 of the present embodiment is provided in a metal band inspection apparatus 21 that, for example, rewinds the front and back of the metal band 22 and inspects the defect of the metal band 22 in the process. The metal band inspection device 21 shown in FIG. 2 measures the thickness of the payoff reel 36 for rewinding the metal band 22, the entrance deflector pinch roll 37, the pinch leveler 38 for correcting the shape of the unwound metal band 22, and the metal band 22. Thickness gauge 39, entry side shearing machine 40, down roll 41, pinch roll 42, tension pad 43, bridle roll 44, hole defect inspection device 20, exit side shearing machine 45, exit side deflector pinch roll 46, tension reel 47 2 are provided in this order from the payoff reel 36 to the tension reel 47 on the paper surface of FIG.
[0022]
In the present embodiment, the metal strip 22 is a cold-rolled steel strip (hereinafter abbreviated as a steel strip 22). The light source 24 is a projector including, for example, a halogen lamp, and emits light toward an intersection line between one virtual plane including the axis 26 of the reflection roll 28 and parallel to the direction of gravity and the one surface 23 of the steel strip 22. The light emitted from the light source 24 as described above enters the one surface 23 of the steel strip 22 at an angle θ1 with respect to a perpendicular 51 extending in the direction of gravity through the intersecting line. The light reflected by the one surface 23 of the steel strip 22 at the same reflection angle θ1 as the incident angle θ1 is called regular reflection light 29, and the regular reflection light 29 is detected by the first optical sensor 30. The light reflected by the one surface 23 of the steel strip 22 at the reflection angle θ2 larger than the incident angle θ1 is referred to as irregular reflection light 31, and the irregular reflection light 31 is detected by the second optical sensor 32.
[0023]
Here, the reflection angle θ2 of the irregular reflection light 31 is selected to be larger than the reflection angle θ1 of the regular reflection light 29, but the reflection angle of the irregular reflection light 31 is not limited to θ2, and the reflection of the regular reflection light 29 is reflected. An arbitrary angle excluding the angle θ1 can be selected.
[0024]
The reflecting roll 28 is a metallic roll having a polished surface and gloss, and the roll shaft is rotatably supported by a bearing. Since the reflecting roll 28 is in contact with the other surface 27 of the steel strip 22, the steel roll 22 is driven to rotate around the axis by traveling in the direction of the arrow 25.
[0025]
The first and second optical sensors 30 and 32 that detect the specularly reflected light 29 and the irregularly reflected light 31 are orthogonal to the traveling direction 25 of the steel strip 22 (hereinafter referred to as the width). For example, it can be realized by arranging photodiodes in the direction). The first and second optical sensors 30 and 32 detect the specularly reflected light 29 and the irregularly reflected light 31, respectively, convert the output into an electric signal in response to the detected light intensity, and provide it to the display means 33.
[0026]
The display means 33 is an image analyzer so-called image analyzer including, for example, a CRT (Cathode Ray Tube) or an LCD (Liquid Crystal Display), and responds to outputs from the first and second photosensors 30 and 32 and reflects the specularly reflected light. 29 and the change in the light intensity of the irregularly reflected light 31 are displayed as a visible image. In the display means 33, output means such as a printer for outputting the changes in the light intensity of the specularly reflected light 29 and the irregularly reflected light 31 detected by the first and second optical sensors 30 and 32 as a photograph or a graph are recorded. A video device or the like may be included. Further, the display means 33 may be provided with a calculation means for calculating the size of the hole defect and the opening area in the steel strip 22 of the hole defect based on the detection results of the regular reflection light 29 and the irregular reflection light 31.
[0027]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the hole defect 52 existing in the steel strip 22 moves as the steel strip 22 travels. FIG. 4 shows the travel of the steel strip 22 in the hole defect 52 shown in FIG. It is a figure which shows an example which displayed the change of the light intensity of the regular reflection light 29 and the irregular reflection light 31 corresponding to the position change accompanying. FIG. 4 shows the change in light intensity on a straight line parallel to the traveling direction of the steel strip 22 including the hole defect 52 by the display means 33.
[0028]
In the state where the hole-like defect 52 shown in FIG. 3A has not reached the light irradiation position from the light source 24, the regular reflection light 29 and the irregular reflection light 31 detected by the first and second photosensors 30 and 32 are The light intensity reflected from the one surface 23 of the steel strip 22 is shown as the light intensity at the horizontal axis a position in FIG. The light intensity reflected from one surface 23 of the steel strip 22 is referred to as background intensity for convenience. In FIG. 4, the first line 53 represents a change in the light intensity of the regular reflection light 29, and the second line 54 represents a change in the light intensity of the irregular reflection light 31.
[0029]
In FIG. 3 (b), the steel strip 22 in which the hole defect 52 is formed travels in the direction of the arrow 25, and the end of the hole defect 52 in the traveling direction of the steel band 22 is the light from the light source 24. A state where the irradiation position has been reached is shown and corresponds to the horizontal axis b in FIG. At this time, since the regular reflection light 29 and the irregular reflection light 31 are both scattered by the peripheral corners facing the hole-like defect 52 of the steel strip 22, the light intensity detected by the first and second photosensors 30, 32 is Both are lower than the background strength. Further, as the steel strip 22 travels slightly, the light emitted from the light source 24 is scattered in the end face facing the hole-like defect 52 of the steel strip 22 for a very short time, so The state where the light intensity of the reflected light 29 is lower than the background intensity is continued for a very short time.
[0030]
FIG. 3C shows a state in which the steel strip 22 has traveled and the substantially central portion of the hole-like defect 52 has reached the irradiation position of the light from the light source 24, and corresponds to the horizontal axis c position in FIG. At this time, the regular reflection light 29 passes through the hole-like defect 52 and is regularly reflected by the surface of the reflection roll 28. Since the surface of the reflection roll 28 is superior to the one surface 23 of the steel strip 22 in surface gloss and superior in specularity, most of the light from the light source 24 is reflected as regular reflection light 29. Therefore, the light intensity of the regular reflection light 29 is improved over the background intensity. On the other hand, most of the light from the light source 24 is specularly reflected and hardly scattered, that is, the irregularly reflected light 31 does not become irregularly reflected light.
[0031]
FIG. 3D shows a state in which the steel strip 22 further travels, and the end of the hole-like defect 52 on the rear side in the travel direction of the steel strip 22 has reached the irradiation position of the light from the light source 24. Corresponds to the horizontal axis d position. At this time, both the regular reflection light 29 and the irregular reflection light 31 are scattered by the peripheral corners facing the hole-like defect 52 of the steel strip 22, so that the light intensity is lower than the background intensity. More specifically, a phenomenon reverse to the position b in FIG. 4 described above occurs, and immediately before the end of the hole-like defect 52 on the rear side in the traveling direction of the steel strip 22 reaches the irradiation position of light from the light source 24. The light irradiated from 24 is scattered at the end face facing the hole-like defect 52 of the steel strip 22, and the light intensity of the regular reflection light 29 is lower than the background intensity.
[0032]
When traveling of the steel strip 22 progresses and the hole-like defect 52 passes the irradiation position of the light from the light source 24, the light intensity of the regular reflection light 29 and the irregular reflection light 31 is reflected again from the one surface 23 of the steel strip 22. Will be the background intensity.
[0033]
Thus, when the hole-like defect 52 passes through the irradiation position of the light from the light source 24 as the steel strip 22 travels, the specularly reflected light 29 is a dark part where the light intensity is reduced, a bright part where the light intensity is improved, and The dark part where the light intensity is reduced is detected by the first optical sensor 30 in this order, and the dark part where the diffused light 31 is reduced in the optical intensity is detected by the second optical sensor 32.
[0034]
The horizontal axis of FIG. 4 represents the relative position variation with respect to the light irradiation position of the hole-like defect 52 accompanying the travel of the steel strip 22, and at the same time represents the travel distance of the steel strip 22. Such a light intensity contrast is a characteristic behavior of disturbance light, dirt on the steel strip 22, or a hole-like defect 52 that does not occur in a flaw. Therefore, the light intensity contrast is detected by detecting the light intensity contrast. Only the defect 52 can be accurately extracted. Further, the travel of the steel strip 22 from the position b, which is the front end portion of the hole defect 52 in the traveling direction of the steel strip 22, to the position d, which is the rear end portion of the hole defect 52 in the traveling direction of the steel strip 22, in FIG. The distance represents the size of the hole defect 52.
[0035]
Therefore, when the hole-like defect 52 generated in the steel strip 22 passes through the irradiation position of the light from the light source 24, it is based on the change in the light intensity of the regular reflection light and the irregular reflection light showing the characteristic behavior as described above. The dimension of the hole defect 52, that is, the length from the b position to the d position shown on the horizontal axis in FIG. 4 can be obtained clearly and accurately. As a result, the quality grade classification of the steel strip 22 can be determined more accurately based on the size of the inspected hole defect 52.
[0036]
(Example)
Examples of the present invention will be described below. A hole defect inspection apparatus 20 according to the present embodiment is prepared, and a metal band including hole defects is passed through a metal band inspection apparatus 21 including the hole defect inspection apparatus 20 to inspect the hole defects. It was. The metal strip is a cold rolled steel strip having a thickness of 1 mm and a width of 1200 mm. The cold-rolled steel strip is formed with square prismatic holes each having a side length of 1 mm and 2 mm that penetrates the cold-rolled steel strip in the thickness direction. Tested as a model.
[0037]
FIG. 5 is a diagram showing the light intensity of specularly reflected light in a hole-like defect in a two-dimensional manner, and FIG. 6 is a diagram showing the light intensity in the VI-VI line direction shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the light intensity of irregularly reflected light in the hole-like defect in a two-dimensional manner, and FIG. 8 is a diagram showing the light intensity in the VIII-VIII line direction shown in FIG.
[0038]
FIG. 5 and FIG. 7 show the distribution of the light intensity of specularly reflected light and irregularly reflected light from one surface of a cold-rolled steel strip including a hole defect in which the part with high light intensity is white and the part with low light intensity is black. In this way, the display means 33 displays the result in shades, and the displayed inspection result is output as a photograph. 6 and 8 show changes in light intensity of specularly reflected light and irregularly reflected light in one direction parallel to the traveling direction of the cold-rolled steel strip shown by the VI-VI line and the VIII-VIII line in FIGS. Displayed and output in a two-dimensional coordinate system.
[0039]
A third line 55 represented in a stepped manner in FIG. 6 represents the detection result of the light intensity change of the specularly reflected light. The dark portion 66 in which the light intensity is lower than the background intensity 65, and the light in which the light intensity is improved. The part 67 and the dark part 68 where the light intensity decreases are detected and displayed. Further, the fourth line 56 represented in a stepped shape in FIG. 8 represents the detection result of the light intensity change of the irregularly reflected light, and the dark portion 70 whose light intensity is lower than the background intensity 69 is detected and displayed. A dark portion 66 where the light intensity of the regular reflection light of the third line 55 is reduced, a bright portion 67 where the light intensity is improved, and a dark portion 68 where the light intensity is reduced, and a dark portion 70 where the light intensity of the irregularly reflected light of the fourth line 56 is reduced. The characteristic change in the light intensity that is displayed was detected, and the hole defects could be clearly detected.
[0040]
Further, the display means 33 has a length or diameter of one side, which is the size of the hole defect, based on the light intensities of the regular reflection light and the irregular reflection light detected by the first and second optical sensors 30 and 32, Calculation means for calculating the opening area of the hole defects on the surface of the hot-rolled steel strip is provided.
[0041]
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the length L of one side of the hole defect and the detected area S of the hole defect calculated by the calculation means, and FIG. 10 shows the area L of the hole defect.²It is a figure which shows the relationship between the detection area S of the hole defect calculated by the calculating means. A hole defect is identified based on changes in light intensity of the specularly reflected light and irregularly reflected light detected by the first and second optical sensors 30 and 32, and the cold rolled steel having the hole defect is calculated by a calculation means provided in the display means 33. The opening area on the belt surface is calculated, the calculation result (hereinafter referred to as the detection area S for convenience), the actual length L and the actual area L of the hole defect.²And compared. The comparison results are shown in FIG. 9 and FIG.
[0042]
In FIG. 9, the fifth line 57 represents the average value of the detection areas S, the sixth line 58 represents the average value plus 3σ (where σ is the standard deviation), and the seventh line 59 represents the average value minus 3σ. Similarly, in FIG. 10, the eighth line 60 represents the average value of the detection areas S, the ninth line 61 represents the average value plus 3σ, and the tenth line 62 represents the average value minus 3σ. The relationship between the actual length L of one side of the hole defect and the detection area S is expressed by a quadratic curve, and the actual area L of the hole defect.²And the detection area S is represented by a straight line. Thus, the actual length L and the actual area L of the hole-like defect²And the detection area S showed a high correlation, and the size and area of the hole defect could be obtained with high accuracy.
[0043]
As described above, in the present embodiment, the light source 24 is a projector. However, the light source 24 is not limited to this, and may be, for example, a laser oscillator including scanning means. Moreover, although the optical sensors 30 and 32 are comprised by a photodiode, it is not limited to this, You may comprise by a CCD camera or an optical camera.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, one surface of a metal strip traveling in the longitudinal direction is irradiated with light from a light source, and has an axis in a direction perpendicular to the traveling direction of the metal strip and is in contact with the other surface of the metal strip. A reflective roll is provided so as to be rotatable around the axis. Therefore, the light emitted from the light source is reflected by one surface of the metal band when there is no hole defect in the metal band, and when there is a hole defect in the metal band, the light passes through the hole defect and the surface of the reflecting roll. Is reflected by. The specularly reflected light regularly reflected from one surface of the metal band or the surface of the reflecting roll is detected by the first optical sensor, and the irregularly reflected light irregularly reflected is detected by the second optical sensor. The light intensities of specular reflection light and irregular reflection light corresponding to the detection outputs of the first and second optical sensors are displayed on the display means, and based on the light intensities of the specular reflection light and irregular reflection light displayed on the display means, Hole defects can be inspected.
[0045]
The light intensity of the specularly reflected light that has passed through the hole-like defect and specularly reflected by the surface of the reflecting roll is improved as compared with the light intensity of the specularly reflected light from one surface of the metal strip. On the other hand, the light intensity of the irregularly reflected light that has passed through the hole-like defect and is irregularly reflected by the surface of the reflecting roll is lower than the light intensity of the irregularly reflected light from one surface of the metal strip. As described above, since the hole defect generated in the metal band is displayed by a combination of the improvement of the light intensity of the specular reflection light and the decrease of the light intensity of the irregular reflection light, the size of the hole defect is determined together with the presence or absence of the hole defect. Are accurately inspected, and the inspection result can be used to determine the quality grade classification of the metal strip.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a simplified configuration of a metal band hole defect inspection apparatus 20 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a simplified overall configuration of a metal strip inspection device 21 including the metal strip hole defect inspection device 20 shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a hole-like defect 52 present in the steel strip 22 moves as the steel strip 22 travels.
4 is a diagram showing changes in light intensity of specularly reflected light 29 and irregularly reflected light 31 corresponding to the positions of hole-like defects 52 shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the light intensity of specularly reflected light in a hole-like defect in a two-dimensional manner using shading.
6 is a diagram showing the light intensity in the VI-VI line direction shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing the light intensity of irregularly reflected light in a hole-like defect in a two-dimensional manner using shading.
8 is a diagram showing the light intensity in the direction of the line VIII-VIII shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the length L of one side of the hole defect and the detection area S of the hole defect calculated by the calculation means.
FIG. 10 shows an area L of a hole defect.²It is a figure which shows the relationship between the detection area S of the hole defect calculated by the calculating means.
FIG. 11 is a diagram showing an outline of a conventional hole defect detection method.
FIG. 12 is a diagram showing an outline of a conventional hole defect detecting method.
FIG. 13 is a diagram showing an outline of a conventional hole defect detection method.
FIG. 14 is a diagram showing an outline of a conventional hole defect detection method.
[Explanation of symbols]
20 Hole defect inspection system
21 Rewinding inspection device
22 Metal strip
24 Light source
28 Reflective roll
29 Regular reflection
30 First optical sensor
31 Diffuse reflected light
32 Second optical sensor
33 Display means

Claims

A light source that emits light toward one surface of the metal strip traveling in the longitudinal direction;
Having an axis in a direction orthogonal to the running direction of the metal strip, provided rotatably about the axis in contact with the other surface of the metal strip, a reflection roll Ru excellent surface gloss than the one surface,
A first optical sensor for detecting specularly reflected light emitted from a light source and specularly reflected on one surface of a metal strip or the surface of a reflecting roll;
A second optical sensor for detecting irregularly reflected light emitted from the light source and irregularly reflected on one surface of the metal strip or the surface of the reflecting roll;
In response to the detection output of the first and second optical sensor, see containing and display means for displaying the light intensity of the specular reflection light and diffuse reflection light,
The display means is provided with calculation means for calculating the size of the hole defect and the opening area in the metal band of the hole defect based on the light intensity of the regular reflection light and the irregular reflection light . Hole defect inspection device.

Irradiate light from the light source to one surface of the metal strip running in the longitudinal direction,
The surface gloss is superior to that of the one surface, an axis is provided in a direction perpendicular to the traveling direction of the metal strip, and a reflecting roll is provided so as to be rotatable around the axis in contact with the other surface of the metal strip.
First and second light sensors detect specularly reflected light and irregularly reflected irregularly reflected light from one surface of the metal band or the surface of the reflecting roll, respectively.
Displaying the light intensity of specularly reflected light and irregularly reflected light corresponding to the detection outputs of the first and second photosensors on the display means;
Based on the light intensity, the calculation means calculates the size of the hole defect and the opening area in the metal band of the hole defect,
A method for inspecting a hole defect in a metal band, wherein the hole defect in the metal band is inspected.