JP5392179B2 - Steel plate defect detection method and defect detection system - Google Patents

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Description

本発明は、材料の表面欠陥及び表層欠陥を検出するのに好適な鋼板の欠陥検出方法及び欠陥検出システムに関する。 The present invention relates to a steel sheet defect detection method and a defect detection system suitable for detecting surface defects and surface layer defects of materials.

一般に、薄板鋼板を製造する過程において、薄板鋼板の表面や表層には、ロール等により押し込まれて形成される押し込み疵や、溶融亜鉛浴のドロスが亜鉛めっき層に咬み込んで形成されるドロス疵、鋳造中にアルゴンガスが鋳片内に捕捉されて圧延されることにより鋼板内部に点在するブローホール欠陥、亜鉛めっき層の厚みが不均一であることにより生じる表面疵等、種々の欠陥が発生することがある。   In general, in the process of manufacturing a thin steel plate, the surface or surface layer of the thin steel plate is formed by indentation by a roll or the like, or dross that is formed by dripping molten zinc bath into the galvanized layer. Various defects such as blowhole defects scattered in the steel sheet due to the trapping and rolling of argon gas in the slab during casting, surface flaws caused by non-uniform thickness of the galvanized layer, etc. May occur.

これら欠陥のうち、正常部位と比較して光学的に異なった色に見えるものは、これまでは作業者による目視検査で検出していた。   Of these defects, those that appear optically different from the normal part have been detected by visual inspection by an operator.

また、鋼板の欠陥検出に関して、鋼板の表面をCCDカメラ等によって撮像し、その撮像データに基づいて欠陥検出を行う技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, regarding the detection of defects in a steel plate, a technique is known in which the surface of a steel plate is imaged by a CCD camera or the like, and defect detection is performed based on the imaging data (for example, see Patent Document 1).

特開2004−219177号公報JP 2004-219177 A

R. Gonzalez and R. Woods Digital Image Processing, Addison-Wesley Publishing Company, 1992R. Gonzalez and R. Woods Digital Image Processing, Addison-Wesley Publishing Company, 1992

しかしながら、目視検査を行う場合は、ラインスピードを減速せざるを得ず、また、作業者によって精度にばらつきが生じてしまう。さらに、近年では、品質管理の厳格化に伴って、目視では確認することが困難な微小な欠陥を検出することも要求されている。   However, when visual inspection is performed, the line speed must be reduced, and the accuracy varies depending on the operator. Furthermore, in recent years, with the stricter quality control, it has been required to detect minute defects that are difficult to visually confirm.

また、鋼板の表面をCCDカメラ等によって撮像する手法では、鋼板の表層に存在する欠陥は表面からは見え難い場合が多く、検出能が高いとはいえない。   Further, in the technique of imaging the surface of a steel plate with a CCD camera or the like, defects present on the surface layer of the steel plate are often difficult to see from the surface, and it cannot be said that the detection ability is high.

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであり、鋼板等の材料が搬送されている、或いは移動している場合でも、精度良く材料の表面欠陥及び表層欠陥を検出できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, so that even when a material such as a steel plate is transported or moved, the surface defects and surface layer defects of the material can be detected with high accuracy. The purpose is to do.

本発明の鋼板の欠陥検出方法は、鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出方法であって、鋼板の表面を加熱装置により加熱する加熱手順と、前記加熱手順において加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いたカメラにより取得する熱画像データ取得手順と、前記熱画像データ取得手順において取得された熱画像データが表す表面温度から式(15)を基に放射率の変化量Δε(x,y)を算出し、該変化量Δε(x,y)に基づいて少なくとも欠陥の有無を検出する検出手順とを有することを特徴とする。

Figure 0005392179
The defect detection method for a steel sheet of the present invention is a steel sheet defect detection method for detecting surface defects and surface layer defects of a steel sheet , and a heating procedure for heating the surface of the steel sheet with a heating device, and heating or heating in the heating procedure. A thermal image data acquisition procedure for acquiring thermal image data indicating a thermal distribution of a surface region in the steel sheet immediately after being performed by a camera using infrared rays, and a surface temperature represented by the thermal image data acquired in the thermal image data acquisition procedure And a detection procedure for calculating an emissivity change amount Δε (x, y) based on the equation (15) and detecting at least the presence or absence of a defect based on the change amount Δε (x, y). And
Figure 0005392179

本発明の鋼板の欠陥検出システムは、鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出システムであって、鋼板の表面を加熱する加熱装置と、前記加熱装置により加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いて取得するカメラと、前記カメラにより取得された熱画像データが表す表面温度から式(15)を基に放射率の変化量Δε(x,y)を算出し、該変化量Δε(x,y)に基づいて少なくとも欠陥の有無を検出する検出装置とを有することを特徴とする。 The defect detection system for a steel sheet of the present invention is a defect detection system for a steel sheet that detects surface defects and surface layer defects of the steel sheet , and a heating device that heats the surface of the steel sheet , and a heating device that is being heated or immediately after being heated by the heating device. The amount of change in emissivity based on equation (15) from the camera that acquires thermal image data indicating the heat distribution of the surface region in the steel sheet using infrared rays and the surface temperature represented by the thermal image data acquired by the camera It has a detection device that calculates Δε (x, y) and detects at least the presence or absence of a defect based on the change amount Δε (x, y) .

本発明によれば、加熱装置により加熱した後の冷却中の表面領域の熱画像データを取得し、その熱画像データが表す表面温度から放射率の変化量を求め、該変化量を用いて欠陥の有無を検出することにより、材料が搬送されている、或いは移動している場合でも、精度良く材料の表面欠陥及び表層欠陥を検出することができる。   According to the present invention, the thermal image data of the surface region being cooled after being heated by the heating device is acquired, the amount of change in emissivity is obtained from the surface temperature represented by the thermal image data, and the defect is determined using the amount of change. By detecting the presence / absence of the surface defects, surface defects and surface layer defects of the material can be accurately detected even when the material is transported or moved.

本実施形態に係る薄板鋼板の欠陥検出システムの概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the defect detection system of the thin steel plate which concerns on this embodiment. 検出装置の画像処理部での画像処理のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the image process in the image process part of a detection apparatus. 検出対象となりうる欠陥を示す図である。It is a figure which shows the defect which can become a detection target. 赤外線サーモグラフィカメラを用いた非破壊検査を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the nondestructive inspection using an infrared thermography camera. 数式処理計算に用いる画素の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the pixel used for numerical formula process calculation. 赤外線サーモグラフィカメラにより取得された熱画像データが表す表面温度を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the surface temperature which the thermal image data acquired with the infrared thermography camera represents. 図6の温度特性線に対応する放射率の変化量を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the variation | change_quantity of the emissivity corresponding to the temperature characteristic line of FIG. 表層の温度分布曲線を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature distribution curve of a surface layer. 熱画像データにガウシアンフィルタ処理を施した効果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the effect which performed the Gaussian filter process to thermal image data. 検出装置として機能するコンピュータシステムのハードウェア構成例を示す図である。It is a figure which shows the hardware structural example of the computer system which functions as a detection apparatus. 表層に異物或いは空隙が存在する鋼板について欠陥検出を行った実施例の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the Example which performed the defect detection about the steel plate which a foreign material or a space | gap exists in a surface layer. 表面に微小な凸部が形成された鋼板について欠陥検出を行った実施例の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the Example which performed the defect detection about the steel plate in which the micro convex part was formed in the surface. 表面に微小な鋭角凹部が形成された鋼板について欠陥検出を行った実施例の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the Example which performed the defect detection about the steel plate in which the fine acute angle recessed part was formed in the surface. 表面に異物が付着した鋼板について欠陥検出を行った実施例の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the Example which performed the defect detection about the steel plate which the foreign material adhered to the surface. 表層に異物の混入している樹脂製自動車用燃料タンクについて欠陥検出を行った実施例の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the Example which performed the defect detection about the resin-made fuel tank for vehicles in which the foreign material has mixed in the surface layer.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について、材料を薄板鋼板とした場合を例に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings by taking a case where a material is a thin steel plate as an example.

まず、図3を参照しながら、本実施形態で検出対象となり得る欠陥について説明する。薄板鋼板の欠陥には種々の形態があり、例えば、散砂状、柳葉状、斑状といった形態がある。   First, a defect that can be a detection target in the present embodiment will be described with reference to FIG. There are various forms of defects in the thin steel plate, for example, forms such as sand dust, willow leaves, and spots.

図3(a)に示す例は、薄板鋼板100の表層に異物が咬み込んだり、空隙が形成されたりして生じた欠陥101aであり、溶融亜鉛浴のドロスがめっき層に咬み込んで形成されるドロス疵や、鋳造中にアルゴンガスが鋳片内に捕捉されて圧延されることにより鋼板内部に空隙が形成されるブローホール欠陥等が該当する。このタイプでは、異物や空隙によって形成された欠陥101aの熱伝導率が鋼板自体に比べて低いために、鋼板表面において欠陥101aに対応する部位が正常部位に比べて加熱・冷却され易くなる。   The example shown in FIG. 3 (a) is a defect 101a caused by a foreign object biting into the surface layer of the thin steel plate 100 or a void being formed, and a dross of a molten zinc bath biting into the plating layer is formed. For example, a dross soot or a blow hole defect in which a gap is formed in the steel sheet when argon gas is trapped in the slab during rolling and rolled. In this type, since the thermal conductivity of the defect 101a formed by foreign matter or voids is lower than that of the steel plate itself, the part corresponding to the defect 101a on the steel sheet surface is more easily heated and cooled than the normal part.

図3(b)に示す例は、薄板鋼板100の表面に微小な凸部101bが形成された欠陥であり、亜鉛めっき層の一部が厚くなった欠陥等が該当する。このタイプでは、表面積が大きくなるために、凸部101bが正常部位に比べて加熱・冷却され易くなる。また、欠陥部分が凸状であるため、凸部101bでの放射量が、同じ領域面積の正常部位での放射量に比べて小さくなる。   The example shown in FIG. 3 (b) is a defect in which a minute convex portion 101b is formed on the surface of the thin steel plate 100, such as a defect in which a part of the galvanized layer is thick. In this type, since the surface area is large, the convex portion 101b is easily heated and cooled as compared with the normal portion. Further, since the defective portion is convex, the radiation amount at the convex portion 101b is smaller than the radiation amount at the normal region having the same area.

図3(c)に示す例は、薄板鋼板100の表面に微小な鋭角凹部101cが形成された欠陥であり、ロールに付着した異物が原因で形成される押し込み疵等が該当する。このタイプでは、欠陥部分が鋭角な形状であるため、鋭角凹部101cでの放射量が、同じ領域面積の正常部位での放射量に比べて小さくなる。   The example shown in FIG. 3C is a defect in which a minute acute angle recess 101c is formed on the surface of the thin steel plate 100, and corresponds to an indentation flaw formed due to a foreign matter adhering to the roll. In this type, since the defect part has an acute shape, the radiation amount at the acute angle recess 101c is smaller than the radiation amount at the normal part having the same area.

図3(d)に示す例は、薄板鋼板100の表面にゴミ等の異物101dが付着した欠陥である。このタイプでは、異物101dの放射率が鋼板自体に比べて小さいために、異物101dの放射量が、同じ領域面積の正常部位での放射量に比べて小さくなる。   The example shown in FIG. 3D is a defect in which foreign matter 101 d such as dust adheres to the surface of the thin steel plate 100. In this type, since the emissivity of the foreign matter 101d is smaller than that of the steel plate itself, the radiation amount of the foreign matter 101d is smaller than the radiation amount at a normal part having the same area.

図1は、本実施形態に係る薄板鋼板の欠陥検出システムの概略構成例を示す図である。
本実施形態における薄板鋼板の欠陥検出システムでは、図1(a)に示すように、加熱装置1、赤外線サーモグラフィカメラ2及び検出装置3を用いて、厚さ数mm程度の薄板鋼板100の表面欠陥及び表層欠陥(以下、欠陥101と称する)を検出する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a thin steel plate defect detection system according to the present embodiment.
In the defect detection system for a thin steel plate according to the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the surface defect of the thin steel plate 100 having a thickness of about several millimeters using the heating device 1, the infrared thermography camera 2, and the detection device 3. And surface layer defects (hereinafter referred to as defects 101) are detected.

本実施形態では、赤外線サーモグラフィカメラ2により取得された熱画像データが表す表面温度から、以下の式(1)を基に放射率の変化量Δε(x,y)を求める。すると、放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値が欠陥101部位では正常部位に比べて大きくなる。さらに、放射率の変化量Δε(x,y)の正負により欠陥101のタイプが表現される。   In the present embodiment, the emissivity change amount Δε (x, y) is obtained from the surface temperature represented by the thermal image data acquired by the infrared thermography camera 2 based on the following equation (1). Then, the absolute value of the change amount Δε (x, y) of the emissivity becomes larger at the defect 101 site than at the normal site. Further, the type of the defect 101 is expressed by the positive / negative of the emissivity change amount Δε (x, y).

Figure 0005392179
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図1(a)において、1は加熱装置(ヒータ)であり、検査ライン上の薄板鋼板100の表面を加熱する。この場合に、薄板鋼板100の温度が、常温より高く、材質への影響を避けるために、好ましくは100℃未満程度(さらに好ましくは60℃程度)となるようにするのが好適である。検査ライン上の薄板鋼板100は、所定のラインスピード(0〜300mpm程度)で図1(a)に示す矢印方向に搬送される。   In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a heating device (heater), which heats the surface of a thin steel plate 100 on an inspection line. In this case, it is preferable that the temperature of the thin steel plate 100 is higher than room temperature and is preferably less than about 100 ° C. (more preferably about 60 ° C.) in order to avoid the influence on the material. The thin steel plate 100 on the inspection line is conveyed in the arrow direction shown in FIG. 1A at a predetermined line speed (about 0 to 300 mpm).

2は赤外線サーモグラフィカメラであり、薄板鋼板100に対して加熱装置1の反対側に配置され、加熱装置1により加熱中の表面領域を検査エリアSとして撮像し、該検査エリアSの2次元熱画像データを取得する。ここで、熱画像とは、検査対象物である薄板鋼板100の表面から放出される放射熱量分布、即ち、表面温度分布を表す画像である。赤外線サーモグラフィカメラ2は、赤外線センサを有する撮像部及び信号処理部(不図示)を備え、各画素に対して割り当てられた温度情報を色情報に変換して熱画像データを得る。   Reference numeral 2 denotes an infrared thermography camera, which is disposed on the opposite side of the heating device 1 with respect to the thin steel plate 100, images a surface area being heated by the heating device 1 as an inspection area S, and a two-dimensional thermal image of the inspection area S. Get the data. Here, the thermal image is an image representing a distribution of radiant heat released from the surface of the thin steel plate 100 as an inspection object, that is, a surface temperature distribution. The infrared thermography camera 2 includes an imaging unit having an infrared sensor and a signal processing unit (not shown), and converts thermal information assigned to each pixel into color information to obtain thermal image data.

ここで、赤外線サーモグラフィカメラ2は加熱装置1と同一面側に配置してもよいが、赤外線サーモグラフィカメラ2により検査エリアSの熱画像データを取得する際に、加熱装置1により放射される熱エネルギーが鋼板100での反射等により赤外線サーモグラフィカメラ2に入射しないようにする必要がある。そのために、赤外線サーモグラフィカメラ2は加熱装置1の下流側に配置し、加熱装置1と赤外線サーモグラフィカメラ2との間に熱遮蔽部材(不図示)を配置する。例えば、鋼板100の加熱後、加熱装置1の電源をオフにするようにしても、加熱装置1には残熱が発生するため、その残熱による熱エネルギーも赤外線サーモグラフィカメラ2に入射されないようにするのが望ましい。なお、図1(b)には、図1(a)の例とは異なる角度で赤外線サーモグラフィカメラ2が取り付けられている例を示しているが、その取り付け角度や設置箇所は限定されるものではない。   Here, although the infrared thermography camera 2 may be arranged on the same surface side as the heating device 1, the thermal energy radiated by the heating device 1 when acquiring the thermal image data of the inspection area S by the infrared thermography camera 2. Must not enter the infrared thermography camera 2 due to reflection on the steel plate 100 or the like. For this purpose, the infrared thermography camera 2 is arranged on the downstream side of the heating device 1, and a heat shielding member (not shown) is arranged between the heating device 1 and the infrared thermography camera 2. For example, even if the heating device 1 is turned off after the steel plate 100 is heated, residual heat is generated in the heating device 1, so that thermal energy due to the residual heat is not incident on the infrared thermography camera 2. It is desirable to do. FIG. 1B shows an example in which the infrared thermography camera 2 is attached at an angle different from the example in FIG. 1A, but the attachment angle and installation location are not limited. Absent.

また、赤外線サーモグラフィカメラ2のフレームレートやインテグレーションタイム等は、ラインスピードに合わせて適宜設定される。例えば、市販の赤外線サーモグラフィカメラのインテグレーションタイムは0.01ms程度であり、150mpmで走行する鋼板でも、1フレーム撮影する間の鋼板の移動量は0.025mm程度である。画像の質に及ぼす影響は、0.25mm以上の画素では10%以下となるので、殆ど無視することができる。   Further, the frame rate, integration time, etc. of the infrared thermography camera 2 are appropriately set according to the line speed. For example, the integration time of a commercially available infrared thermography camera is about 0.01 ms, and even with a steel plate traveling at 150 mpm, the moving amount of the steel plate during one frame shooting is about 0.025 mm. The influence on the image quality is 10% or less for a pixel of 0.25 mm or more, and can be almost ignored.

3はパーソナルコンピュータ等からなる検出装置であり、赤外線サーモグラフィカメラ2により取得された熱画像データが表す表面温度から放射率の変化量Δε(x,y)を求め、欠陥101の有無を検出し、更には欠陥101のタイプを判定する。既述したように、放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値が欠陥101部位では正常部位102に比べて大きくなる。また、放射率の変化量Δε(x,y)の正負により欠陥101のタイプが表現される。したがって、検査エリアSにおいて欠陥101が存在する場合は、その部位の放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値が正常部位102での放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値に比べて大きく検出されると共に、放射率の変化量Δε(x,y)の正負により欠陥101のタイプを判定することができる。   3 is a detection device composed of a personal computer or the like, obtains an emissivity change Δε (x, y) from the surface temperature represented by the thermal image data acquired by the infrared thermography camera 2, detects the presence or absence of the defect 101, Further, the type of the defect 101 is determined. As described above, the absolute value of the emissivity change amount Δε (x, y) is larger in the defect 101 portion than in the normal portion 102. Further, the type of the defect 101 is expressed by the positive / negative of the change amount Δε (x, y) of the emissivity. Therefore, when the defect 101 exists in the inspection area S, the absolute value of the emissivity change amount Δε (x, y) of the portion is the absolute value of the emissivity change amount Δε (x, y) of the normal portion 102. The type of the defect 101 can be determined based on whether the amount of change in emissivity Δε (x, y) is positive or negative.

検出装置3において、301は入力部であり、赤外線サーモグラフィカメラ2により取得した熱画像データを入力する。   In the detection device 3, reference numeral 301 denotes an input unit that inputs thermal image data acquired by the infrared thermography camera 2.

302は画像処理部であり、入力部301に入力された熱画像データに所定の画像処理を施す。図2は、画像処理部302により画像処理されたイメージの一例を示す図である。例えば、図2(a)に示すような熱画像データが入力部301に入力されると、式(1)を基に数式処理し、図2(b)に示すような画像データを生成する。そして、数式処理した後の画像データを二値化処理し、図2(c)に示すような画像データを生成する。数式処理は、図2(a)の熱画像データが示す温度ムラによる影響を抑えると共に、後述するように薄板鋼板100の表面及び表層での熱収支を把握するために行われる。なお、表層とは、表面近傍であって表面と近似できる程度の範囲、例えば板厚が1〜2mm程度である場合には、表面から板厚の1/4程度の深さの範囲をいう。   An image processing unit 302 performs predetermined image processing on the thermal image data input to the input unit 301. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an image subjected to image processing by the image processing unit 302. For example, when thermal image data as shown in FIG. 2A is input to the input unit 301, mathematical processing is performed based on the formula (1) to generate image data as shown in FIG. 2B. Then, the image data after the mathematical formula processing is binarized to generate image data as shown in FIG. The mathematical expression processing is performed to suppress the influence due to the temperature unevenness indicated by the thermal image data in FIG. 2A and to grasp the heat balance on the surface and the surface layer of the thin steel plate 100 as described later. The surface layer means a range that is close to the surface and can be approximated to the surface, for example, when the plate thickness is about 1 to 2 mm, a depth range of about 1/4 of the plate thickness from the surface.

前述したように、数式処理により、検査エリアSにおいて欠陥101部位では放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値が大きく検出されるので、かかる画像処理によって、例えば、図2(c)の黒色部分に示すように、欠陥101が取り出された画像が生成される。また、放射率の変化量Δε(x,y)の正負により欠陥101のタイプを判定することができる。   As described above, since the absolute value of the change amount Δε (x, y) of the emissivity is detected largely at the defect 101 site in the inspection area S by the mathematical processing, the image processing, for example, FIG. As shown in the black part of FIG. 5, an image in which the defect 101 is extracted is generated. Further, the type of the defect 101 can be determined based on whether the emissivity change amount Δε (x, y) is positive or negative.

303は出力部であり、例えば、画像処理部302によって画像処理された画像データを不図示のモニタに出力してその画像を表示する。   An output unit 303 outputs, for example, the image data processed by the image processing unit 302 to a monitor (not shown) and displays the image.

以下、本実施形態による薄板鋼板の表面欠陥及び表層欠陥の検出手法の原理について詳しく説明する。   Hereinafter, the principle of the method for detecting surface defects and surface layer defects of the thin steel plate according to the present embodiment will be described in detail.

赤外線サーモグラフィカメラを用いた非破壊検査は各種分野において実施されており、図4に示すように、例えば、異物の混入や空隙の形成といった検査対象物401内部の欠陥402の有無を検出することが行われている。この場合、検査対象物401及び欠陥402の熱伝導率の相違により、検査対象物401の表面401aの放射熱量が異なってくる。したがって、赤外線サーモグラフィカメラによって検査対象物401の表面401aの放射熱量分布を経時的に捉えることにより、検査対象物401内部の欠陥402の有無を検出することが可能である。   Nondestructive inspection using an infrared thermography camera is performed in various fields. As shown in FIG. 4, for example, it is possible to detect the presence or absence of a defect 402 inside the inspection object 401 such as mixing of foreign matters or formation of voids. Has been done. In this case, the amount of radiant heat on the surface 401 a of the inspection object 401 varies depending on the difference in thermal conductivity between the inspection object 401 and the defect 402. Therefore, it is possible to detect the presence or absence of the defect 402 inside the inspection target 401 by grasping the radiant heat distribution on the surface 401a of the inspection target 401 with time using an infrared thermography camera.

この場合、検査対象物401及び欠陥402の熱伝導率が大きく相違していれば、精度良く欠陥402を検出することは可能であるが、熱伝導率が同程度である場合、例えば、図3(b)及び図3(c)に示す例のように、検査対象物(薄板鋼板100)及び欠陥の熱伝導率に差異がない場合には適用することができない。   In this case, if the thermal conductivity of the inspection object 401 and the defect 402 are greatly different, it is possible to detect the defect 402 with high accuracy, but when the thermal conductivity is comparable, for example, FIG. As in the example shown in (b) and FIG. 3 (c), it cannot be applied when there is no difference in the thermal conductivity of the inspection object (thin steel plate 100) and the defect.

また、既存手法では放射熱量分布から欠陥部位の温度異常を判定しているが、検査対象物401の2次元表面方向(x−y方向)の熱拡散の影響を受けるため、欠陥部位の放射熱量が減衰し、欠陥部位の判定精度の低下を引き起こすという問題がある。   Further, in the existing method, the temperature abnormality of the defective part is determined from the radiant heat distribution, but since it is affected by the thermal diffusion in the two-dimensional surface direction (xy direction) of the inspection object 401, the radiant heat quantity of the defective part. Is attenuated, and there is a problem that the determination accuracy of the defective part is lowered.

それに対して、本実施形態に係る欠陥検出手法では、赤外線サーモグラフィカメラ2によって検査対象物(薄板鋼板100)の表面の放射熱量分布を捉えるが、既述したように、式(1)により求めた放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値が欠陥101部位では正常部位102に比べて大きくなるので、検査エリアSにおいて欠陥101が存在すれば、その部位の放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値が大きく検出される。   On the other hand, in the defect detection method according to the present embodiment, the radiant heat distribution on the surface of the inspection object (thin steel plate 100) is captured by the infrared thermography camera 2, but as described above, it is obtained by the equation (1). Since the absolute value of the emissivity change amount Δε (x, y) is larger in the defect 101 portion than in the normal portion 102, if the defect 101 exists in the inspection area S, the emissivity change amount Δε ( A large absolute value of x, y) is detected.

ここで、放射率の変化量Δε(x,y)の算出に用いる画素(着目画素)における鋼板表面温度のラプラシアンΔT(x,y)は、以下の式(2)で記述することができる。   Here, the Laplacian ΔT (x, y) of the steel sheet surface temperature in the pixel (pixel of interest) used for calculating the emissivity variation Δε (x, y) can be described by the following equation (2).

Figure 0005392179
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式(2)の右辺は、図5に示すように、赤外線サーモグラフィカメラ2により取得された熱画像データが表す表面温度のうち、着目画素での表面温度T(x,y)と、その上下左右の画素での表面温度T(x+1,y)、T(x,y+1)、T(x−1,y)、T(x,y−1)とを用いて計算することができる。なお、本実施形態では着目画素として1画素を単位として計算する例を説明したが、複数画素からなるブロック(2×2ブロック等)を単位として計算するようにしてもよい。   As shown in FIG. 5, the right side of Expression (2) indicates the surface temperature T (x, y) at the pixel of interest among the surface temperatures represented by the thermal image data acquired by the infrared thermography camera 2, and the upper, lower, left, and right sides thereof. Can be calculated using the surface temperatures T (x + 1, y), T (x, y + 1), T (x-1, y), and T (x, y-1). In the present embodiment, an example in which one pixel is calculated as the pixel of interest has been described. However, a block including a plurality of pixels (such as a 2 × 2 block) may be calculated as a unit.

一方、薄板鋼板100内部の熱移動現象は、以下の式(3)〜式(5)で記述した3次元定常熱伝導方程式により近似することができる。   On the other hand, the heat transfer phenomenon inside the thin steel plate 100 can be approximated by a three-dimensional steady heat conduction equation described by the following equations (3) to (5).

Figure 0005392179
Figure 0005392179

さらに、正常部位の放射率をεとして、ε1=ε+Δε(x,y)、ε2=εを式(4)及び式(5)に代入して両辺の差をとると、以下の式(6)が得られる。 Furthermore, when the emissivity of the normal part is ε, and ε 1 = ε + Δε (x, y) and ε 2 = ε are substituted into the equations (4) and (5) and the difference between both sides is taken, the following equation ( 6) is obtained.

Figure 0005392179
Figure 0005392179

また、板厚みhが非常に小さい場合(板厚みhが5mm以下の場合)、板温度Tを、以下の式(7)で近似することができる。   Further, when the plate thickness h is very small (when the plate thickness h is 5 mm or less), the plate temperature T can be approximated by the following equation (7).

Figure 0005392179
Figure 0005392179

その結果、式(3)は、以下の式(8)のように書き換えることができる。   As a result, the equation (3) can be rewritten as the following equation (8).

Figure 0005392179
Figure 0005392179

また、式(7)からは、以下の式(9)及び式(10)が得られる。このとき、板厚hは非常に小さいため、式(10)の右辺は、hの高次の項を無視している。   Further, from the equation (7), the following equations (9) and (10) are obtained. At this time, since the plate thickness h is very small, the right side of the equation (10) ignores the higher-order term of h.

Figure 0005392179
Figure 0005392179

また、式(9)及び式(10)を式(6)に代入すると、以下の式(11)が得られる。   Further, when Expression (9) and Expression (10) are substituted into Expression (6), the following Expression (11) is obtained.

Figure 0005392179
Figure 0005392179

一方、伝熱の平衡条件(放射伝熱量の釣り合い)から以下の式(12)が得られる。   On the other hand, the following equation (12) is obtained from the heat transfer equilibrium condition (balance of radiant heat transfer).

Figure 0005392179
Figure 0005392179

そして、式(12)を用いると、式(11)は以下の式(13)のように書き換えることができる。   Then, using Expression (12), Expression (11) can be rewritten as the following Expression (13).

Figure 0005392179
Figure 0005392179

さらに、式(8)及び式(13)から以下の式(14)が得られる。また、式(14)を変形することにより、式(1)を導出できる。   Furthermore, the following equation (14) is obtained from the equations (8) and (13). Moreover, Formula (1) can be derived | led-out by deform | transforming Formula (14).

Figure 0005392179
Figure 0005392179

ここで、薄板鋼板100を搬送せずに観測面の裏側から加熱中の検査エリアSの熱画像データを赤外線サーモグラフィカメラ2により取得し、図6に示すような温度特性線T1〜T3が得られた場合を考える。このとき、赤外線サーモグラフィカメラ2の画素サイズは、欠陥101の大きさの2倍程度の0.4mmに設定している。 Here, the thermal image data of the inspection area S being heated is acquired from the back side of the observation surface without conveying the thin steel plate 100 by the infrared thermography camera 2, and the temperature characteristic lines T 1 to T 3 as shown in FIG. Consider the resulting case. At this time, the pixel size of the infrared thermography camera 2 is set to 0.4 mm, which is about twice the size of the defect 101.

温度特性線T1は、正常部位102での温度特性を表し、この位置での放射率の変化量Δε(x,y)を図7の特性線E1に示す。図7の特性線E1に示すように、放射率の変化量Δε(x,y)は、ノイズを含みながらも、殆どゼロ近傍の値になる。 The temperature characteristic line T 1 represents the temperature characteristic at the normal part 102, and the change amount Δε (x, y) of the emissivity at this position is shown as the characteristic line E 1 in FIG. As shown by the characteristic line E 1 in FIG. 7, the change amount Δε (x, y) of the emissivity becomes a value in the vicinity of zero while including noise.

一方、温度特性線T2は、図3(a)又は図3(b)に示すタイプの欠陥が形成された部位での温度特性を表し、この位置での放射率の変化量Δε(x,y)を図7の特性線E2に示す。図3(a)又は図3(b)に示すタイプの欠陥が存在すると、図7の特性線E2に示すように、放射率の変化量Δε(x,y)は正値となる。これは、図8に示すように、温度特性線t1に示す正常部位の表層の温度分布に対して、欠陥部位では放熱量が大きく、温度特性線t2に示すように表層では正常部位よりも温度が低くなっており、凹形状の温度分布(ΔxyTが正値)になっていることを意味している。 On the other hand, the temperature characteristic line T 2 represents the temperature characteristic at a site where a defect of the type shown in FIG. 3A or FIG. 3B is formed, and the emissivity change amount Δε (x, y) is shown by the characteristic line E 2 in FIG. When a defect of the type shown in FIG. 3A or FIG. 3B exists, the change amount Δε (x, y) of the emissivity becomes a positive value as shown by the characteristic line E 2 in FIG. This is because, as shown in FIG. 8, with respect to the temperature distribution of the surface layer of the normal site shown in the temperature characteristic lines t 1, a large heat radiation amount in the defect site, than normal site in the surface layer as shown in the temperature characteristic curve t 2 This means that the temperature is low and the temperature distribution has a concave shape (Δ xy T is a positive value).

また、温度特性線T3は、図3(c)又は図3(d)に示すタイプの欠陥が形成された部位での温度特性を表し、この位置での放射率の変化量Δε(x,y)を図7の特性線E3に示す。図3(c)又は図3(d)に示すタイプの欠陥が存在すると、図7の特性線E3に示すように、放射率の変化量Δε(x,y)は負値となる。これは、図8に示すように、温度特性線t1に示す正常部位の表層の温度分布に対して、欠陥部位では放熱量が小さく、温度特性線t3に示すように表層では正常部位よりも温度が高くなっており、凸形状の温度分布(ΔxyTが負値)になっていることを意味している。 The temperature characteristic line T 3 represents the temperature characteristic at the site where the type of defect shown in FIG. 3C or FIG. 3D is formed, and the emissivity variation Δε (x, y) is shown by the characteristic line E 3 in FIG. When a defect of the type shown in FIG. 3 (c) or FIG. 3 (d) are present, as shown by the characteristic line E 3 in FIG. 7, the change in emissivity amount [Delta] [epsilon] (x, y) is a negative value. This is because, as shown in FIG. 8, the amount of heat radiation is smaller at the defective portion than the temperature distribution of the surface portion of the normal portion indicated by the temperature characteristic line t 1, and at the surface layer as compared with the normal portion as indicated by the temperature characteristic line t 3. This also means that the temperature is high and has a convex temperature distribution (Δ xy T is a negative value).

図9は、熱画像データにガウシアンフィルタ処理を施した効果を示す特性図である。
赤外線サーモグラフィカメラ2により取得される熱画像データにノイズが混入する場合は、ガウシアンフィルタ処理を施してノイズを除去する。図9に示す特性線Eは、ノイズが混入したまま熱画像データに数式処理を施した結果を示しており、ノイズの影響により放射率の変化量が大きく振動している。それに対して、図9に示す特性線E´は、熱画像データにガウシアンフィルタ処理を施した後に数式処理を施した結果を示しており、特性線Eで観察された振動が抑制される。なお、ノイズ除去のためのフィルタ処理は、平滑化を行うものであれば、ガウシアンフィルタ処理に限定されるものではない。ここで例を挙げたガウシアンフィルタ処理については、例えば、非特許文献1に開示されている方法を用いる。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the effect of applying the Gaussian filter processing to the thermal image data.
When noise is mixed in the thermal image data acquired by the infrared thermography camera 2, Gaussian filter processing is performed to remove the noise. The characteristic line E shown in FIG. 9 shows the result of applying mathematical processing to the thermal image data with noise mixed, and the change in emissivity is greatly oscillated due to the influence of noise. On the other hand, a characteristic line E ′ shown in FIG. 9 shows the result of applying mathematical processing after applying the Gaussian filter processing to the thermal image data, and the vibration observed in the characteristic line E is suppressed. Note that filter processing for noise removal is not limited to Gaussian filter processing as long as smoothing is performed. For the Gaussian filter processing exemplified here, for example, the method disclosed in Non-Patent Document 1 is used.

以上述べたように、赤外線サーモグラフィカメラ2により取得された熱画像データが表す表面温度から放射率の変化量Δε(x,y)を求めると、放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値が欠陥101部位では正常部位に比べて大きくなる。これにより、欠陥101を検出するようにしたので、ラインスピードを減速させることなく、かつ、精度良く鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出することができる。   As described above, when the emissivity change amount Δε (x, y) is obtained from the surface temperature represented by the thermal image data acquired by the infrared thermography camera 2, the absolute value of the emissivity change amount Δε (x, y) is obtained. The value is larger at the defect 101 site than at the normal site. Thereby, since the defect 101 was detected, the surface defect and the surface layer defect of the steel sheet can be detected with high accuracy without reducing the line speed.

また、熱拡散効果により温度が欠陥101部位の影響を受ける領域は拡大するので、CCDカメラを用いた光学式疵検査装置と比較して画素サイズを大きく設定できる。   In addition, since the region where the temperature is affected by the defect 101 site is enlarged due to the thermal diffusion effect, the pixel size can be set larger than that of an optical scissors inspection device using a CCD camera.

図10は、本実施形態に係る検出装置3のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図10に示すように、本実施形態に係る検出装置3は、CPU51と、入力装置52と、表示装置53と、記憶装置54と、通信装置55とを含み、各部はバス56を介して接続されている。記憶装置54はROM、RAM、HD等により構成されており、上述した検出装置3としての動作を制御するコンピュータプログラムが格納されている。CPU51がコンピュータプログラムを実行することによって検出装置3の機能、又は処理を実現する。なお、検出装置3は、一つの装置である必要はなく、複数の機器から構成されてもよい。また、本実施形態では、加熱装置1、赤外線サーモグラフィカメラ2及び検出装置3をそれぞれ異なる装置にて構成しているが、上記3つの装置が1つの装置によって構成されていてもよく、1つのCPUにより加熱装置等に対して制御するようにしてもよい。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the detection apparatus 3 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 10, the detection device 3 according to this embodiment includes a CPU 51, an input device 52, a display device 53, a storage device 54, and a communication device 55, and each unit is connected via a bus 56. Has been. The storage device 54 includes a ROM, a RAM, an HD, and the like, and stores a computer program that controls the operation of the detection device 3 described above. The function or processing of the detection device 3 is realized by the CPU 51 executing the computer program. In addition, the detection apparatus 3 does not need to be one apparatus, and may be comprised from several apparatus. Moreover, in this embodiment, although the heating apparatus 1, the infrared thermography camera 2, and the detection apparatus 3 are each comprised by a different apparatus, the said 3 apparatus may be comprised by one apparatus and one CPU. It is also possible to control the heating device or the like.

(実施例)
図11に、図3(a)に示すような表層に異物或いは空隙が存在する鋼板を試験片として欠陥検出を行った例を示す。ここでは、観測面の裏側にヒータを配置して鋼板温度が50℃程度を維持するようにヒータのパワーを調整し、加熱中に赤外線サーモグラフィカメラにより熱画像データを取得した。赤外線サーモグラフィカメラの画素数は200×200であり、画素サイズは0.25mmである。また、赤外線サーモグラフィカメラと鋼板との距離25cmとし、赤外線サーモグラフィカメラを鋼板表面に対して垂直に配置している。
(Example)
FIG. 11 shows an example in which defect detection is performed using a steel plate having foreign matters or voids in the surface layer as shown in FIG. Here, a heater was arranged on the back side of the observation surface, the power of the heater was adjusted so that the steel plate temperature was maintained at about 50 ° C., and thermal image data was acquired with an infrared thermography camera during heating. The number of pixels of the infrared thermography camera is 200 × 200, and the pixel size is 0.25 mm. Further, the distance between the infrared thermography camera and the steel plate is 25 cm, and the infrared thermography camera is arranged perpendicular to the steel plate surface.

図11(a)は、赤外線サーモグラフィカメラにより取得された熱画像を示す図であり、図11(b)は、熱画像データを数式処理した画像を示す図である。また、図11(c)は、数式処理後の画像データを二値化処理した画像を示す図である。なお、図11(a)〜図11(c)は、実際に得られた各画像(ズームアップ画像)を模式的に図示したものである。図11(c)に示すように、欠陥(異物或いは空隙)1101が取り出された画像が生成され、良好な結果が得られた。   FIG. 11A is a diagram showing a thermal image acquired by an infrared thermography camera, and FIG. 11B is a diagram showing an image obtained by mathematically processing thermal image data. FIG. 11C is a diagram illustrating an image obtained by binarizing image data after mathematical expression processing. 11A to 11C schematically show each actually obtained image (zoom-up image). As shown in FIG. 11C, an image in which the defect (foreign matter or void) 1101 was taken out was generated, and good results were obtained.

図12には、図3(b)に示すような表面に微小な凸部が形成された鋼板を試験片として欠陥検出を行った例を示す。ここでは、観測面の裏側にヒータを配置して鋼板温度が50℃程度を維持するようにヒータのパワーを調整し、加熱中に赤外線サーモグラフィカメラにより熱画像データを取得した。赤外線サーモグラフィカメラの画素数は200×200であり、画素サイズは0.25mmである。また、赤外線サーモグラフィカメラと鋼板との距離25cmとし、赤外線サーモグラフィカメラを鋼板表面に対して垂直に配置している。   FIG. 12 shows an example in which defect detection is performed using a steel plate having a minute projection on the surface as shown in FIG. Here, a heater was arranged on the back side of the observation surface, the power of the heater was adjusted so that the steel plate temperature was maintained at about 50 ° C., and thermal image data was acquired with an infrared thermography camera during heating. The number of pixels of the infrared thermography camera is 200 × 200, and the pixel size is 0.25 mm. Further, the distance between the infrared thermography camera and the steel plate is 25 cm, and the infrared thermography camera is arranged perpendicular to the steel plate surface.

図12(a)は、赤外線サーモグラフィカメラにより取得された熱画像を示す図であり、図12(b)は、熱画像データを数式処理した画像を示す図である。また、図12(c)は、数式処理後の画像データを二値化処理した画像を示す図である。なお、図12(a)〜図12(c)は、実際に得られた各画像(ズームアップ画像)を模式的に図示したものである。図12(c)に示すように、欠陥(微小な凸部)1201が取り出された画像が生成され、良好な結果が得られた。なお、図12(a)〜図12(c)に現れているライン状の模様1202は、予め異物を目視して位置を確認し、欠陥を囲むようにマーキングしたものであり、誤検出ではない。   FIG. 12A is a diagram illustrating a thermal image acquired by an infrared thermography camera, and FIG. 12B is a diagram illustrating an image obtained by mathematically processing thermal image data. FIG. 12C is a diagram illustrating an image obtained by binarizing image data after mathematical expression processing. FIGS. 12A to 12C schematically show each actually obtained image (zoom-up image). As shown in FIG. 12C, an image in which the defect (small convex portion) 1201 was taken out was generated, and good results were obtained. Note that the line-shaped pattern 1202 appearing in FIGS. 12A to 12C is obtained by checking the position of the foreign object in advance and marking the defect so as to surround the defect, and is not a false detection. .

図13には、図3(c)に示すような表面に微小な鋭角凹部が形成された鋼板を試験片として欠陥検出を行った例を示す。ここでは、観測面の裏側にヒータを配置して鋼板温度が65℃程度を維持するようにヒータのパワーを調整し、加熱中に赤外線サーモグラフィカメラにより各熱画像データを取得した。赤外線サーモグラフィカメラの画素数は200×200であり、画素サイズは0.25mmである。また、赤外線サーモグラフィカメラと鋼板との距離25cmとし、赤外線サーモグラフィカメラを鋼板表面に対して垂直に配置している。   FIG. 13 shows an example in which defect detection is performed using a steel plate having a minute acute angle recess formed on the surface as shown in FIG. Here, a heater was arranged on the back side of the observation surface, the power of the heater was adjusted so that the steel plate temperature was maintained at about 65 ° C., and each thermal image data was acquired by an infrared thermography camera during heating. The number of pixels of the infrared thermography camera is 200 × 200, and the pixel size is 0.25 mm. Further, the distance between the infrared thermography camera and the steel plate is 25 cm, and the infrared thermography camera is arranged perpendicular to the steel plate surface.

図13(a)は、赤外線サーモグラフィカメラにより取得された熱画像を示す図であり、図13(b)は、熱画像データを数式処理した画像を示す図である。また、図13(c)は、数式処理後の画像データを二値化処理した画像を示す図である。なお、図13(a)〜図13(c)は、実際に得られた各画像(ズームアップ画像)を模式的に図示したものである。図13(c)に示すように、欠陥(微小な鋭角凹部)1301が取り出された画像が生成され、良好な結果が得られた。   FIG. 13A is a diagram showing a thermal image acquired by an infrared thermography camera, and FIG. 13B is a diagram showing an image obtained by mathematically processing thermal image data. FIG. 13C is a diagram illustrating an image obtained by binarizing image data after mathematical expression processing. FIG. 13A to FIG. 13C schematically show each actually obtained image (zoom-up image). As shown in FIG. 13C, an image in which a defect (a minute acute-angle concave portion) 1301 was taken out was generated, and a good result was obtained.

図14には、図3(d)に示すような表面に異物が付着した鋼板を試験片として欠陥検出を行った例を示す。ここでは、観測面の裏側にヒータを配置して鋼板温度が45℃程度を維持するようにヒータのパワーを調整し、加熱中に赤外線サーモグラフィカメラにより熱画像データを取得した。赤外線サーモグラフィカメラの画素数は200×200であり、画素サイズは0.25mmである。また、赤外線サーモグラフィカメラと鋼板との距離25cmとし、赤外線サーモグラフィカメラを鋼板表面に対して垂直に配置している。   FIG. 14 shows an example in which defect detection is performed using a steel plate with foreign matter attached to the surface as shown in FIG. Here, a heater was arranged on the back side of the observation surface, the power of the heater was adjusted so that the steel plate temperature was maintained at about 45 ° C., and thermal image data was acquired with an infrared thermography camera during heating. The number of pixels of the infrared thermography camera is 200 × 200, and the pixel size is 0.25 mm. Further, the distance between the infrared thermography camera and the steel plate is 25 cm, and the infrared thermography camera is arranged perpendicular to the steel plate surface.

図14(a)は、赤外線サーモグラフィカメラにより取得された熱画像を示す図であり、図14(b)は、熱画像データを数式処理した画像を示す図である。また、図14(c)は、数式処理後の画像データを二値化処理した画像を示す図である。なお、図14(a)〜図14(c)は、実際に得られた各画像(ズームアップ画像)を模式的に図示したものである。図14(c)に示すように、欠陥(異物)1401が取り出された画像が生成され、良好な結果が得られた。   FIG. 14A is a diagram showing a thermal image acquired by an infrared thermography camera, and FIG. 14B is a diagram showing an image obtained by mathematically processing thermal image data. FIG. 14C is a diagram illustrating an image obtained by binarizing image data after mathematical expression processing. FIGS. 14A to 14C schematically show each actually obtained image (zoom-up image). As shown in FIG. 14C, an image in which the defect (foreign matter) 1401 was taken out was generated, and good results were obtained.

本発明は他の材料にも適用可能であり、図15には、薄板鋼板に代えて表層に異物の混入している樹脂製自動車用燃料タンクを試験材として欠陥検出を行った例を示す。ここでは、観測面の裏側にヒータを配置して燃料タンク温度が70℃程度を維持するようにヒータのパワーを調整し、加熱中に赤外線サーモグラフィカメラにより熱画像データを取得した。赤外線サーモグラフィカメラの画素数は80×80であり、画素サイズは0.25mmである。また、赤外線サーモグラフィカメラと燃料タンクとの距離25cmとし、赤外線サーモグラフィカメラを燃料タンク表面に対して垂直に配置している。   The present invention can also be applied to other materials. FIG. 15 shows an example in which defect detection is performed using a resin automobile fuel tank in which foreign matter is mixed in the surface layer instead of a thin steel plate as a test material. Here, a heater is arranged on the back side of the observation surface, the power of the heater is adjusted so that the fuel tank temperature is maintained at about 70 ° C., and thermal image data is acquired by an infrared thermography camera during heating. The number of pixels of the infrared thermography camera is 80 × 80, and the pixel size is 0.25 mm. Further, the distance between the infrared thermography camera and the fuel tank is 25 cm, and the infrared thermography camera is arranged perpendicular to the fuel tank surface.

図15(a)は、赤外線サーモグラフィカメラにより取得された熱画像を示す図であり、図15(b)は、熱画像データを数式処理した画像を示す図である。また、図15(c)は、数式処理後の画像データを二値化処理した画像を示す図である。なお、図15(a)〜図15(c)は、実際に得られた各画像(ズームアップ画像)を模式的に図示したものである。図15(c)に示すように、欠陥(表層異物)1501が取り出された画像が生成され、良好な結果が得られた。   FIG. 15A is a diagram showing a thermal image acquired by an infrared thermography camera, and FIG. 15B is a diagram showing an image obtained by mathematically processing thermal image data. FIG. 15C is a diagram illustrating an image obtained by binarizing image data after mathematical expression processing. FIG. 15A to FIG. 15C schematically show each actually obtained image (zoom-up image). As shown in FIG. 15C, an image in which the defect (surface layer foreign matter) 1501 was taken out was generated, and good results were obtained.

本発明は、原理として、材料表面及び表層での伝熱現象の特異点を検出するものであり、伝熱現象はあらゆる材料において発生し、また、表面及び表層の欠陥であればどのような形状であってもサーモグラフィーの計測で検出可能であるため、鋼板や樹脂に限らず、その他あらゆる材料に適用可能である。   In principle, the present invention detects a singular point of the heat transfer phenomenon on the material surface and the surface layer. The heat transfer phenomenon occurs in any material, and any shape as long as it is a defect on the surface and the surface layer. However, since it can be detected by thermography measurement, it is applicable not only to steel plates and resins but also to any other material.

また、図11〜15に示す実施例では、鋼板又は燃料タンクを固定して欠陥検出を行っているが、搬送されている鋼板又は燃料タンクの欠陥を検出できることは上述したとおりである。例えば市販の赤外線サーモグラフィカメラのインテグレーションタイムは0.01ms程度であり、150mpmで走行する鋼板の欠陥を検出する場合でも、1フレーム撮影する間の鋼板の移動量は0.025mm程度である。画像の質に及ぼす影響は、0.25mm以上の画素では10%以下となるので、殆ど無視することができる。   Moreover, in the Example shown in FIGS. 11-15, although the steel plate or the fuel tank is fixed and the defect detection is performed, it is as having mentioned above that the defect of the steel plate or fuel tank currently conveyed can be detected. For example, the integration time of a commercially available infrared thermography camera is about 0.01 ms, and even when a defect in a steel plate traveling at 150 mpm is detected, the moving amount of the steel plate during one frame shooting is about 0.025 mm. The influence on the image quality is 10% or less for a pixel of 0.25 mm or more, and can be almost ignored.

(本発明に係る他の実施形態)
前述した本発明の実施形態における処理は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
(Other embodiments according to the present invention)
The processing in the above-described embodiment of the present invention can be realized by operating a program stored in a RAM or ROM of a computer. This program and a computer-readable recording medium recording the program are included in the present invention.

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。   Further, the present invention can be implemented as, for example, a system, apparatus, method, program, or recording medium. Specifically, the present invention may be applied to a system including a plurality of devices. The present invention may be applied to an apparatus composed of a single device.

なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムまたは装置に直接、または遠隔から供給する場合も含む。そして、そのシステムまたは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。   Note that the present invention includes a case where a software program that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied directly or remotely to a system or apparatus. This includes the case where the system or the computer of the apparatus is also achieved by reading and executing the supplied program code.

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。   Accordingly, since the functions of the present invention are implemented by computer, the program code installed in the computer also implements the present invention. In other words, the present invention includes a computer program itself for realizing the functional processing of the present invention.

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。   In that case, as long as it has the function of a program, it may be in the form of object code, a program executed by an interpreter, script data supplied to the OS, and the like.

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどがある。さらに、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD−ROM、DVD−R)などもある。   Examples of the recording medium for supplying the program include a flexible disk, a hard disk, an optical disk, and a magneto-optical disk. Further, there are MO, CD-ROM, CD-R, CD-RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, DVD (DVD-ROM, DVD-R) and the like.

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する方法がある。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。   As another program supply method, there is a method of connecting to a homepage on the Internet using a browser of a client computer. The computer program itself of the present invention or a compressed file including an automatic installation function can be downloaded from the homepage by downloading it to a recording medium such as a hard disk.

さらに、その他の方法として、まず記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。そして、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。   As another method, the program read from the recording medium is first written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Then, based on the instructions of the program, the CPU or the like provided in the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are also realized by the processing.

1 加熱装置
2 赤外線サーモグラフィカメラ
3 検出装置
301 入力部
302 画像処理部
303 出力部
100 薄板鋼板
101 欠陥
102 正常部位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating apparatus 2 Infrared thermography camera 3 Detection apparatus 301 Input part 302 Image processing part 303 Output part 100 Sheet steel 101 Defect 102 Normal part

Claims (8)

鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出方法であって、
鋼板の表面を加熱装置により加熱する加熱手順と、
前記加熱手順において加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いたカメラにより取得する熱画像データ取得手順と、
前記熱画像データ取得手順において取得された熱画像データが表す表面温度から式(1)を基に放射率の変化量Δε(x,y)を算出し、該変化量Δε(x,y)に基づいて少なくとも欠陥の有無を検出する検出手順とを有することを特徴とする鋼板の欠陥検出方法。
Figure 0005392179
A steel sheet defect detection method for detecting surface defects and surface layer defects of a steel sheet ,
A heating procedure for heating the surface of the steel sheet with a heating device;
Thermal image data acquisition procedure for acquiring thermal image data indicating the heat distribution of the surface area of the steel sheet during heating or immediately after heating in the heating procedure, by a camera using infrared rays,
Based on the surface temperature represented by the thermal image data acquired in the thermal image data acquisition procedure, an emissivity change amount Δε (x, y) is calculated based on Equation (1), and the change amount Δε (x, y) is calculated. defect detection method of steel sheet and having a detection procedure for detecting the presence or absence of at least defect based.
Figure 0005392179
鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出方法であって、
鋼板の表面を加熱装置により加熱する加熱手順と、
前記加熱手順において加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いたカメラにより取得する熱画像データ取得手順と、
前記熱画像データ取得手順において取得された熱画像データが表す表面温度から式(2)を基に放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値を算出し、前記算出した絶対値に基づいて欠陥の有無を判定する検出手順とを有することを特徴とする鋼板の欠陥検出方法。
Figure 0005392179
A steel sheet defect detection method for detecting surface defects and surface layer defects of a steel sheet,
A heating procedure for heating the surface of the steel sheet with a heating device;
Thermal image data acquisition procedure for acquiring thermal image data indicating the heat distribution of the surface area of the steel sheet during heating or immediately after heating in the heating procedure, by a camera using infrared rays,
Based on the surface temperature represented by the thermal image data acquired in the thermal image data acquisition procedure, the absolute value of the emissivity change amount Δε (x, y) is calculated based on the equation (2), and based on the calculated absolute value defect detection method of steel sheet and having a detection procedure for determining the presence or absence of a defect Te.
Figure 0005392179
鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出方法であって、
鋼板の表面を加熱装置により加熱する加熱手順と、
前記加熱手順において加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いたカメラにより取得する熱画像データ取得手順と、
前記熱画像データ取得手順において取得された熱画像データが表す表面温度から放射率の変化量を算出し、前記算出した放射率の変化量に基づいて少なくとも欠陥の有無を検出し、前記熱画像データ取得手順において取得された熱画像データが表す表面温度から式(3)を基に放射率の変化量Δε(x,y)の正負を算出し、前記算出した正負によってさらに欠陥のタイプを判定する検出手順とを有することを特徴とする鋼板の欠陥検出方法。
Figure 0005392179
A steel sheet defect detection method for detecting surface defects and surface layer defects of a steel sheet,
A heating procedure for heating the surface of the steel sheet with a heating device;
Thermal image data acquisition procedure for acquiring thermal image data indicating the heat distribution of the surface area of the steel sheet during heating or immediately after heating in the heating procedure, by a camera using infrared rays,
A change in emissivity is calculated from the surface temperature represented by the thermal image data acquired in the thermal image data acquisition procedure, and at least the presence or absence of a defect is detected based on the calculated change in emissivity, and the thermal image data The sign of the emissivity change amount Δε (x, y) is calculated from the surface temperature represented by the thermal image data acquired in the acquisition procedure based on the equation (3), and the defect type is further determined based on the calculated sign. A method for detecting a defect in a steel sheet, comprising: a detection procedure.
Figure 0005392179
前記熱画像データ取得手順においては、前記カメラにより表面領域の熱画像データを取得する際に、前記加熱装置により放射される熱エネルギーが前記カメラに入射しないように熱画像データを取得することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の鋼板の欠陥検出方法。 In the thermal image data acquisition procedure, when acquiring thermal image data of a surface region by the camera, the thermal image data is acquired so that thermal energy radiated by the heating device does not enter the camera. The steel sheet defect detection method according to any one of claims 1 to 3 . 鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出システムであって、
鋼板の表面を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置により加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いて取得するカメラと、
前記カメラにより取得された熱画像データが表す表面温度から式(4)を基に放射率の変化量Δε(x,y)を算出し、該変化量Δε(x,y)に基づいて少なくとも欠陥の有無を検出する検出装置とを有することを特徴とする鋼板の欠陥検出システム。
Figure 0005392179
A steel sheet defect detection system for detecting surface defects and surface layer defects of a steel sheet ,
A heating device for heating the surface of the steel sheet ;
A thermal image data indicating the heat distribution of the surface area in the steel sheet during heating or immediately after heating by the heating device, a camera that acquires infrared rays,
An emissivity change amount Δε (x, y) is calculated from the surface temperature represented by the thermal image data acquired by the camera based on the equation (4), and at least a defect is determined based on the change amount Δε (x, y). And a detection device for detecting the presence or absence of a steel sheet .
Figure 0005392179
鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出システムであって、
鋼板の表面を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置により加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いて取得するカメラと、
前記カメラにより取得された熱画像データが表す表面温度から式(5)を基に放射率の変化量Δε(x,y)の絶対値を算出し、前記算出した絶対値に基づいて欠陥の有無を判定する検出装置とを有することを特徴とする鋼板の欠陥検出システム。
Figure 0005392179
A steel sheet defect detection system for detecting surface defects and surface layer defects of a steel sheet,
A heating device for heating the surface of the steel sheet;
A thermal image data indicating the heat distribution of the surface area in the steel sheet during heating or immediately after heating by the heating device, a camera that acquires infrared rays,
The absolute value of the emissivity variation Δε (x, y) is calculated from the surface temperature represented by the thermal image data acquired by the camera based on the equation (5), and the presence or absence of a defect is determined based on the calculated absolute value. defect detection system of steel sheet characterized by having a determining detection device.
Figure 0005392179
鋼板の表面欠陥及び表層欠陥を検出する鋼板の欠陥検出システムであって、
鋼板の表面を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置により加熱中もしくは加熱した直後の前記鋼板における表面領域の熱分布を示す熱画像データを、赤外線を用いて取得するカメラと、
前記カメラにより取得された熱画像データが表す表面温度から放射率の変化量を算出し、前記算出した放射率の変化量に基づいて少なくとも欠陥の有無を検出し、前記カメラにより取得された熱画像データが表す表面温度から式(6)を基に放射率の変化量Δε(x,y)の正負を算出し、前記算出した正負によってさらに欠陥のタイプを判定することを特徴とする鋼板の欠陥検出システム。
Figure 0005392179
A steel sheet defect detection system for detecting surface defects and surface layer defects of a steel sheet,
A heating device for heating the surface of the steel sheet;
A thermal image data indicating the heat distribution of the surface area in the steel sheet during heating or immediately after heating by the heating device, a camera that acquires infrared rays,
The amount of change in emissivity is calculated from the surface temperature represented by the thermal image data acquired by the camera, and at least the presence or absence of a defect is detected based on the calculated amount of change in emissivity, and the thermal image acquired by the camera A defect in a steel sheet , characterized in that the sign of the emissivity change Δε (x, y) is calculated from the surface temperature represented by the data based on the equation (6), and the defect type is further determined by the calculated sign. Detection system.
Figure 0005392179
前記加熱装置より放射される熱エネルギーが前記カメラへ入射することを防止する入射防止手段をさらに有することを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の鋼板の欠陥検出システム。 The steel sheet defect detection system according to any one of claims 5 to 7 , further comprising incident prevention means for preventing thermal energy radiated from the heating device from entering the camera.
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