JP5862621B2 - Defect detection method and defect detection apparatus for steel plate end face - Google Patents
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Description
本発明は、移動している薄鋼板等の鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出方法及び欠陥検出装置に関する。 The present invention relates to a defect detection method and a defect detection apparatus for a steel sheet end face that detects minute defects generated on the end face in the width direction of a moving steel sheet such as a thin steel sheet.
一般に、薄鋼板には、圧延時や幅方向端部の剪断(トリミング)時に欠陥が発生する。薄鋼板に発生した欠陥を早期に発見して対策を講じることは、欠陥の流出による板破断のリスクを低減し、歩留を向上させる上で極めて重要である。このため、薄鋼板に発生した欠陥を検出する技術が数多く提案されている。具体的には、薄鋼板の表面に発生した欠陥を検出する技術として、CCDカメラやレーザ距離計を利用した表面検査装置が提案されている。また、薄鋼板の内部欠陥を検出する技術として、超音波探傷技術や渦流探傷技術が提案されている(特許文献1,2参照)。また、薄鋼板の割れや貫通穴等を検出する技術として、透過式画像処理技術や渦流式疵検出装置が提案されている(特許文献3,4参照)。
In general, defects occur in thin steel plates during rolling or shearing (trimming) at the end in the width direction. It is extremely important to detect defects occurring in thin steel sheets at an early stage and take measures to reduce the risk of sheet breakage due to outflow of defects and improve yield. For this reason, many techniques for detecting defects generated in a thin steel sheet have been proposed. Specifically, a surface inspection apparatus using a CCD camera or a laser distance meter has been proposed as a technique for detecting defects generated on the surface of a thin steel plate. Further, as a technique for detecting an internal defect of a thin steel plate, an ultrasonic flaw detection technique and an eddy current flaw detection technique have been proposed (see
これに対して、薄鋼板の端面に発生した微小欠陥は目視により検出されている。しかしながら、薄鋼板が高速で移動している場合、微小欠陥を目視で検出することは困難である。また、微小欠陥を検出可能にするために薄鋼板の移動速度を遅くした場合、薄鋼板の生産効率が低下する。一方、薄鋼板の端面の目視検査では、トリマー刃の交換時期を判断するために、トリマー刃によって剪断された端面の性状に基づいてトリマー刃の状態を判定することも行われている。具体的には、図7に示すように、薄鋼板Sの端面Pには鋭利に切られた平らな切断面P1と凹凸がある破断面P2とがあり、切断面P1に対する破断面P2の割合に基づいてトリマー刃の状態を判定している。しかしながら、薄鋼板の全長にわたって目視検査を行うことは困難であるため、トリマー刃を交換時期よりも早く交換する必要があり、補修費増加の要因になっている。 On the other hand, the micro defect which generate | occur | produced in the end surface of a thin steel plate is detected visually. However, when the thin steel plate is moving at high speed, it is difficult to visually detect a micro defect. Moreover, when the moving speed of a thin steel plate is made slow in order to be able to detect a micro defect, the production efficiency of a thin steel plate will fall. On the other hand, in the visual inspection of the end surface of the thin steel plate, the state of the trimmer blade is also determined based on the properties of the end surface sheared by the trimmer blade in order to determine the replacement time of the trimmer blade. Specifically, as shown in FIG. 7, the end surface P of the thin steel sheet S has a flat cut surface P1 that is sharply cut and a fractured surface P2 having irregularities, and the ratio of the fractured surface P2 to the cut surface P1. Is used to determine the state of the trimmer blade. However, since it is difficult to perform a visual inspection over the entire length of the thin steel plate, it is necessary to replace the trimmer blade earlier than the replacement time, which causes an increase in repair costs.
なお、このような問題を解決するために、目視検査ではなくカメラによって撮影された端面の画像を利用して微小欠陥の有無やトリマー刃の状態を判定することが考えられる。しかしながら、微小欠陥の有無を判定するための光学条件とトリマー刃の状態を判定するための光学条件とは異なる。このため、カメラを利用して検査を行う場合には、判定する内容に応じて照明の当て方や視野方向を変更する必要があり、一定の光学条件で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態を判定することはできない。また、カメラを複数設置することによって異なる光学条件を構築する場合には、設備費用が増加する。 In order to solve such a problem, it is conceivable to determine the presence / absence of a minute defect and the state of the trimmer blade using an end face image photographed by a camera instead of visual inspection. However, the optical conditions for determining the presence or absence of microdefects are different from the optical conditions for determining the state of the trimmer blade. For this reason, when inspecting using a camera, it is necessary to change the illumination method and field of view according to the contents to be judged, and the presence or absence of microdefects and the state of the trimmer blade under certain optical conditions It cannot be judged. Moreover, when constructing different optical conditions by installing a plurality of cameras, the equipment cost increases.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、1台の検査装置で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定可能な鋼板端面の欠陥検出方法及び欠陥検出装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to detect a defect on a steel sheet end face and a defect detection apparatus capable of determining the presence / absence of a micro defect and the state of a trimmer blade with a single inspection apparatus. Is to provide.
本発明に係る鋼板端面の欠陥検出方法は、移動している鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出方法であって、複数のストロボ照明を用いて、光学条件が互いに異なる複数の照明光を前記幅方向端面に交互に照射するステップと、前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影するステップと、撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定するステップと、を含むことを特徴とする。 A defect detection method for a steel sheet end face according to the present invention is a defect detection method for a steel sheet end face that detects minute defects generated on a width direction end face of a moving steel sheet, and a plurality of strobe illuminations are used and the optical conditions are Based on the step of alternately irradiating the end surface in the width direction with a plurality of different illumination lights, the step of capturing an image of the end surface in the width direction irradiated with the illumination light, and the captured image of the end surface in the width direction Determining the presence or absence of the minute defect and the state of the trimmer blade used when the widthwise end of the steel plate is sheared.
本発明に係る鋼板端面の欠陥検出装置は、移動している鋼板の幅方向端面に発生した微小欠陥を検出する鋼板端面の欠陥検出装置であって、互いに異なる光学条件で前記幅方向端面に照明光を照射する複数のストロボ照明と、前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置によって撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定する判定装置と、を備えることを特徴とする。 A steel plate end surface defect detection apparatus according to the present invention is a steel plate end surface defect detection device that detects micro defects generated on a moving steel plate in the width direction end surface, and illuminates the width direction end surface under different optical conditions. A plurality of strobe illuminations for irradiating light, an imaging device for capturing an image of the end surface in the width direction irradiated with the illumination light, and an image of the minute defect based on an image of the end surface in the width direction captured by the imaging device And a determination device that determines the presence and absence and the state of the trimmer blade used when the widthwise end of the steel plate is sheared.
本発明に係る鋼板端面の欠陥検出方法及び欠陥検出装置によれば、1台の検査装置で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定することができる。 According to the defect detection method and the defect detection apparatus for the steel sheet end face according to the present invention, it is possible to determine the presence / absence of a micro defect and the state of the trimmer blade with a single inspection apparatus.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である欠陥検査システムの構成及びその動作について説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of a defect inspection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔欠陥検出システムの構成〕
始めに、図1〜図5を参照して、本発明の一実施形態である欠陥検出システムの構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態である欠陥検出システムの構成を示すブロック図である。図2は、微小欠陥の有無を判定するためのストロボ照明の構成を示す模式図である。図3は、トリマー刃の状態を判定するためのストロボ照明の構成を示す模式図である。図4は、図1に示す位置合わせ機構の動作を説明するための図である。図5は、ハイスピードカメラの撮影タイミングとストロボ照明の点灯タイミングとを示すタイミングチャートである。
[Configuration of defect detection system]
First, the configuration of a defect detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a defect detection system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of strobe illumination for determining the presence or absence of a micro defect. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of strobe illumination for determining the state of the trimmer blade. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the alignment mechanism shown in FIG. FIG. 5 is a timing chart showing the shooting timing of the high-speed camera and the lighting timing of the strobe illumination.
図1に示すように、本発明の一実施形態である欠陥検出システム1は、ハイスピードカメラ2、ストロボ照明3a,3b、位置検出装置4、位置合わせ制御装置5、位置合わせ機構6、トリガー演算装置7、照明コントローラ8、カメラコントローラ9、及び上位監視装置10を備えている。
As shown in FIG. 1, a
ハイスピードカメラ2は、1秒間に30フレームを超えるフレームを連続撮影可能な撮像装置によって構成され、薄鋼板の端面を正面から撮影できるように薄鋼板の端面に正対配置されている。ハイスピードカメラ2は、カメラコントローラ9の制御に従って薄鋼板の端面の画像を撮影し、撮影された端面の画像データをカメラコントローラ9に送信する。
The high-
ストロボ照明3a,3bは、薄鋼板の端面に照明光を照射する照明装置によって構成され、それぞれ微小欠陥の有無を判定するための光学条件及びトリマー刃の状態を判定するための光学条件に合わせて構成、配置されている。具体的には、図2に示すように、ストロボ照明3aは、薄鋼板Sの端面Pに発生した微小欠陥D(図7参照)を明瞭に撮影できる光量及び角度で端面Pに照明光を照射するように構成、配置されている。また、図3に示すように、ストロボ照明3bは、トリマー刃による薄鋼板Sの剪断面形状(図7に示される切断面P1と破断面P2との割合)を明瞭に撮影できる光量及び角度で照明光を端面Pに照射するように構成、設置されている。なお、微小欠陥の種類によって必要な光学条件が異なる場合には、微小欠陥の種類に応じてストロボ照明3aの数を増やしてもよい。
The
位置検出装置4は、薄鋼板の移動に伴う薄鋼板の端面位置の変化を検出する装置である。位置検出装置4は、検出された薄鋼板の端面位置に関する情報を位置合わせ制御装置5に入力する。 The position detection device 4 is a device that detects a change in the position of the end surface of the thin steel plate accompanying the movement of the thin steel plate. The position detection device 4 inputs information on the detected end surface position of the thin steel plate to the alignment control device 5.
位置合わせ制御装置5は、図4に示すように、位置検出装置4から入力された薄鋼板の端面位置に基づいて、薄鋼板の端面とハイスピードカメラ2及びストロボ照明3a,3bとの位置関係が一定に保たれるように位置合わせ機構6を駆動することによってハイスピードカメラ2及びストロボ照明3a,3bの位置を制御する。薄鋼板の端面の位置移動に対してハイスピードカメラ2及びストロボ照明3a,3bの位置合わせを実行することにより、検査環境の変動を抑え、微小欠陥の有無やトリマー刃の状態を安定的に判定することができる。
As shown in FIG. 4, the alignment control device 5 is based on the position of the end surface of the thin steel plate input from the position detection device 4, and the positional relationship between the end surface of the thin steel plate and the high-
トリガー演算装置7は、薄鋼板の移動速度を示すラインパルス信号及びハイスピードカメラ2の有効視野に基づいて薄鋼板の端面の画像を薄鋼板の全長にわたって連続的に撮影するようにストロボ照明3a,3bの点灯指令及びハイスピードカメラ2の撮像トリガー信号をそれぞれ照明コントローラ8及びカメラコントローラ9に入力する。
The trigger arithmetic unit 7 is configured to
照明コントローラ8は、ストロボ照明3aの点灯を指示する照明点灯指令(A)及びストロボ照明3bの点灯を指示する照明点灯指令(B)がトリガー演算装置7から入力されたタイミングでストロボ照明3a又はストロボ照明3bを点灯する。
The illumination controller 8 sends the illumination lighting command (A) for instructing the lighting of the
カメラコントローラ9は、撮像トリガー信号がトリガー演算装置7から入力されたタイミングでハイスピードカメラ2を制御することによって薄鋼板端面の画像を撮影する。また、カメラコントローラ9は、撮影された端面の画像データを用いて微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定し、判定結果を検査情報として上位監視装置10に送信する。
The
本実施形態では、図5に示すように、撮像トリガー信号の入力タイミングと照明点灯指令(A),(B)の入力タイミングとは同期している。これにより、ストロボ照明3a又はストロボ照明3bから照明光が薄鋼板の端面に照射されているタイミングで薄鋼板端面の画像を撮影し、微小欠陥の有無を判定するための撮影Aとトリマー刃の状態を判定するための撮影Bとを交互に行うことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the input timing of the imaging trigger signal and the input timing of the illumination lighting commands (A) and (B) are synchronized. Thereby, an image of the end face of the thin steel plate is taken at the timing when the illumination light is irradiated on the end face of the thin steel plate from the
このような構成を有する欠陥検出システム1は、以下に示す欠陥検出処理を実行することによって1台のハイスピードカメラ2で微小欠陥の有無と薄鋼板の端部を切断する際に用いられたトリマー刃の状態とを判定する。以下、図6に示すフローチャートを参照して、欠陥検出処理を実行する際の欠陥検出システム1の動作について説明する。
The
〔欠陥検出処理〕
図6は、本発明の一実施形態である欠陥検出処理の流れを示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは、トリガー演算装置7にラインパルス信号が入力されたタイミングで開始となり、欠陥検出処理はステップS1の処理に進む。欠陥検出処理は、トリガー演算装置7にラインパルス信号が入力されている間、繰り返し実行される。
[Defect detection processing]
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of defect detection processing according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 6 starts at the timing when the line pulse signal is input to the trigger computing device 7, and the defect detection process proceeds to the process of step S1. The defect detection process is repeatedly executed while the line pulse signal is input to the trigger calculation device 7.
ステップS1の処理では、カメラコントローラ9が、トリガー演算装置7から撮像トリガー信号が入力されたタイミングでハイスピードカメラ2を制御することによって薄鋼板端面の画像を撮影する。これにより、ステップS1の処理は完了し、欠陥検出処理はステップS2の処理に進む。
In the process of step S1, the
ステップS2の処理では、カメラコントローラ9が、画像の撮影タイミングに基づいてハイスピードカメラ2から送信された鋼板端面の画像が微小欠陥の有無又はトリマー刃の状態のどちらを判定するために撮影された画像であるのかを判定する。判定の結果、微小欠陥の有無を判定するために撮影された画像である場合(図5に示す撮影A)、カメラコントローラ9は欠陥検出処理をステップS3の処理に進める。一方、トリマー刃の状態を判定するための画像である場合には(図5に示す撮影B)、カメラコントローラ9は欠陥検出処理をステップS7の処理に進める。
In step S2, the
ステップS3の処理では、カメラコントローラ9が、2値化処理等の公知の画像処理技術を利用して画像が撮影された鋼板端面の領域内に微小欠陥があるか否かを判定する欠陥判定処理を実行する。これにより、ステップS3の処理は完了し、欠陥検出処理はステップS4の処理に進む。
In the process of step S3, the
ステップS4の処理では、カメラコントローラ9が、ステップS3の処理結果に基づいて画像が撮影された鋼板端面の領域内に微小欠陥があるか否かを判定する。判定の結果、微小欠陥がない場合、カメラコントローラ9は一連の欠陥検出処理を終了する。一方、微小欠陥がある場合には、カメラコントローラ9は欠陥検出処理をステップS5の処理に進める。
In the process of step S4, the
ステップS5の処理では、カメラコントローラ9が、過去の欠陥検出処理の結果に基づいて、微小欠陥が薄鋼板の長さ方向にわたって周期的(例えば所定撮影回数毎等)に発生しているか否かを判別する。判別の結果、微小欠陥が周期的に発生していない場合、カメラコントローラ9は一連の欠陥検出処理を終了する。一方、微小欠陥が周期的に発生している場合には、カメラコントローラ9は欠陥検出処理をステップS6の処理に進む。
In the process of step S5, the
ステップS6の処理では、カメラコントローラ9が、微小欠陥の画像や発生位置に関する情報を欠陥情報として上位監視装置10に出力する。以後、オペレータは、出力された欠陥情報に基づいて微小欠陥を無くすための対策を講じる。これにより、ステップS6の処理は完了し、一連の欠陥検出処理は終了する。
In the process of step S <b> 6, the
ステップS7の処理では、カメラコントローラ9が、撮影画像中の切断面P1の面積に対する破断面P2の面積の割合を算出し、算出された割合に基づいてトリマー刃の交換周期(交換タイミング)を判定するトリマー刃判定処理を実行する。これにより、ステップS7の処理は完了し、欠陥検出処理はステップS8の処理に進む。
In the process of step S7, the
ステップS8の処理では、カメラコントローラ9が、ステップS7の処理結果に基づいてトリマー刃の交換周期であるか否かを判定する。判定の結果、トリマー刃の交換周期でない場合、カメラコントローラ9は一連の欠陥検出処理を終了する。一方、トリマー刃の交換周期である場合には、カメラコントローラ9は欠陥検出処理をステップS9の処理に進める。
In the process of step S8, the
ステップS9の処理では、カメラコントローラ9が、トリマー刃の交換を促す交換周期情報を上位監視装置10に出力する。以後、オペレータは、出力された交換周期情報に基づいてトリマー刃を交換する。これにより、ステップS9の処理は完了し、一連の欠陥検出処理は終了する。
In the process of step S <b> 9, the
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である欠陥検出処理では、ストロボ照明3a,3bを用いて光学条件が互いに異なる照明光を幅方向端面に交互に照射し、照明光が照射された幅方向端面の画像を撮影し、撮影された幅方向端面の画像に基づいて微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定するので、1台の検査装置で微小欠陥の有無とトリマー刃の状態とを判定することができる。また、検査を行うために薄鋼板の移動速度を遅くする必要がないので薄鋼板の生産効率を改善することができる。また、薄鋼板の全長にわたってトリマー刃の状態を判定できるので、トリマー刃を適切な時期に交換することによって補修費を削減することができる。
As is apparent from the above description, in the defect detection processing according to an embodiment of the present invention, illumination light having different optical conditions is alternately irradiated on the end faces in the width direction using the
熱間圧延後の厚さ2mmの薄鋼板を焼鈍した後、薄鋼板の幅方向端部をトリマー刃によって剪断し、剪断後の幅方向端部を本発明の欠陥検出装置で検査した。欠陥検出装置の2台のストロボ照明のうち、一方のストロボ照明は端部に発生した微小欠陥を判定しやすい角度に設置し、他方のストロボ照明はトリマー刃による剪断面形状(切断面と剪断面の割合)が的確に判定できる角度に設置した。そして、2台のストロボ照明を交互に点灯しながら1台のカメラで端面の画像を撮影し、得られた画像から微小欠陥の有無や剪断面形状を判定した。 After annealing the thin steel plate having a thickness of 2 mm after hot rolling, the end in the width direction of the thin steel plate was sheared with a trimmer blade, and the end in the width direction after shearing was inspected with the defect detection apparatus of the present invention. Of the two strobe lights of the defect detection device, one strobe light is installed at an angle that makes it easy to detect minute defects generated at the end, and the other strobe light is a shear surface shape (cut surface and shear surface) by a trimmer blade. The ratio is set at an angle that can be accurately determined. Then, an image of the end face was taken with one camera while the two strobe lights were alternately turned on, and the presence or absence of micro defects and the shape of the shear plane were determined from the obtained images.
この結果、薄鋼板の移動速度を減速することなく微小欠陥の有無や剪断面形状を判定することができた。検査のための減速を抑止することによる能率改善効果としては、例えば薄鋼板の移動速度を3m/sから1m/sに90sec/h減速した場合、1.67%の能率改善を得ることができた。また、機器費としては、通常カメラが2台必要なところ1台のカメラで済むため、機器費用を削減することができた。また、剪断面形状を連続的に把握することによって、摩耗による使用限界に近いところでトリマー刃を交換することができるので、補修費を削減する効果も得ることができた。 As a result, it was possible to determine the presence or absence of minute defects and the shape of the sheared surface without reducing the moving speed of the thin steel plate. As an efficiency improvement effect by suppressing deceleration for inspection, for example, when the moving speed of a thin steel plate is reduced from 3 m / s to 1 m / s by 90 sec / h, an efficiency improvement of 1.67% can be obtained. It was. In addition, the equipment cost can be reduced because only one camera is required where two cameras are usually required. In addition, by continuously grasping the shape of the shear plane, the trimmer blade can be replaced at a position near the use limit due to wear, so that the effect of reducing the repair cost could be obtained.
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 The embodiment to which the invention made by the present inventors is applied has been described above, but the present invention is not limited by the description and the drawings that constitute a part of the disclosure of the present invention. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
1 欠陥検出システム
2 ハイスピードカメラ
3a,3b ストロボ照明
4 位置検出装置
5 位置合わせ制御装置
6 位置合わせ機構
7 トリガー演算装置
8 照明コントローラ
9 カメラコントローラ
10 上位監視装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
複数のストロボ照明を用いて、光学条件が互いに異なる複数の照明光を前記幅方向端面に交互に照射するステップと、
前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影するステップと、
撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定するステップと、
を含むことを特徴とする鋼板端面の欠陥検出方法。 A defect detection method for a steel plate end face that detects micro defects generated on the width direction end face of the moving steel plate,
Using a plurality of strobe lights, alternately irradiating the end surface in the width direction with a plurality of illumination lights having different optical conditions; and
Capturing an image of the widthwise end face irradiated with the illumination light;
Determining the presence or absence of the micro defect and the state of the trimmer blade used when shearing the width direction end of the steel sheet based on the image of the imaged end surface in the width direction;
A method for detecting a defect on an end face of a steel sheet, comprising:
互いに異なる光学条件で前記幅方向端面に照明光を照射する複数のストロボ照明と、
前記照明光が照射された前記幅方向端面の画像を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置によって撮影された前記幅方向端面の画像に基づいて前記微小欠陥の有無と鋼板の幅方向端部を剪断した際に用いたトリマー刃の状態とを判定する判定装置と、
を備えることを特徴とする鋼板端面の欠陥検出装置。 A defect detection device for a steel plate end face that detects micro defects generated on the width direction end face of the moving steel plate,
A plurality of strobe lights that illuminate the widthwise end face with different optical conditions; and
An imaging device that captures an image of the end surface in the width direction irradiated with the illumination light;
A determination device that determines the presence or absence of the micro defect and the state of the trimmer blade used when shearing the width direction end of the steel sheet based on the image of the width direction end surface imaged by the imaging device;
A defect detection apparatus for a steel plate end face, comprising:
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