JPH09159650A - 丸棒鋼の表面疵検査方法および装置 - Google Patents

丸棒鋼の表面疵検査方法および装置

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JPH09159650A
JPH09159650A JP7319297A JP31929795A JPH09159650A JP H09159650 A JPH09159650 A JP H09159650A JP 7319297 A JP7319297 A JP 7319297A JP 31929795 A JP31929795 A JP 31929795A JP H09159650 A JPH09159650 A JP H09159650A
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steel
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round
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JP7319297A
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Kazutomi Tomita
一臣 富田
Masamichi Mizuno
正道 水野
Atsushi Otobe
厚志 乙部
Junichi Fujisawa
淳一 藤沢
Mitsuo Yoshida
三男 吉田
Koki Tajima
広喜 田島
Mitsutoshi Kubo
三敏 久保
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Nippon Steel Corp
Nittetsu Hokkaido Control Systems Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nittetsu Hokkaido Control Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 丸棒鋼の表面疵検査にあたり、長尺鋼材を対
象とする場合でも、設備コストの増大を招くことなく、
しかも高感度かつ高精度の疵検出を行う。 【解決手段】 丸棒鋼を軸通電により磁化して、表面疵
による磁粉模様を形成し、該棒鋼の長手方向と平行に、
紫外線スポットレーザをスキャニング照射して疵部分を
励起発光させ、該棒鋼の長手方向と平行に配置した光導
棒で励起発光光を受光し、該光導棒の端部に設置した光
電子増倍管にて信号検出する方法。また、丸棒鋼の表面
疵の磁粉模様形成を行う軸通電方式の磁粉探傷装置と、
紫外線スポットレーザを該棒鋼の長手方向と平行にスキ
ャニング照射する紫外線レーザ照射装置と、該棒鋼の長
手方向と平行に配置した光導棒と、該光導棒の端部に設
置した光電子増倍管とを有してなる装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、丸棒鋼の表面疵を
自動的に検査する方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】丸棒鋼の表面疵自動検査方式として、軸
通電方式の磁粉探傷法が一般に行われている。すなわ
ち、丸棒鋼に直接電流を流し、該鋼の周方向に磁束を発
生させて丸棒鋼表面を磁化し、疵部分で発生する漏洩磁
束に蛍光磁粉を付着させて疵出しを行い、ついで、該鋼
表面に紫外線を照射して、付着した蛍光磁粉を励起発光
させ、これをカメラで撮像し、2値化やノイズ除去等の
画像処理により疵部を抽出する方法である。励起発光さ
せる紫外線は、波長325nm近傍のもの、励起発光光の
波長は550〜600nmのものが採用されている。
【0003】具体例を示すと、図4のように、丸棒鋼1
を接触式の電極2で磁化電源22と接続して通電するこ
とで、丸棒鋼1の周方向に磁束を形成し、磁粉液散布装
置21で磁粉液を散布する。すると、主に丸棒鋼1の長
手方向に延びる表面疵に発生した漏洩磁束に、磁粉が集
積する。そして、図5に示すように、磁粉模様の形成さ
れた丸棒鋼1を回転させつつ、紫外線照射装置23で紫
外線を照射し、カメラ装置24で撮像し、図示しない画
像処理装置で疵認識を行っていた。
【0004】また、特開平6−201655号公報に
は、高速全断面探傷を可能とする磁気光学探傷方法およ
びその装置が開示され、図6に示すように、丸棒鋼1を
磁化器25で交流磁化して磁気飽和状態とし、疵部で生
じる漏洩磁束を光学的手段で検出する例が示されてい
る。検出手段としては、丸棒鋼1の近傍に磁気光学素子
列26が、丸棒鋼1と平行に配設してあり、レーザ発生
装置3から発したレーザ光をスキャナ4で、磁気光学素
子列26の長さ方向に走査して、その反射光を検光子2
7および光導棒5を経て光検出器28aにより検出し、
増幅器31へ入力する。
【0005】一方、磁気光学素子列26への光走査域を
少し外れた位置に光検出器28bが設置してあり、該検
出器28bで、スキャナ4による走査の終了または開始
タイミングを検出し、移相器29により交流電源30お
よびゲート回路32へ送り、増幅器31からの信号と同
期させて、モニタ33に探傷信号を表示する構成になっ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】棒状鋼材の品質管理
は、産業構造の高度化に伴い、より厳格化されつつあ
る。一方、生産設備についても、高能率化および省力化
の要求が益々高まっており、近年、表面疵検査装置の性
能および機能は、著しい改善が図られてきている。上記
の従来例はその例であるが、まだ解決すべき課題が残さ
れている。
【0007】図4および図5の例では、所要の検査精度
を維持するためには、カメラ装置24の分解能を所定値
以上に確保する必要があり、長尺の鋼材、例えば長さ6
m程度の棒鋼を対象としたとき、カメラ装置24の台数
が、画像処理装置の台数とともに極めて多くならざるを
えない。例えば、深さ0.1mm程度の疵を通常のエリア
カメラで検出しようとすれば、カメラ分解能は、1画素
あたり0.5mm程度が必要となる。通常のカメラ画素
は、512画素×512画素程度であることから、少な
くとも23〜24台のエリアカメラが必要となり、さら
に、各カメラ毎に画像処理装置が必要である。すなわ
ち、図4および図5の例は、多数台のカメラ装置および
画像処理装置による設備コストの増大、各カメラ装置間
の特性のばらつきを補正するための複雑な信号処理シス
テムの設置、多数台にわたるカメラ装置の保全等の問題
を抱えている。
【0008】また、図6に示す特開平6−201655
号公報の例は、磁化器25で外部磁場を加えながら、か
つ丸棒鋼1を回転させながら疵部で生じる漏洩磁束を光
学的手段で検査するものであるため、磁化と検査を同時
に行う必要があるが、全長全周にわたり検査する方法
は、材料をスパイラル搬送する方法、若しくは同検査装
置を回転させて材料を直接搬送する方法しかない。とこ
ろが、外部磁界で磁化する方式で検査性能を確保するに
は、磁束を丸棒鋼1の表面の周方向に平行に分布させ、
磁場の均一化を図ることが重要である。
【0009】このため、丸棒鋼1のサイズに応じて、磁
化器25の磁極形状を変更したり、丸棒鋼1との距離一
定化のため励磁コイルの高さを調整したりする必要があ
り、実用上困難な課題を有している。また、外部磁界方
式において、磁束を丸棒鋼1表面の周方向に平行に分布
させようとすると、丸棒鋼1表面に垂直に入る磁場が、
物理的に形成されてしまい、S/Nの高い疵模様が得ら
れないという問題がある。
【0010】本発明は、丸棒鋼の表面疵検査にあたり、
長尺鋼材を対象とする場合でも、設備コストの増大を招
くことなく、しかも高感度かつ高精度の疵検出を行うこ
とのできる方法および装置を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、丸棒鋼を軸通電により磁化して、表面疵に
よる磁粉模様を形成し、該棒鋼の長手方向と平行に、紫
外線スポットレーザをスキャニング照射して疵部分を励
起発光させ、該棒鋼の長手方向と平行に配置した光導棒
で励起発光光を受光し、該光導棒の端部に設置した光電
子増倍管にて信号検出することを特徴とする丸棒鋼の表
面疵検査方法である。
【0012】また本発明は、丸棒鋼の表面疵の磁粉模様
形成を行う軸通電方式の磁粉探傷装置と、紫外線スポッ
トレーザを該棒鋼の長手方向と平行にスキャニング照射
する紫外線レーザ照射装置と、該棒鋼の長手方向と平行
に配置した光導棒と、該光導棒の端部に設置した光電子
増倍管とを有してなることを特徴とする丸棒鋼の表面疵
検査装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明法は、疵部で生じる漏洩磁
束を光学的手段で検査するのではなく、まず、丸棒鋼を
軸通電により磁化して、表面疵による磁粉模様を形成す
る。軸通電は、丸棒鋼の両端に電極を接触させて行うこ
とができ、磁粉の付着は、丸棒鋼に磁粉液を散布し、あ
るいは丸棒鋼を磁粉液に浸漬して行うことができる。こ
の場合、丸棒鋼を通電磁化しつつ、磁粉液を散布あるい
は磁粉液に浸漬してもよく、あるいは、磁粉液に浸漬し
たのち、通電磁化してもよい。
【0014】ついで、図1に例示するように、磁粉模様
の形成された丸棒鋼1を周方向に回転させつつ、レーザ
発生装置3から発した紫外線スポットレーザを、スキャ
ナ4により丸棒鋼1の長手方向と平行にスキャニング線
状照射し、線状の紫外線照射エリアのみを励起発光させ
る。スキャニングは、ポリゴンミラー9を回転させ、2
000〜3000スキャン/secの高速スキャンで行
うことができ、紫外線レーザの波長は325nm、励起発
光光の波長は500〜600nmのものを採用することが
できる。
【0015】この励起発光光を、丸棒鋼1の長手方向と
平行に配置した光導棒5で受光し、光導棒5の端部に設
置した光電子増倍管6にて信号検出する。光電子増倍管
6は、図示のように光導棒5の両端に設ける他、片端に
設けてあってもよい。疵部には磁粉模様が形成されてい
て、励起発光の光強度が高く、疵部以外での励起発光の
光強度は低いので、光強度を信号処理することで疵部の
検出が可能となる。検出した信号は、コントローラ7に
入力し、スキャナ4および丸棒鋼1の回転機構(図示せ
ず)と同期させて、各丸棒鋼1毎の疵マップを作成し、
表示器8に表示し、あるいは記録することができる。
【0016】また本発明装置は、軸通電方式の磁粉探傷
装置として、丸棒鋼に接触させる電極とそれに接続する
電源、磁粉液槽あるいは磁粉液散布装置、および丸棒鋼
の搬送装置を有し、さらに、紫外線レーザ照射装置とし
て、図1に示すような紫外線スポットレーザの発生装置
1およびスキャナ4を有し、丸棒鋼の長手方向と平行に
配置した光導棒5、該光導棒5の端部に設置した光電子
増倍管6を有して構成される。
【0017】このような本発明法および装置において、
光導棒5の長さは、最大3〜4mまで長くすることがで
きるので、検査対象の丸棒鋼1が6〜8mの長尺材であ
っても、2セットの光学系で全長全周にわたる疵検査を
行うことができる。そして、軸通電方式で丸棒鋼を磁化
するので、該棒鋼の全周にわたって一様な磁場が形成さ
れ、外部磁界方式の場合のような垂直磁場による問題が
生じず、高感度かつ高精度の疵検出を高速で行うことが
できる。
【0018】
【実施例】図2に示す本発明装置により、丸棒鋼1の表
面疵自動検査を行った。図2は、丸棒鋼1の端面側から
みた図である。丸棒鋼1aが受台11aの上に載置さ
れ、クレーン10により右方向に搬送されて自動検査さ
れる。まず、クレーンアーム16aで磁粉液槽12上に
搬送し(丸棒鋼1b)、電極2aを接触させ、図示しな
い電源により通電磁化しつつ、磁粉液に浸漬し、引き上
げて疵模様を形成し、受台11bに載置した。ついで、
クレーンアーム16bにより水槽13上に搬送し(丸棒
鋼1c)、電極2bで通電磁化しながら水に浸漬し、疵
以外の部分の付着磁粉を洗い落し、受台11cに載置し
た。
【0019】そして、ウォーキングビーム14で回転装
置17上に搬送し(丸棒鋼1d)、丸棒鋼1dを回転さ
せつつ、紫外線スポットレーザをスキャニング照射し
た。レーザは、レーザ発生装置3から波長325nmのス
ポットレーザを発生させ、スキャナ4により、図1のよ
うに、ポリゴンミラー9を回転させて、2000スキャ
ン/secで高速スキャニングし、丸棒鋼1dの長手方
向に線状照射した。
【0020】丸棒鋼1dは、線状照射した部分だけで、
磁粉と反応する励起発光現象が起こり、磁粉が多く付着
した部分の発光強度が大となる。この励起発光による波
長550〜600nmの光を、丸棒鋼1と平行に配設した
光導棒5で集光し、光電子増倍管6で信号検出した。信
号は、疵部信号Sと疵部以外の信号Nの比S/Nとして
検出し、図1に示すようにコントローラ7に入力し、ス
キャナ4および丸棒鋼1の回転機構と同期させて、各丸
棒鋼1毎の疵マップを作成し、表示器8に表示した。検
査の終了した丸棒鋼1dは、搬出ローラ15で次工程に
送り、検査結果の疵マップに応じて自動疵取りを行っ
た。
【0021】このような本発明の実施例において、高感
度かつ高精度の疵検出を行うことができた。すなわち、
疵深さとS/N比の関係を示すと、図3のように、軸通
電方式で磁化した本発明例(破線)は、外部磁界方式で
磁化した比較例(実線)に対して非常に高い値を示し
た。なお、光導棒5としては、長さ3mのものを採用し
て3本直列に配設し、各光導棒5に、図1に示すような
レーザ光学系とコントローラおよび表示器を設けた。こ
の装置により、長さ約9mまでの長尺丸棒鋼の表面疵自
動検査が行える。
【0022】
【発明の効果】本発明法および装置は、丸棒鋼の表面疵
検査を行うにあたり、従来行われている軸通電方式の磁
粉探傷法に、紫外線スポットレーザと光導棒による検出
端を組み合わせて構成したものであり、カメラ装置等を
適用しないため、設備コストを大幅に低減させることが
可能となり、疵検出性能においても、極めて高感度かつ
高精度の疵検出が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法および装置の説明図である。
【図2】本発明の実施例を示す説明図である。
【図3】本発明の実施例における効果を示すグラフであ
る。
【図4】従来装置の例を示す説明図である。
【図5】従来装置の例を示す説明図である。
【図6】従来装置の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1…丸棒鋼 2…電極 3…レーザ発生装置 4…スキャナ 5…光導棒 6…光電子増倍管 7…コントローラ 8…表示器 9…ポリゴンミラー 10…クレーン 11…受台 12…磁粉液槽 13…水槽 14…ウォーキングビーム 15…搬出ローラ 16…クレーンアーム 17…回転装置 21…磁粉液散布装置 22…磁化電源 23…紫外線照射装置 24…カメラ装置 25…磁化器 26…磁気光学素子列 27…検光子 28…光検出器 29…移相器 30…交流電源 31…増幅器 32…ゲート回路 33…モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 乙部 厚志 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式 会社室蘭製鐵所内 (72)発明者 藤沢 淳一 北海道室蘭市仲町12番地 ニッテツ北海道 制御システム株式会社内 (72)発明者 吉田 三男 北海道室蘭市仲町12番地 ニッテツ北海道 制御システム株式会社内 (72)発明者 田島 広喜 北海道室蘭市仲町12番地 ニッテツ北海道 制御システム株式会社内 (72)発明者 久保 三敏 北海道室蘭市仲町12番地 ニッテツ北海道 制御システム株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 丸棒鋼を軸通電により磁化して、表面疵
    による磁粉模様を形成し、該棒鋼の長手方向と平行に、
    紫外線スポットレーザをスキャニング照射して疵部分を
    励起発光させ、該棒鋼の長手方向と平行に配置した光導
    棒で励起発光光を受光し、該光導棒の端部に設置した光
    電子増倍管にて信号検出することを特徴とする丸棒鋼の
    表面疵検査方法。
  2. 【請求項2】 丸棒鋼の表面疵の磁粉模様形成を行う軸
    通電方式の磁粉探傷装置と、紫外線スポットレーザを該
    棒鋼の長手方向と平行にスキャニング照射する紫外線レ
    ーザ照射装置と、該棒鋼の長手方向と平行に配置した光
    導棒と、該光導棒の端部に設置した光電子増倍管とを有
    してなることを特徴とする丸棒鋼の表面疵検査装置。
JP7319297A 1995-12-07 1995-12-07 丸棒鋼の表面疵検査方法および装置 Pending JPH09159650A (ja)

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