JPS58204351A - 金属物体表面探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属物体表面探傷方法に係り、特に、連続鋳
造スラブ等の走行中の＾濃鋼材の表面欠陥をオンライン
で検出する際に用いるのに好適な、走行中の被検体の表
面に外部から光を照射し、被検体表面による反射光を受
光して、被検体の表面欠陥を検出するようにした金属物
体表面探傷方法の改良に関する。

搬送ラインを走行中の被検体の表面に外部から光を照射
し、被検体表面による反射光を受光して、被検体の表面
欠陥を検出するようにした光学的表面探傷方法が知られ
ている。この光学的表面深傷方Ｆｋは、例えば第１図に
示す如く、被検体１０の走行ライン上方の、被検体直上
方向に配置した投光！１１２から被検体１０表面に扇状
の外部光或いは飛点走査される外部光を照射し、同じく
被検体走行ラインの被検体直上方向に配置した受光器１
４により受光される反射光の諸物埋置の変化（光量変化
又は回折パターン等）から、被検体１０の表面欠陥を検
出するものである。例えば、前記投光器１２としてレー
ザ光源を用いた場合には、スポット状の光点を飛点走査
方式で被検体１０の暢り向に走査し、被検体１０からの
反射光を光電子増倍管やシリ」ンノ第１・セル等からな
る受光器１４で受光しく、各点の光鰻変化から、欠陥部
の幅り向位置を検出づる。又、前記投光器１２として白
色光の棒状光源を用いた場合には、被検体１０からの反
射光を、−次元イメージセン９からなる受光器１４ぐ飛
点走査方式により一点く一１１１本）すつ触に受光する
。

このような光学的表面探傷方法によれば、走行中の被検
体１０の表面欠陥を非接触でオンライン測定できるとい
う特徴を有するが、従来は、雑音信号を欠陥＠号と誤認
し、誤検出の頓度が轟く、実用上の障害となっていた。

又、被検体１０として、例えば冷間圧延鋼板等の常温被
検体が主として対象とされており、連続鋳造スラブ等の
ような＾温材の表面探傷にそのまま用いることは、耐熱
性等の点で問題かあった。史に、回転ミラ一部等、崇雑
な機構を有し、装置全体の耐熱対策及び調整が非常に繁
雑であった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、走行中の被検体の表面欠陥を、＾いＳ　／　Ｎ　Ｉ
ｔぐ精度良く検出することができる金属物体表面探傷方
法を提供することを目的とする。

本発明は、走行中の被検体の表面に外部から光を照射し
、被検体表面による反射光を受光しで、被検体の表面欠
陥を検出するようにした金属物体表面探傷方法において
、被検体走行ライン上方の、被検体走行方向前方又は後
方に配置した投光器から、被検体表面と照射光入射方向
とのなす角度が３５度〜７５度となるように被検体表面
に外部光を照射し、被検体走行ラインの投光器と反対側
に配置した受光器により受光される正反射光の変化から
、被検体の表面欠陥を検出ケるようにして、前記目的を
達成したもの□である。

又、前記投光器から照射される外部光を、所定−光面を
有する光とし、及び／或いは、前記受光器で、正反射光
の所定−光成分を受光するようにして、Ｓ、′’Ｎ比を
格段に高めたものである。

以Ｆ本光明の原理を説明４る。

本発明は、萌出第１図に示したような、投光器１２によ
り走（」中の被検体１ｏのｔＲ而に外部がら光をＰＭ躬
し、被検体１０の表面による反射光を受光器′１４によ
り受光しく、被検体１０ｔ７Ｊｆｉ面欠陥＋：検出づる
ようにした表面探傷７）仏におい（、発明省等が、投光
器１２による照射光入射り向と、支光器］４による反射
光受光り向とを柚々変λて最適な位置関係に）い（実験
し１５結果に基ついでなされＩこもの（ある。

即ち、投光器１２を、被検体走行ライン上方の、被検体
走行方向前１」に配置し、被検体表面と照射光入射り向
とのな４角度θ１を変化させて、被検体走行フィン１万
の投光器１２と反対側の、被検体表面と反射光受光り向
とのなす角度が前記角度θ１と等しい正反射光受光位置
に配置した受光器１４により正反射光を受光し、これか
ら被検体１０の表面欠陥を検出しｋどころ、欠陥信号の
ＳＸＮ比は、第２図に小４如くどな〕だ。図がら明らか
な如く、角度θ１が３５度〜７５度の範囲内にある場合
には、欠陥信号のＳ／Ｎ比が、実用上欠陥信号を弁別し
得る水準であるＳ　／　Ｎ比２．０以上となり、精度の
＾い欠陥検出が可能である。

尚、前記角度θ１をあまり小さくすると、投光１１２と
受光１１４との距離が大きくなるので、実操業ライン上
における膜質条件としては不利である。一方、角度θ１
が大であるほど、被検体１０の上′下動の影響は受けに
、くなるものの、投光器１２と受光１１４が接触する恐
れがある。従って、上述の如き、３５度〜７５ｒｘの範
囲内が好ましく、特に、実用上は、４５１１〜７５度の
範囲がより有効である。

又、前記のような角度範囲において、偏光条件を適正に
設定した場合、欠陥信号のＳ／Ｎ比は、更に向上した。

即ち、前記投光器１２により照射される照射光を直線偏
光とし、その偏光面を調整しＣ１被検体１０表面上の棒
状（帯状）視野の長辺に平行、即ち、被検体１０の幅方
向に平行な偏光面を持つ外部光とし、被検体１０からの
反射光を受光する際に、やはり該偏光面の光のみを受光
器１４に入力するようにしたところ、角度θ１が４５度
の場合、縦割れによる正反射光の変化状態は、第３図（
Ｂ）に示す如くとなり、同じく第３図＜Ａ）に示す、−
光条件を設定しなかった場合に比べて、Ｓ／Ｎ比が格段
に向上した。第３図（△＞、（Ｂ）において、ビークＡ
が欠陥信号である。尚、偏光条件は、前記例に限定され
ず、例えば、照射光の偏光面を、被検体１０表面上の棒
状（帯状）ｐＡ野の短辺に平行、即ち、？＆慣体１０の
長手方向に平行なものとし、前記偏光面と直交する散乱
偏光面の光、即ち、だ円偏光成分のみを受光するように
しても、同様の効果が得られる。

本発明は、上記のような知見に基いてなされたものであ
る。

以下図面を参照して、本発明に係る金属物体表面探傷方
法が採用された連続鋳造スラブの表面探傷装置の実施例
を詳細に説明する。

本発明の第１＊論例は、第４図に示す如く、連続鋳造ス
ラブ２０の走行ライン上方のスラブ走行り向紡方に配置
された、連続鋳造スラブ２０表面と照射光入射方向との
なす角１度θ１が、３５度〜７５１［どなるように連続
鋳造スラブ２０の表面に外部光を照射するレーザ光源２
２と、該レーザ光ｍ２２により発振されたレーザ光２２
ａを、連続鋳造スラブ２０上の必要視野幅まで帯状に広
げるＩこめのシリンドリカルレンズ２４と、スラブ走行
ライン上方の前記レーザ光源２２と反対側の、連続鋳造
スラブ２０表面と反射光受光す向とのなず角度が前記角
度θ１と等しい正反射光受光位置に配置された、正反射
光を受光するための受光カメラ２６と、該受光カメラ２
６出力の正反射光信号を処理して、欠陥信号を出力する
信号処理回路２８とから構成されている。第４図におい
て、３０は、受光カメラ２６の受光部に配設された、レ
ーザ光源２２から照射されたレーザ光２２ａの使用波長
域のみを通過させることによって、連続鋳造スラブ２０
の自：・発光エネルギの影響を除去し、検出精度を＾め
るための干渉フィルタである。

前記レーザ光源２２としては、例えば出力５Ｗのアルゴ
ンレーザを用いることができる。一般に、＾渇物体を被
検体とした場合、被検体の自発光エネルギは、赤外及び
可視の長波長側に強いエネルギ成分を持つので、反射光
を受光して欠陥信号を得る場合には、なるべく自発光成
分の少ない短波を持つので、連＃ｋｋｋ造スラブのよう
なｔ４瀾鋼材の自発光成分の比較的弱い波長域に該当し
、且つ、この種のレーザは、連続して比較的強い出力が
得られるので、表面探傷の光源としては有効である。

このレーザ光源２２は、受光信号処理ＦＲにおけるアド
レス付けを容易とするため、連続鋳造スラブ２０の幅方
向中央位置、或いは、そこから±１０％程度以内の位置
に配置されている。

前記受光カメラ２６としては、例えば電荷結合デバイス
を用いた電子走査型イメージセンサが焦点面に配設され
たものを用いることができる。受光カメラのレンズは、
被検体−受光カメラ閣距離、帯状投光面の幅＠により、
最適な口径に選定され“（いる。今、２０４８素子のセ
ンサを用いて視野幅１ｍを検査する場合、その幾何学的
分解能は約Ｑ、５ｉｍとなる。

前記レーザ光源２２、シリンドリカルレンズ２４等を含
む投光装置、及び、前記受光カメラ２６、干渉フィルタ
３０等を含む受光装置は、いずれも、長時闇達続使用可
能なように、気体或いは液体による耐熱対策が施されて
いる。

以下作用を説明する。

表ｆＩＪＩＭ度５００℃以上の連続鋳造スラブ２０は、
製造ラインを矢印Ｂの方向にほぼ一定の速度で走幻して
おり、少なくとも被検面が平坦とみなし得る状態となっ
ている。レーザ光８ｉ２２から発振されたレーザ光２２
８は、シリンドリカルレンズ２４により帯状に連続鋳造
スラブ２０上に投光される。連続鋳造スラブ２０の被検
面によって反射されたレーザ光は、干渉フィルタ３０を
経て受光カメラ２６に入射し、帯状光の録が、受光カメ
ラ２６の焦点面に一次元情報どして入力され、信号処理
回路２８で欠陥信号化されて出りされる。

本実施例においては、投光器として、レーザ光１１２２
を用いているので、レーザ光源２２及びシリンドリカル
レンズ２４０部分と、＾温材である連続鋳造スラブ２０
とのパスラインの距離、及び、連続鋳造スラブ２０と受
光カメラ２６とのパスラインの距離を大きくとることが
可能であり、耐熱対策上有利である６即ち、Ｌ・−ザ光
は、強い指向性を持っており、そのビー１１か非常に小
さく、エネルギ密度が極めて＾いため、距離に対する減
負がほとんど無く、シリンドリカルレンズ２４で横に広
げても、十分に＾いエネルギ密度か得られる。

又、レーザ光の特性として、その波長成分が単一である
ので、本実施例のように、使用するレーザに適した干渉
フィルタ３０を、受光カメラ２６のレンズ前面に取付け
ることによって、レーザ光のみを極めて選択的に受光す
ることが可能であり、自発光エネルギの彰智を効果的に
除去することが容易である。尚、投光器の種類は、・こ
れに限定されず、例えば、白色光を投射する水銀灯を用
いることも可能である。

叉、本実施例においては、レーザ光８２２からの光を、
連続鋳造スラブ２０の表面に帯状に投光し、その反射光
を、電子走査型のイメージセンサで受光して出力信号を
得るようにしているので、信号取出し走査を、従来の機
械的走査より格段に高速化できる。従って、被検体の走
行速度が１０００−７分以上の場合でも、応答するごと
が可能である。又、光電子増倍管やシリコンノオトセル
、増幅器等で受光器を構成した場合に比べて、受光器が
小型であり、耐湿、耐熱、耐ｉ１！等の遮蔽対策が行い
やすい。更に、探−装置全体として、回転部分がないの
で、保守も容易である。

次に、本発明の第２実施例を詳細に説明する。

本実施例は、第５図に示す如く、前記第１実施例と同様
の、レーザ光源２２と、シリンドリカルレンズ２４と、
受光カメラ２６と、信号処理回路２８ど、干渉フィルタ
３゛０とを有する連続鋳造スラブ２０の表面探傷装置に
おいて、前記レーザ光１ｉ１２２を、所定偏光面を有す
る１線偏光性レーザ光瞭とすると共に、該レーザ光源２
２の投光レンズ前面に、偏光面を回転するための偏光面
回転子３２を光軸まわりに回転可能な状態で装着し、更
に、前記受光カメラ２６の受光レンズ前面と干渉フィル
タ３０の間に、１個又は複数個の偏光フィルタ３４を光
軸まわりに回転可能な状態で装着したものである。他の
構成及び基本的な作用については、前記Ｗ４１実施例と
同様Ｃあるので、説明は省略する。

本実施例においては、欠陥のパターンに合わせ【偏光条
件を適宜設定することにより、Ｓ′Ｎ比が格段に良好な
欠陥信号を得ることができる。例えば、トーチカット前
の連続鋳造スラブを探傷する場合は、スラブ走行速度が
鋳造機の引抜き速度と等しく、２　Ｂ　、、／分収下の
低速であるので、投光系、受光系の偏光条件を、欠陥の
パターンに合せて順次切換えて、はぼ同一視野を検出す
ることが可能であり、数種の欠陥を同時に検出すること
ができる。

尚、前記実施例においては、レーザ光１２２に偏光面回
転子３２が設ｉＪられると共に、受光カメラ２６の前面
に偏光フィルタ３４が配設されていたか、レーザ光源２
２が、直線−光性レーザ光源である場合には、その配設
位置を工夫することによって、偏光面回転子３２を省略
４ることも可能（・ある。

又、―配し−ザ光源２２が、ランダム−光シー１１光源
又は白色光源である場合には、該投光器の前面１１個又
は複数個の偏光−フィルタを追加づ−ることも可能であ
る。

更に、前記投光器による照側光を、偏光特性を有しない
外部光とし、前記受光器の前面に偏光）−ｒルタを配設
して、受光器により正反射光の所定偏光成分のみを受光
するように構成することも可能である。

前記実施例においては、いずれも、本発明が、畠温材で
ある連続鋳造スラブの探傷に適用されていたが、本発明
の適用範囲はこれに限定されず、より畠速ぐ走行する仕
上圧延機出側の熱延鋼帯のオンライン探傷、酸洗ライン
のオンライン探傷、冷延綱帯、鋼板のオンライン探１等
にも同様に適用できることは明らかである。

以上説明した通、す、本発明によれば、連続鋳造スラブ
等の走行中の被検体の表面欠陥を、高いＳ　／　Ｎ比で
精度良く検出することができるという優れた効果を４４
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の表＠探傷方法が行われている状態を示
す斜視図、第２図は、本発明の原理を示ζ、被検体表向
と照射光入射方向とのなす角度と、正反射光の変化から
検出した欠陥信号の８　、／’　Ｎ比との関係の一例を
丞ｆ線図、第３図（Ａ＞、（Ｂ）は、同じく、−光条件
の有無による、縦割れ検出時の正反射光の変化状態の比
較を示す縮図、第４図は、本発明に係る金属物体表面探
傷方法が採用された連続鋳造スラブの表面探傷装置の１
１実施例の構成を示Ｊ、一部ブ［」ツクｍ−を含む斜視
図、第５図は、四じく、第２＊論例誌構成を示す、一部
ブロック線図を含む斜視図である。 １０・・・被検体、　　　　１２・・・投光器、１４・
・・受光器、　　　　２０・・・連続＆ｌｔ造スラスラ
ブ２・・・レーザ光源、２４・・・シリンドリカルレン
ズ、２６・・・受光ｈメラ、　　２８・・・信号処理回
路、３０・・・干渉ノイルタ　　３２・・・偏光面回転
子、３４・・輪光−ノイルタ。 代理人　　高　矢　　論 （はか１名） 第１図 竿２図 一角度θ１ 第３図 （Ａ）　　　　　　　　ＣＢ） ・ゑ４図 Ｒ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行中の被検体の表面に外部から光を照刺し、被
   検体表向による反射光を受光して、被検体の表面欠陥を
   検出するようにした金属物体表面探傷方法において、被
   検体走行ライン上方の、被検体走行方向前方又は後方に
   配置した投光器から、被検体表面と照側光入制方向との
   なす角度が３５ｒ！Ｌ〜７５１となるように被検体表面
   に外部光を照射し、被検体走行ライン上方の投光器と反
   対側に配置した受光器により受光される止ｔ５Ｌ躬光の
   変化から、被検体の表面欠陥を検出するようにしたこと
   を特徴とする金属物体表面探傷方法。
2. （２）前記投光器から照射される外部光が、所定偏光面
   を有する光とされている特許請求の範囲第１項に記載の
   金属物体ｔＡｉｌＩ［Ｉ探傷方法。
3. （３）前記受光器で、正反射光の所定偏光成分を受光づ
   るようにされている特許請求の範囲第１項に記載の金属
   物体表面探傷方法。