JPS5930217B2 - 疵検出信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スラブ等の物体表面の疵を検出する為の疵検
出信号処理装置に関するものである。

スラブ表面に疵が存在すると、圧延により形成された鋼
板には、圧延方向に拡がる疵が生じて、鋼板の品質を低
下させろことになる。従つてスラブ表面の疵を検出して
、圧延前にスカーフア等の疵取り装置により疵を除去す
る必要がある。疵取り装置としては、例えばガスバーナ
ーにより疵部分を溶融させて平坦化する構成が採用され
ている。前述の如きスラブ表面の疵を検出する為、例え
ば第１図に示すように、矢印方向に一定速度で搬送され
ろスラブ１を赤外線ラインスキャナ２により走査し、そ
の走査出力信号を信号処理装置３に加えろ構成が考えら
れている。なお１ａ、Ｉｂはスラブ表面の疵、２ａは赤
外線ラインスキャナ２の瞬時視野を示す。赤外線ライン
スキャナ２の走査範囲はスラブ１の幅より広くなろよう
に設定されており、走査方向と直角の方向にスラブ１が
搬送されろので、搬送速度に対応して走査速度を選定す
ることにより、不ラブ１の表面全体を走査することがで
きる。

走査出力信号はスラブ１の温度に対応したレベルのもの
であり、疵１ａ、Ｉｂに対応した幅及びレベルの疵信号
が含まれたものとなる。スラブ１が形成されて搬送され
ているときは、赤熱状態の高温度のものであり、赤外線
ラインスキャナ２による走査出力信号は、その表面温度
に対応したレベルのものとなり、例えば第２図ａに示す
ものとなる。

即ちスラブ１の表面に疵がなければ第１周期で示すよう
にほぼ平担な波形となり、疵があると、その疵の状態に
応じて第２周期及び第３周期に於けるイ，口，ハ，二，
ホで示すような疵信号を含む波形となる。走査出力信号
の立上りと立下りとの間がスラブ１の幅を示すことにな
り、その走査出力信号から第２図ｂに示すスラブ幅信号
が形成される。

又走査は第２図ＣｆｌＣ示す同期信号に同期して行なわ
れ、この同期信号のハイレベル区間が走査範囲を示すも
のとなる。前述の走査出力信号、スラブ幅信号及び同期
信号が赤外線ラインスキヤナ２から信号処理装置３に加
えられて、疵信号の抽出が行なわれる。疵信号の抽出手
段としては既に種々提案されているが、未だ充分な手段
は存在しなかつた。

例えば疵信号が背景信号成分に比較して高周波成分を含
むことを利用し、走査出力信号を高域通過フイルタを通
して疵信号を抽出する手段が知られている。このような
手段に於いて、走査出力信号が例えば第３図ａに示すよ
うに、疵信号Ａｌ，ａ２，ａ３を含む場合、高域通過フ
イルタの出力は第３図ｂに示すものとなる。即ち走査出
力信号を微分した波形となる。従つて走査出力信号の立
上りと立下りとに於いては信号Ｂｌ，ｂ４が得られ、疵
信号Ａｌ，ａ２，ａ３に対応してそれぞれ信号ＢＶ，ｂ
２，ｂ３，ｂ３′が得られる。疵信号ａ１に対応する信
号Ｂｆは信号ｂ１の一部と見做されるので、信号ｂ１か
ら信号ＢｌＩを分離するのは困難であり、これは走査出
力信号の立上り近傍即ちスラブ１の端部近傍の疵信号ａ
１の抽出が不可能であることを示すことになる。又幅の
広い疵に相当する疵信号Ａ３に対しては、信号Ｂ３，ｂ
３Ｉとなるので、正確な疵の大きさ及び極性を検出する
ことができないものとなる。又他の手段としては、走査
出力信号を低域通過フイルタを通して第３図ｃに示すよ
うに疵信号を除いた背景信号成分を取出し、低域通過フ
イルタによる遅延時間に対応しで走査出力信号を第３図
ｄに示ずように遅延させ、第３図Ｃ．ｄｒｃ示す信号の
差を求めることにより疵信号を抽出する手段も知られて
いる。

この場合、低域通過フイルタを通して得られた背景信号
成分は、疵信号Ａｌ，ａ２，ａ３の影響を受けて忠実な
背景信号波形とはならず、又立上り及び立下りも緩かな
ものとなる。従つて第３図Ｃ，ｄの信号の差を求めると
第３図ｅに示す信号が得られる。即ち疵信号Ａｌ，ａ２
，ａ３に対応して信号Ｃ２′．Ｃ４，ｃ７が得られるが
、走査出力信号の立上り及び立下りに於いて信号Ｃｌ，
ｅｌＯが得られ、更に背景信号成分のレベルが疵信号の
影響を受けていることによる信号Ｃ２，ｃ３，ｃ５，ｅ
６，ｃ８，ｃ９が得られる。この場合も疵信号ａ１に対
応する信号Ｃ７は信号Ｃ２の一部と見做される状態とな
るから、正確に検出することができないものとなる。

又信号Ｃｌ，ｃｌＯはスラブ幅信号を用いて除去するこ
とができるが、斜線を施した信号は除去することができ
ないので疵信号と見做されることになる。即ち偽疵信号
が真の疵信号に混入されて抽出される欠点がある。又赤
外線或は可視光線用のテレビジヨンカメラでスラグ表面
を撮像し、映像信号について一走査線毎に前述と同様の
信号処理を施すことも知られているが、その場合も前述
と同様の問題が生じ、スラブ端部の疵を含めて正確に疵
検出を行なうことができなかつた。

本発明は、前述の如き従来の欠点を除去したもので、走
査出力信号から忠実な背景信号成分を取出して、走査出
力信号の立上り近傍その他の疵信号を正確に抽出し得る
ようにすることを目的とするものである。

以下実施例について詳細に説明する。第４図は本発明の
一実施例のプロツク線図であり、１０は赤外線ラインス
キヤナによる走査出力信号の入力端子、１１は走査出力
信号をサンプリングしてアナログ或はデイジタル値とし
て記憶する多重記憶装置、１２，１６は平均演算回路、
１３＆＄平均区間選択回路、１４は疵信号成分判定回路
、１５は切換制御回路、１７は減算回Δ１８，２０は分
離回路、１９，２１＆＄高域通過フイルタと検波回路と
を含む疵信号出力回路、２２は同期信号を各部の信号処
理遅延時間に合わせて遅延させる遅延回路、２３はスラ
ブ幅信号の入力端子、２４は同期信号の入力端子、２５
は高温疵信号出力端子、２６は低温疵信号出力端子、２
７は同期信号の出力端子である。

多重記憶装置１１は、走査出力信号を周期ｔでサンプリ
ングし、そのサンプリング値をｎ周期に匡つて記憶し、
ｎ周期又はそれ以下の周期に匡る記憶内容を同時に出力
し得る構成を有するもので、例えばｎ個のコンデンサと
スイツチング素子との組合せにより、周期ｔ毎に順次切
換動作するスィツチング素子を介して瞬時値をコンデン
サに記憶させる構成、又は遅延時間ｔの遅延素子をｎ個
縦続接続して各遅延素子の出力を導出し得る構成、又は
電荷転送素子（ＣＣＤ）を用いてサンプリング値を順次
シフトして記憶する構成、或はディジタル化した場合シ
フトレジスタやランダムアクセスメモリを用いた構成等
を採用することができる。

平均演算回路１２は、ｎ個の入力信号を加算して１／ｎ
の演算を行なつてｎ周期Ｖｃ匡る広平均区間の移動平均
値を出力するもので、多重記憶装置１１のｎ個の出力と
平均区間選択回路１３の出力とが切換制御回路１５から
の信号に応じて後に詳述するように選択されて前述の平
均値演算を行なうものである。又平均演算回路１６は、
多重記憶装置１１のｎ個の出力のうち、ｎ周期の中心Ｔ
。を中心としてｍ（ｍくくｎ）個の出力を加算して１／
Ｒｎの演算を行なつて、ｍ周期にａる狭平均区間の移動
平均値を出力するものである。ここで広平均とは疵信号
が充分平坦になる程度の幅の移動平均であり、狭平均と
は走査信号の立上りと立Ｆりが損なわれない程度の幅の
移動平均であつて、近似的に広平均をとることは遮断周
波数の低い低域濾波器を通すことと同等であり、狭平均
をとることは遮断周波数の高い低域濾波器を通すことと
同等である。

疵信号成分判定回路１４は、入力端子１０ＶＣ加えられ
た赤外線ラインスキヤナからの信号と、平均区間選択回
路１３を介した平均値出力とを比較し、その差が規定値
以内であるか否か判定し、その判定結果を切換制御回路
１５に加える。

切換制御回路１５は、疵信号成分判定回路１４の判定出
力が規定値以内を示すとき、多重記臆装置１１のｎ個の
出力について平均演算回路１２で平均値を演算させ、規
定値以内でないとき、その時点の入力信号に相当する多
重記憶装置１１の出力の代わりに、平均区間選択回路１
３を介した平均値出力を選択して平均演算回路１２に加
える。即ち規定値以内でない判定結果がｋ回連続して得
られたとすると、多重記憶装置１１の最新のｋ個の記憶
内容の代わりに、平均区間選択回路１３を介した平均値
出力がｋ個分平均演算回路１２に加えられ、且つ多重記
憶装置１１の（ｎ−ｋ）個の出力が平均演算回路１２Ｖ
Ｃ．加えられて、ｎ周期間の平均値が演算される。又切
換制御回路１５は、疵信号成分判定回路１４からの最新
の判定出力を複数記憶しておく記憶手段を備えて、その
複数の判定出力に応じて後に詳述するように平均区間選
択回路１３を制御する機能を有するものであり、平均区
間選択回路１３は、入力端子２３ＶＣ加えられたスラブ
幅信号と切換制御回路１５からの制御信号によつて、平
均演算回路１２による広平均区間の平均値出力又は平均
演算回路１６による狭平均区間の平均値出力の何れかを
選択して出力する。

この平均区間選択回路１３の出力は疵信号を除いた背景
信号成分を示すもので、減算回路１７において多重記憶
装置１１のｎ周期の中心Ｔ。

に相当する記憶内容との差が演算される。即ちｎ周期又
はｍ周期にａる平均値と、中心ＴＯに於ける瞬時値との
差が求められることになる。疵信号成分判定回路１４に
於ける規定値は、背景信号成分の変動を考慮して設定さ
れるものであり、スラブの中央部に疵がない場合は、走
査出力信号の瞬時値と、その時点の平均値との差が総て
規定値以内となり、従つて平均演算回路１２に於いては
多重記憶装置１１のｎ個の出力を用いてｎ周期内の平均
値を演算することになる。

この平均値と多重記憶装置１１のｎ周期の中心Ｔ。に於
ける記憶内容とが減算回路１７に加えられる。そして疵
信号が存在しなければ減算回路１７の出力は零又は零近
傍のものとなる。又スラブの中央部分に疵がある場合、
例えば第５図ａに示一『ように疵信号５１〜５４を含む
走査出力信号が得られた場合、各疵信号５１〜５４はそ
れ以前の平均値を中心とした規定値以上となるので、疵
信号成分判定回路１４では規定値以内でない判定結果を
切換制御回路１５（ＩＣ．加え、これを多重記憶装置１
１の瞬時値の記憶内容に対応させて記憶しておき、規定
値以上の瞬時値の代わりに平均区間選択回路１３を介し
た平均値を平均演算回路１２に加えてｎ周期間の平均値
を演算する。

このような演算が時間の経過に従つで入力される走査出
力信号について行なわれるので、平均値出力は点線５５
に示すように、背景信号成分の緩い変化に追従したもの
となる。なお平均区間（ｎ周期に対応する区間）に比べ
て変化の周期が短い場合は、例えば５５Ｉで示すように
なることがある。

又鎖線５６は従来例により背景信号成分を得た場合の例
を示し、本発明により得られた点線５５の背景信号成分
に比較して著しく忠実性に劣ることが判る。減算回路１
７では背景信号成分（平均値出力）と走査出力信号（多
重記憶装置１１のｎ周期の中心ＴＯに於ける値）との差
が演算され、第５図ｂに示す出力が得られる。

この出力信号を０Ｖを基準に検波すると、斜線を施した
部分がカツトされて、正極性の疵信号５４の一部が失わ
れることになるので、適当な負の値（−Ｅ）を基準とし
て検波し、高域通過フイルタを通すことにより直流分を
除いた第５図ｃに示すように正極性の疵信号５１，５４
が抽出され、出力端子２５から高温疵信号として出力さ
れる。負極性の疵信号５２，５３の抽出に於いても同様
で、この場合は＋Ｅを基準に検波して高域フイルタを通
すことにより直流分を除いて、出力端子２６より低温疵
信号を出力することができる。第４図のプロツク線図に
示された各プロツクにおける信号の処理、各プロツク間
の関連、作動、機能は以上詳述された通りであるが、こ
れを要約すれば、次のようになる。

すなわち多重記憶装置１１は過去ｎ周期の走査信号を記
憶し、平均演算回路１２はその記憶された値から広平均
を求め、平均演算回路１６は同様にして狭平均を求め、
平均区間選択回路１３は切換制御回路１５からの信号と
スラプ幅信号からスラブによる立上りおよび立下りの期
間を検出して、そＯ期間は狭平均を、その間の比較的平
坦な期間は広平均を出力する。疵信号成分判定回路１４
は走査信号の瞬時値がその時の平均値（平均区間選択回
路１３の出力）より規定値以内であるか否か判定し、切
換制御回路１５は疵信号成分判定回路１４からの判定結
果を記憶して、平均演算回路１２ＶＣ対しては瞬時値が
規定値以外の時に対応する多重記憶装置１１の値の代り
に平均区間選択回路１３からの平均値を求めさせ、平均
区間選択回路１３に対しては急峻な変化の始まりと終り
を知らせる。これによつて平均区間選択回路１３の出力
は背景信号となり、減算回路１７によつて走査信号から
減算されて、疵信号が出力される。

この疵信号を正負に分けて、高温疵信号と低温疵信号と
に分離する。スラブの端部の走査出力信号の処理につい
て第６図及び第７図を参照して説明する。

第６図は走査出力信号の立上り部分についてのものであ
り、６１〜６６の四角の横の辺は広い平均区間、縦の辺
は前述の規定値、中心の黒丸と短い横線は平均値及び狭
い平均区間、０，ｘ印は平均区間内の各瞬時値の判定結
果を一 は規定値内、×印は規定隼外の
は広平均区間信号、６８はスラブ幅信
広平均区間切換信号スラブ幅以外の走査出力信号は低レ
ベルでほぼ一定であるから、６１に於けるように、疵信
号成分判定回路１４ＶＣ於ける判定結果は総てＯとなる
。そして６２に於いては、先頭の瞬時値の判定結果が×
となり、走査出力信号の立上り部分では６３，６４に於
けるように、先頭から順次×が増加し、６５に於いては
先頭の瞬時値が平均値に対して規定値以内となるのでＯ
となり、６６ｖＣ於いては平坦部分に移行するので、総
てＯとなる。切換制御回路１５に於いては、疵信号成分
判定回路１４の判定出力を蓄積し、先頭に×があること
により広平均区間信号６７を”Ｏ”とし、又先頭から一
定範囲Ｖｃ匡つて総て０ｖｃなつたとき広平均区間信号
６７を”１”とする。

又スラブ幅信号６８が”１”になつた後広平均区間信号
６７が“１”となると、広平均区間切換信号６９が“と
なり、スラブ幅信号６８が″′０＃になるまで“１”を
継続する。この広平均区間切換信号６９は、例えばスラ
ブ幅信号６８と広平均区間信号６７とのアンド条件でフ
リツプフロツブをセツトし、スラブ幅信号６８が“０”
であることによりりセツトして、そのセツト出力により
形成することができる。平均区間選択回路１３は、スラ
ブ幅信号６８が”０”のとき、広平均区間信号６７が”
１”であつても広平均区間切換信号６９は“０１である
から狭平均区間の平均値を演算する平均演算回路１６の
出力を選択し、スラブ幅信号６８が″′１＃になつても
広平均区間信号６７が１『゛であると広平均区間切換信
号６９も”０”であるから、狭平均区間の平均値を演算
する平均演算回路１６の出力を選択し、広平均区間信号
６７が゛１”になると、広平均区間切換信号６９はスラ
ブ幅信号６８が゛０”になるまで、“１”となるので、
それによつて広平均区間の平均値を演算する平均演算回
路１２の出力を選択する。

従つて走査出力信号の立上りの急激な信号レベルの変化
部分に於いては、狭平均区間の平均値が出力され、走査
出力信号の立上りに追従し、オーバーシユートも生じる
ことなく、背景信号成分として出力されることになる。

又立上りから平坦部分に移行するときは、平均演算回路
１２による広平均区間の平均値と平均演算回路１６によ
る狭平均区間の平均値とはほぼ等しく円滑な出力波形が
得られる。このように走査出力信号の立上り部分に於い
て、それにほぼ忠実に追従した背景信号成分を得ること
ができるので、スラブ端近傍の疵信号も確実に抽出する
ことができるものとなる。

第７図は走査出力信号の立上り部分についてのものであ
り、７１ＶＣ於いては、平坦部であるから判定結果は総
てＯであるが、７２，７３ＶＣ於いては先頭から順次Ｘ
が増加する。

従つて広平均区間信号６７は先頭にＸがあることにより
゛０”となるが、スラブ幅信号６８が”１”の間は広平
均区間切換信号６９は”１”であるので、平均演算回路
１２の出力が選択されている。そしてスラブ幅信号６８
が゛０”になることにより広平均区間切換信号６９が”
０”となると、平均演算回路１６の出力が選択され、狭
平均区間の平均値が出力される。広平均区間の平均値の
場合点線に示ずようになるが、実線の如く急激な立上り
に追従した背景信号成分として出力することができる。
第８図は本発明の他の実施例のプロツク線図であり、２
８は単記憶装置、２９は多重記憶装置、３０は平均演算
回路、３１は動作状態選択回路、１０〜２７は第４図の
同一符号と同一部分を示すものである。

単記憶装置２８は、疵信号成分判定回路１４の判定出力
が規定値以内であることを示すときは、入力された瞬時
値により記憶内容を更新し、規定値以内でないことを示
ずときは記憶内容の更新を禁止してその直前の瞬時値を
保持するものである。又多重記憶装置２９は、疵信号成
分判定回路１４の判定出力が規定値以内であることを示
すときは、入力端子１０からの瞬時値を記憶し、規定値
以内でないことを示すときは、単記憶装置２８に記憶さ
れている内容を記憶し、多重記憶装置１１と同様にｎ周
期に亘つて記憶するものである。

平均演算回路３０は多重記憶装置２９からのｎ個の出力
を加算して１／ｎすることにより平均値を演算するもの
である。動作状態選択回路３１は、切換制御回路１５か
らの信号とスラブ幅信号とにより、平均区間選択回路１
３と平均演算回路３０との何れかの出力を選択して減算
回路１７に加えるもので、走査出力信号の立上り及び立
下り部分に於いては平均区間選択回路１３の出力を選択
し、走査出力信号の平坦部分に於いては平均演算回路３
０の出力を選択する。

従つて走査出力信号の立上り及び立下り部分に於いては
、前述の実施例と同様に急激な変化に追従した忠実な背
景信号成分が得られ、又平坦部分に移行したときは、平
均演算回路３０で演算した広平均区間の平均値が出力さ
れ、この平均値は、走査出力信号の大きな変化に於いて
、その直前の瞬時値を用いて演算するものであるから、
背景信号成分は忠実度の大きいものとなる。前述の如く
忠実な背景信号成分が得られるので、減？回路１７に於
いて多重記憶装置１１のｎ周期の中心Ｔ。

の記憶内容と、動作状態選択回路３１の出力との差を求
めることにより、微小な疵信号の抽出も容易となる。以
上説明したように、本発明は、広平均区間内の平均値を
、走査出力信号の瞬時値がその直前の平均値に対して規
定値以内でないときに、その瞬時値の代わりにそり直前
の平均値又はその直前の瞬時値を用いて求めることによ
り、走査出力信号の平坦部分の変動に忠実な背景信号成
分を得ることができ、又狭平均区間内の平均値を走査出
力信号の立上り又は立下り近傍に於いて背景信号成分と
して出力することにより、走査出力信号の急峻な立上り
又は立下りに忠実に追従した背景信号成分を得ることが
できる。

従つて走査出力信号と背景信号成分との差により疵信号
を抽出するとき、走査出力信号の立上り直後又は立下り
直前、即ち物体の端部に於ける疵信号も確実に抽出する
ことができることになる。なお本発明は前述の実施例の
如きスラブの疵のみでなく、他の物体の表面の疵検出に
対しても適用できるものである。又テレピカメラによる
走査出力信号を用いた場合にも適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はスラブ表面の疵検出手段の説明図、第２図ａ−
ｃは走査出力信号、スラブ幅信号及び同期信号の一例の
説明図、第３図ａ−ｅは従来の疵検出の動作説明図、第
４図は本発明の一実施例のプロツク線図、第５図ａ−ｃ
１第６図及び第７図は、走査出力信号の平坦部分、立上
り部分及び立下り部分の動作説明図、第８図は本発明の
他の実施例のプロツク線図である。 １１．２９＆＄多重記憶装置、１２，１６，３０は平均
演算回路、１３は平均区間選択回路、１４は疵信号成分
判定回路、１５は切換制御回路、１７は減算回路、１８
，２０は分離回路、１９，２１は疵信号出力回路、２２
は遅延回路、２８は単記憶装置、３１は動作状態選択回
路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 物体表面の走査出力信号から背景信号成分を取り出
   して、該背景信号成分と前記走査出力信号との差を求め
   て疵信号を抽出する疵検出信号処理装置に於いて、前記
   走査出力信号の前記疵信号が充分平坦になる程度の所定
   の広平均区間内の移動平均値を求める平均演算回路と、
   前記走査信号の立上りと立下りが損なわれない程度の所
   定の狭平均区間内の移動平均値を求めろ平均演算回路と
   、前記各平均演算回路の出力の何れか一方を選択して前
   記背景信号成分として出力する平均区間選択回路とを備
   え、前記広平均区間内の平均値を求める平均演算回路は
   、前記走査出力信号の瞬時値がその直前の平均値に対し
   て規定値以内でないとき、該瞬時値の代わりに前記平均
   値又はその直前の瞬時値を用いて前記広平均区間内の平
   均値を求める構成を有し、前記走査出力信号の立上り又
   は立下り近傍に於いては、前記平均区間選択回路により
   前記狭平均区間の平均値を求める平均演算回路の出力を
   選択し、前記走査出力信号の平坦部分に於いては前記広
   平均区間の平均値を求める平均演算回路の出力を選択す
   ることを特徴とする疵検出信号処理装置。