JPS61254809A - 形状不良検出装置 - Google Patents

形状不良検出装置

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JPS61254809A
JPS61254809A JP60097602A JP9760285A JPS61254809A JP S61254809 A JPS61254809 A JP S61254809A JP 60097602 A JP60097602 A JP 60097602A JP 9760285 A JP9760285 A JP 9760285A JP S61254809 A JPS61254809 A JP S61254809A
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light receiving
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JP60097602A
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Toshiro Matsubara
松原 俊郎
Kaoru Soejima
副島 薫
Shigemitsu Oota
太田 重光
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鋼板等の帯状体に発生する形状不良部を、
帯状体の走行中に高精度に検出する装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
鋼板等の帯状体に発生する形状不良には中のび、側のび
、波のようにある程度の範囲にまたがっているものもあ
るが、くぼみ、ふくらみ、折れ等のように局部的なもの
もなる。これらの帯状体の形状不良を走行中に検出する
場合、従来ある程度の範囲にまたがる形状不良について
は形状検出器として各種の方式が提案され、一部は実用
化されている0例えば特開昭57−124243のよう
に帯状体に映った棒状光源の虚像をテレビカメラで撮影
し、形状不良により発生する像のゆがみをビデオ信号か
ら自動検出する方法や、変位針により帯状体の高さ変化
を検出する方法などは良く知られている。しかしながら
これらの方法はそれなりの作用効果があるものの、帯状
体表面を2次元的にくまなく検査することは極めて困難
であり、また微少な形状不良に対する感度も低いことか
ら局部的に発生する形状不良に対しては全くといって良
いほど無力である0局部的な形状不良の検出は、従来い
わゆる光学的紙検出器の役割であった。しかしながら該
光学的疵検出器は色、反射率、粗度等表面性状の変化を
伴なう疵に比して、これらの変化を伴なわない形状不良
の検出率は極めて低いのが実態であって、反射光が大き
く乱れるか、反射光の向きが大きく変化するような急峻
な形状不良のみが検出可能である。また、これらの光学
的疵検出器は、のび、波のようにゆるやかに広範囲に広
がるような形状不良の検出に関しては無力である。
帯状体例えば表面処理用鋼板、電磁鋼板等の製造におい
て、十分に管理しているとはいえども、発生する形状不
良の種類や形態は前述のように種々あるが、従来装置で
はこれらの形状不良を現場製造ライン内で十分に満足し
得る精度で検出することは困難であった。
ところで、電磁鋼板は多層に積み重ねて使用されるが、
磁気特性の損失を極力少なくするためには層の密着性が
重要であり、鋼板の形状不良部は確実に取り除く必要が
ある。また表面処理用鋼板においても例えば缶用等に供
されるものは、欠陥部の検出を厳しく行ないそれを除去
する必要がある。これらに対処するため現状では目視監
察が行われているのが実情である。
〔発明の目的〕
本発明は、帯状体に発生する種々の形状不良を走行中に
高精度に検出可能な装置を提供するものである。他の目
的として、単に帯状体の長さ方向に関する形状不良の有
無信号だけでなく、形状不良が幅方向のどの位置にどの
幅にわたって存在しているかを知ることも可能にしよう
とするものである。
〔発明の構成〕
本発明は、レーザービームを被検材に照射して形状不良
を検出する装置において、レーザービームを被検材の幅
方向へ走査ビームとして照射する平行走査機構と、被検
材から反射された走査反射ビームを入射し幅方向のみ集
光する走査方向集光装置と、走査方向集光装置からの走
査反射ビームを受光する受光素子列と、受光素子列で受
光している受光素子を判定する受光判定回路と、受光し
ている受光素子の位置を検出する回路と、受光している
受光素子の個数を計数する回路とを設けたことを特徴と
するものである。
第1図により本発明の詳細な説明する。第1図に於て1
はX方向に走行する被検材たる帯状体である。2はレー
ザー装置であり、レーザービーム3を凸レンズ4を通し
て回転ミラー5に照射する。
回転ミラー5で反射されたレーザービーム3は放物面鏡
6で反射され、板幅方向に平行移動する走査ビーム7と
なって被検材1に対する角度θで被検材表面に照射する
。被検材1の反射点8で反射された走査ビーム7は受光
装置内に入り、シリンドリカルレンズ9によって幅方向
に集光され、上下方向に密に多数個配置された受光素子
列10に入射する。ここで、受光素子列10上での反射
スポットは、帯状体1の反射点8の傾きにより次のよう
に変化する。即ち第2図(a)に示すように正常部1−
1により走査ビーム7が反射される場合は、走査反射ビ
ーム7−1は受光素子列10上のA点に入射する。形状
不良部1−2で走査ビーム7が反射される場合は走査反
射ビーム7−1が受光素子列lO上に入射する位置は形
状不良部1−2の傾きの向きにより第2図中)に示すよ
うにA点より高い位置のB点になったり、第2図(C)
のようにA点より低い位置の0点になったりする。レー
ザービームは有限の太さをもっており、被検材1の走査
箇所で形状不良部1−2の傾きが一定でない場合は第2
図(d)のように走査反射ビーム7−1は受光素子列1
0上の1点に当らず、B点から0点までの広範囲に当る
こともある。
帯状体1の形状が平坦な場合は受光素子列10から受信
される受光信号はA点の近傍にある受光素子だけから発
生される。言いかえれば形状不良部による走査反射ビー
ム7−1は、それを受ける受光素子の数が多くなるか、
ある上限位置より上の受光素子又はある下限位置より下
の受光素子にまで当るか、あるいは極端な場合はどの受
光素子にも当らないかのいずれかの現象を引きおこすの
で、受光信号を用いてこれらの現象の単独あるいは複数
の現象が有効照射時間内に発生したことを検知すれば形
状不良を検出することができる。このようにして形状不
良を検出するので、本発明では中のび、側のびのように
比較的長い範囲にわたって形状不良を呈するものであっ
ても、あるいはスポット的に発生する凹み、飛び込み欠
陥等の局部的な形状不良であっても、精度よく検出でき
る。
この原理は前に述べた説明の如く、反射点8の表面の傾
きを検出するものであるが、反射された走査ビーム7の
向きは反射点8の傾きの2倍変化し、さらに、受光素子
列10上での上下移動距離は反射点8と受光素子列10
の距離りに比例するため、該距離りを十分離せば極めて
敏感に傾き変化を捉えうるという特徴を有している。
従来の光学的疵検重器は反射光の強度変化を検出する方
式であり、本発明のように走査反射ビーム7−1が受光
素子列10に入射する時の上下位置を検出するというも
のではない、そのため、極端な形状不良部以外は検出で
きなかったことは既に述べた通りである。なお被検材1
により反射された反射光の上下動を検出して物体の表面
の傾きを求めるという考え方を特に新規なわけではない
例えば特開昭52−69853に示されているように、
走行する帯状体の1点に平行光線を照射し、その反射平
行光線の上下位置を検出することにより帯状体の反りを
検出する方法が既にある。しかし、この方法は帯状体の
幅方向に関して1点しか検査できないので、反りのよう
に部分から全体形状を推定できる場合には有効であるが
、局部的に発生する形状不良を検出することはできない
要するに本発明の最大の特徴は走査反射ビームの上下変
動を監視することにより被検材表面の傾き変化を求める
という優れた検出原理を、走行する帯状体に対し2次元
的に(まなく通用し、広範囲に広がる形状不良だけでな
く局部的に発生する形状不良も確実に検出できるように
したところにある。
次に本発明を一実施例に基づき図面を参照して詳細に説
明する。
〔実施例〕
第1図に示したように、そして一部は既に説明したよう
に、1は被検材で例えばストリップである。2はレーザ
ー装置であり、そのレーザービーム3は偏向装置例えば
回転ミラー5に入射する。
偏向装置は回転ミラー5に限ることなく周期的な振動ミ
ラー等、投射されたレーザービーム3を振り分ける機能
をもつものであればいずれでも用いられる。6は平行走
査器で例えば放物面鏡であり、前記回転ミラー5から入
射されたレーザービーム3を反射して被検材1の幅方向
に平行移動する走査ビーム7として被検材1を走査する
。4はレーザー装置2と回転ミラー5との間に設けられ
た集光器で例えば凸レンズであり、前記放物面鏡6で反
射された走査ビーム7のビーム径、拡がり角を適当に設
定する役割をもっている。走査ビーム7は被検材1に照
射されるが、その照射される箇所を反射点8と称する。
9は走査反射ビーム7−1の走査方向集光装置で例えば
シリンドリカルレンズであり、被検材1の幅方向に設け
られる。
前述の如く回転ミラー5.放物面鏡6による平行走査機
構と、シリンドリカルレンズ9による幅方向のみの集光
機構が取り入れられているので、走査反射ビーム7−1
の上下方向の情報は何ら影響をうけることがなく、形状
不良の情報が失なわれることはない、また、走査周期を
十分短くして、走査ピッチを十分細か(すれば被検材1
の走行に伴なって被検材表面をくまなく検査することが
可能であり、微少な形状不良も確実に検出可能である。
またlOは受光素子列で、受光素子11が複数(固設け
られたものであり、シリンドリカルレンズ9からの走査
反射ビーム7−1が入射される。受光素子11の個数は
任意に設定されるが、シリンドリカルレンズ9は幅方向
あらゆる点での走査反射ビーム7−1を受光素子列10
に集めるので、受光素子列10は1列設けるだけでよく
、また信号の処理も容易になる。被検材1の全幅検査に
は放物面鏡6及びシリンドリカルレンズ9を該被検材の
幅相当の大きさのものにする必要があるが、被検材の幅
が大である場合は第1図の装置をn組設けて各々が咳幅
の1/nを検査するようにしてもよい。受光素子列10
上に入射する走査反射ビーム7−1のビームスポットを
極力明瞭なものにするためには走査ビーム7と被検材1
とのなす角θを小さく、例えば15°以下にすることが
好ましい。
次に信号処理について第3図を用いて説明する。
10はN個の受光素子を配した前述の受光素子列である
。12は受光素子毎に計N個設けられた受光判定回路で
あり、走査反射ビーム7−1が入射している受光素子に
対応したものだけが出力を出す。13は走査反射ビーム
7−1が入射している受光素子のうち最大の番号りと最
小の番号2を求める受光位置検出回路であり、これによ
り走査反射ビーム7−1の上端位置及び下端位置が求め
られる。14.15は判定回路で、それぞれ上端位置り
があらかじめ設定された位置hO以上の時、下端位置l
があらかじめ設定された位置1o以下の時に出力し、形
状不良が検出される。16は計数回路で、受光判定回路
12の出力個数に対応した出力nを出す。17.18は
判定回路でそれぞれnmQ、n≧k (kはあらかじめ
設定された値)の時に出力を出す。これによっても形状
不良が検出される。19はゲート信号発生回路で、投光
ヘッド(図示しない)から別途送られてくる走査同期パ
ルスと、走査ビーム7が帯状体1のエツジからはみ出す
場合は別途設けられたエツジ検出器(図示しない)から
出力されるエツジ信号をもとにして走査ビーム7が帯状
体1を有効に照射している有効時間に対応するゲート信
号を発生する。
また20.21.22.23は、前記判定回路14.1
5.17.18の出力のうち有効時間内に発生したもの
だけを通すためのAND回路、24は前記AND回路2
0.21,22.23の出力力(ら単独あるいは複数の
ものを必要に応じてえらび出すための選択回路である。
選択回路24からの出力は、1回のレーザ走査の中で、
前に述べたような走査反射ビーム7−1の異常が発生し
ている間だけ出されている。したがって、この信号が走
査の中でどのタイミングで発生開始し、どのタイミング
で発生終了したかを捉えれば、形状不良の幅方向の位置
、幅を知ることができる。
〔発明の効果〕
本発明は以上のようであるから、帯状体例えば電磁鋼板
や表面処理用鋼板などの鋼板に生じてる比較的広い範囲
にわたる形状不良、あるいは局部的な微細な形状不良と
も精度よく、走行中に検出できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の一実施例と原理を説明する図
、第3図は本発明の一実施例においての信号処理ブロッ
クを示す図である。 図面で、3はレーザービーム、1は被検材、5゜6は平
行走査機構、7−1は反射ビーム、9は幅方向集光装置
、10は受光素子列、12は受光判定回路、13は受光
位置検出回路、16は計数回路である。 出 願 人  新日本製鐵株式会社 代理人弁理士  青 柳    稔 13図 第: !図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. レーザービームを被検材に照射して形状不良を検出する
    装置において、レーザービームを被検材の幅方向へ走査
    ビームとして照射する平行走査機構と、被検材から反射
    された走査反射ビームを入射し幅方向のみ集光する走査
    方向集光装置と、走査方向集光装置からの走査反射ビー
    ムを受光する受光素子列と、受光素子列で受光している
    受光素子を判定する受光判定回路と、受光している受光
    素子の位置を検出する回路と、受光している受光素子の
    個数を計数する回路とを設けたことを特徴とする形状不
    良検出装置。
JP60097602A 1985-05-08 1985-05-08 形状不良検出装置 Expired - Lifetime JPH061168B2 (ja)

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