KR20100063818A

KR20100063818A - 용접 상태 감시 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100063818A
Application number: KR1020107009537A
Authority: KR
Inventors: 노보루 하세가와; 히데키 하마타니; 미치마사 무카이; 가즈토 야마모토; 다카시 미야카와
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-06-11
Also published as: JP5182330B2; JPWO2009057830A1; WO2009057830A1; CN101909802B; CN101909802A; US20100232678A1; EP2221137A1; EP2221137B1; US8406504B2; JP2011000642A; CA2703892C; BRPI0818126A2; EP2221137A4; WO2009057830A9; JP4705692B2; CA2703892A1; KR101170154B1

Abstract

용융 상태나 맞대기 상태 등의 전봉관의 상태를 온라인으로 그리고 종래보다 정확하게 감시할 수 있도록 하기 위한 용접 상태 감시 장치 및 방법을 제공한다. 즉, 수용체(21) 내의 선단측에 설치된 미러(23)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 자기 발광하는 광을 내열 유리(22)를 거쳐 측방향으로 입광하고, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상을 릴레이 렌즈 유니트(13) 내의 기단측에 설치된 릴레이 렌즈(24)의 방향으로 비춘다. 릴레이 렌즈(24)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상을 변환 렌즈(12)에 전달하고, 변환 렌즈(12)는 그 화상을 CCD 카메라(11)의 촬상면에 결상시킨다. 따라서, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)를 그 측방향으로부터 CCD 카메라(11)의 해상도에 따른 해상도로 촬상할 수 있고, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 정보를 종래보다 정확하게 그리고 온라인으로 얻을 수 있다.

Description

용접 상태 감시 장치 및 방법 {WELDED STATE MONITORING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 전봉관의 제조 상태 감시 장치 및 전봉관의 제조 상태 감시 방법에 관한 것으로, 특히, 전봉관의 상태를 온라인으로 감시하기 위하여 사용하기에 적합한 것이다.

전봉관을 제조하는 경우에는, 먼저 스트립상의 강판을 양단부가 서로 마주보도록 복수의 성형 롤을 사용하여, 스트립상 강판을 원통상으로 만든다. 또한, 이 원통상의 스트립상 강판과 거의 동일한 축에 설치된 유도 코일, 또는 전극인 콘택트 칩에 의하여 원통상으로 한 스트립상 강판의 양단부(용접면)에 고주파 전류를 통전하여, 이 고주파 전류에 의하여 스트립상 강판의 양단부에 발생하는 줄열에 의하여 용접면을 가열 용융한다. 또한, 가열 용융한 부분을 스퀴즈 롤로 가압함으로써 접합한다.

이상과 같이 전봉관을 제조하는 경우, 용접면의 에지 부분부터 용융한다. 따라서, 용접면의 중앙 부분의 용융 상태가 문제가 된다. 즉, 용접면의 중앙 부분이 용융되어 있지 않으면, 스퀴즈 롤로 가압하여도 용융면이 접합되지 않거나, 제조한 전봉관의 강도가 부족하거나 하게 된다. 한편, 용접면의 중앙 부분이 너무 용융되면 용접면으로부터 압출된 스케일(산화물)이 전자력에 의하여 용접면에 끌려들어가고, 이 스케일이 결함의 요인이 된다.

따라서, 전봉관 제조 라인에 있어서의 전봉관의 용접 상태를 정확하게 감시하는 것이 극히 중요하다.

이에, 일본 공개 특허 공보 평5-123874호 공보에는 제조 중의 전봉관의 용접점의 바로 위에 설치한 카메라를 사용하여 용접점의 주변의 정지 화상을 촬상하고, 촬상한 정지 화상을 디지털 화상으로 하여 화상 처리를 함으로써, 용접점의 위치를 구하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 일본 공개 특허 공보 소62-203680호에는 제조 중의 전봉관의 관내에 이미지 화이버(화이버 스코퍼)를 통과시키고, 그 이미지 화이버에 의하여 얻은 용접 부분의 화상을 화상 처리하여 전봉관의 맞대기 상태를 추정하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 일본 공개 특허 공보 평5-123874호 공보에 기재된 기술에서는 제조중의 전봉관의 용접점의 바로 위로부터 용접점의 주변의 화상을 촬상하기 때문에, 예를 들면, 전봉관의 축 방향으로부터 본 맞대기 상태가 역V형인데, 저입열 상태(용접면이 충분히 용융되어 있지 않는 상태)이면, 적정한 상태라고 판단할 우려가 있다. 따라서, 용접면의 맞대기 상태를 포함한 입열 상태(용융 상태)를 파악하는 것이 극히 곤란하다는 문제점이 있었다.

또한, 일본 공개 특허 공보 소62-203680호에 기재된 기술에서는 이미지 화이버에 의하여 화상을 얻기 때문에, 용접면 상태를 파악하는데 충분한 해상도로 촬상할 수 없다. 또한, 이미지 화이버를 구성하는 각 화이버 사이(간극)의 부분의 화상이 얻어지지 않아서, 전체 화상이 이른 바 메쉬상이 되어 버린다. 따라서, 용접면 상태를 정확하게 파악하는 것이 극히 곤란하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 용접 부분에 있어서의 강판의 용융 상태 및 강판의 맞대기 상태 등의 전봉관의 용접 상태를 온라인으로, 그리고 종래보다 정확하게 감시할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단은 이하와 같다.

본 발명의 전봉관의 제조 상태 감시 장치는 전봉관을 제조하기 위하여 원통모양으로 형성된 강판의 양단부를 가열하여 용접할 때, 용접 부분의 상태를 온라인으로 감시하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치로서,

구체적인 실시 형태로서, 상기 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초하여 화상을 전달하는 릴레이 렌즈와, 상기 릴레이 렌즈를 수용하는, 적어도 일부가 비도전체로 만들어진 수용체와, 상기 릴레이 렌즈에 의하여 전달된 화상을 촬상하는 촬상 수단 또는 상기 용접 부분을 확대하여 촬상할 수 있도록 하기 위한 렌즈와, 상기 렌즈를 투과한 광에 기초한 화상을, 제조 라인의 상류측으로부터 촬상하는 촬상 수단과, 그 촬상 수단들에 의하여 얻은 화상 데이터에 기초하여 상기 용접 부분에 있어서의 강판의 판 두께 방향 상태를 분석하는 해석 수단과, 이 해석 수단에 의하여 분석된 결과를 표시 장치에 표시하는 표시 수단을 가지고, 용접 부분의 판 두께 방향의 정보를 수집 및 처리하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 그 요지로 하는 바는 이하와 같다.

(1) 전봉관을 제조하기 위하여 강판을 원통상으로 형성하면서, 이 강판의 양단부를 가열하여 용접할 때에, 이 용접 부분의 상태를 온라인으로 감시하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치로서, 이 용접 부분의 이 강판의 맞대기 면으로부터 방사된 광을 용접 공정의 상류측으로부터 촬상하는 촬상 수단과, 이 촬상 수단에 의하여 얻은 화상 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분에 있어서의 강판의 판 두께 방향 상태를 해석하는 해석 수단과, 이 해석 수단에 의하여 해석된 결과를 표시 장치에 표시하는 표시 수단을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(2) 상기 촬상 수단이 상기 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초하여 화상을 전달하는 릴레이 렌즈와, 이 릴레이 렌즈를 수용하는 적어도 일부가 비도전체로 만들어진 수용체와, 이 릴레이 렌즈로부터 전달된 상기 화상을 촬상하여 화상 데이터로 변환하는 촬상 소자를 가진 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(3) 상기 수용체의 내부에, 상기 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초하여 화상을 반사하는 미러를 가지고, 상기 미러에 의하여 비친 화상을 상기 릴레이 렌즈에 의하여 전달하는 것을 특징으로 하는 (2)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(4) 상기 수용체에 상기 용접 부분으로부터 방사된 광을 상기 수용체의 내부에 투과시키는 투과 부재를 가진 것을 특징으로 하는 (2) 또는 (3)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(5) 상기 수용체의 표면에 비도전체로 만들어진 파이프를 설치하고, 이 파이프의 내부에 기체 또는 액체를 공급하는 공급 수단을 가진 것을 특징으로 하는 (2) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(6) 상기 파이프의 내부에 공급된 기체 또는 액체가 상기 투과 부재 위에 배출되는 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(7) 상기 수용체의 바깥쪽에, 상기 수용체와 평행으로, 그리고 공간을 두고 설치된 비도전체로 만들어진 제2 수용체를 가지고, 상기 수용체와 이 제2 수용체와의 사이에 기체 또는 액체를 공급하는 공급 수단을 가진 것을 특징으로 하는 (2) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(8) 상기 제 2 수용체의 내부에 공급된 기체 또는 액체가 상기 투과 부재 위에 배출되는 것을 특징으로 하는 (7)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(9) 상기 촬상 수단이 상기 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초한 화상을 확대하여 촬상할 수 있도록 하기 위한 렌즈와, 이 화상을 제조 라인의 상류측으로부터 촬상하여 화상 데이터로 변환하는 촬상 소자를 가진 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(10) 상기 렌즈가 상기 용접 부분의 맞대기 면의 판 두께 방향의 각 위치로부터 방사된 광을 입광할 수 있는 위치에 있고, 이 렌즈의 초점을 이 용접 부분에 맞출 수 있는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 (9)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(11) 상기 렌즈가 상기 용접 부분의 중심 부분으로부터 이 렌즈의 광축 방향을 보았을 때의 앙각이 마이너스 20˚이상 20˚이하인 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 (10)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(12) 상기 촬상 수단의 촬영 분해능이 0.2 mm 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(13) 상기 해석 수단은 상기 촬상 수단에 의하여 얻은 화상 데이터에 기초하여 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보를 구하고, 구한 휘도 정보 또는 온도 정보를 이용하여, 이 용접 부분에 있어서의 강판의 용융 상태 및 강판의 맞대기 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(14) 상기 해석 수단은 상기 촬상 수단에 의하여 다른 시간에 얻은 복수의 화상 데이터에 기초한 휘도 정보 또는 온도 정보를 비교하여, 상기 용접 부분에 있어서의 산화물의 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (13)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(15) 상기 해석 수단은 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보와, 미리 설정한 제1 및 제2 역치를 비교하여, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보가 제1 역치 이하인 경우에는 상기 용접 부분이 저입열 상태인지 아닌지를 해석하는 제1 판단 수단과, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보가 제2 역치 이상인 경우에는 상기 용접 부분이 과입열 상태라고 판단하는 제2 판단 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 (13)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(16) 상기 휘도 정보 또는 온도 정보의 포화 영역이 소정의 범위에 있는 경우에는, 상기 용접 부분의 맞대기 각이 이상(異常)이라고 판단하는 제3 판단 수단을 가진 것을 특징으로 하는 (13) 또는 (15)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

(17) 상기 해석 수단은 상기 촬상 수단에 의하여, 다른 시간에 얻은 두 개의 화상 데이터의 차분 데이터를 생성하는 차분 화상 생성 수단과, 상기 차분 화상 생성 수단에 의하여 생성된 차분 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분에 미리 설정한 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있는지 아닌지를 판정하는 변화 판정 수단을 가지고, 상기 변화 판정 수단에 의하여 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있었다고 판정되는 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 있다고 판단하고, 상기 변화 판정 수단에 의하여 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 없었다고 판정되는 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 없다고 판단하는 것을 특징으로 하는 (14)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치.

본 발명의 전봉관의 제조 상태 감시 방법은 전봉관을 제조하기 위하여 원통상으로 형성된 강판의 용접 부분 상태를 온라인으로 감시하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법으로서, 상기 전봉관의 제조 상태 감시 장치에 관하여, 이 용접 부분으로부터 방사된 광을 촬상하고, 그것을 화상 데이터로 변환하는 촬상 스텝과, 이 화상 데이터에 기초하여 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향 상태를 해석하는 해석 스텝과, 상기 해석한 결과를 표시 장치에 표시하는 표시 스텝을 가진 것을 특징으로 한다.

그리고, 그 요지로 하는 것은 이하와 같다.

(18) 상기 (1) 내지 (17) 중 어느 하나의 항에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치에 관한 것으로, 전봉관을 제조하기 위하여 강판을 원통상으로 형성하면서, 이 강판의 양단부를 가열하여 용접할 때에, 이 용접 부분 상태를 온라인으로 감시하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법으로서, 이 용접 부분으로부터 방사된 광을 촬상하고, 그것을 화상 데이터로 변환하는 촬상 스텝과, 이 화상 데이터에 기초하여 상기 용접 부분에 있어서의 강판의 판 두께 방향 상태를 해석하는 해석 스텝과, 상기 해석한 결과를 표시 장치에 표시하는 표시 스텝을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법.

(19) 상기 해석 스텝은 상기 화상 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보를 구하고, 구한 휘도 정보 또는 온도 정보를 이용하여, 상기 용접 부분에 있어서의 강판 및 용접 재료의 용융 상태 및 강판의 맞대기 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 (18)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 방법.

(20) 상기 해석 스텝은 촬상한 다른 시간에 얻은 복수의 상기 화상 데이터에 기초하여 휘도 정보 또는 온도 정보를 비교하고, 상기 용접 부분에 있어서의 산화물 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 (18) 또는 (19)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 방법.

(21) 상기 해석 스텝은 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보와, 미리 설정한 제1 및 제2 역치를 비교하고, 이 휘도 정보 또는 온도 정보가 제1 역치 이하인 경우에는 상기 용접 부분이 저입열 상태인지 아닌지를 해석하는 제1 판단 스텝과, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보가 제2 역치 이상인 경우에는 상기 용접 부분이 과입열 상태라고 판단하는 제2 판단 스텝을 가진 것을 특징으로 하는 (18) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 방법.

(22) 상기 휘도 정보 또는 온도 정보의 포화 영역이 소정의 범위에 있는 경우에, 상기 용접 부분의 맞대기 각이 이상이라고 판단하는 제3 판단 스텝을 가진 것을 특징으로 하는 (19) 또는 (21)에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 방법.

(23) 상기 해석 스텝은 상기 촬상 수단에 의하여 다른 시간에 얻은 두 개의 화상의 차분 데이터를 생성하는 차분 화상 생성 스텝과, 이 차분 화상 생성 스텝에 의하여 생성된 차분 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분에 미리 설정한 역치 이상 의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있는지 아닌지를 판정하는 변화 판정 스텝을 가지고, 이 변화 판정 스텝에 의하여 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있다고 판정되었을 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 있다고 판단하고, 상기 변화 판정 스텝에 의하여, 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 없었다고 판정되었을 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 없다고 판단하는 것을 특징으로 하는 (18) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 방법.

이 때, (17) (23)에서 말하는 「다른 시간에 얻은 두 개의 화상」이란 시간 간격을 두고 촬상된 두 개의 화상으로, 30msec 이내의 시간 간격을 두고 촬상된 두 개의 화상인 것이 좋다.

본 발명에 의하여, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 전봉관을 제조하기 위하여 원통상으로 형성된 강판의 용접 부분으로부터 방사된 광을 고정밀도로 촬상할 수 있고, 그것을 화상 데이터로 변환하여 해석, 표시할 수 있으며, 이에 의하여 고정밀도 해석과, 화상 가공이나 데이터 가공에 의한 알기 쉬운 표시가 가능하게 된다. 이 고정밀도의 해석 결과나 알기 쉬운 표시는 결과적으로, 고정밀도, 응답성이 좋은 제어를 가능하게 하고, 품질의 안정이나 생산성의 향상에 기여할 뿐만 아니라, 오퍼레이터의 작업성, 감시성을 현저하게 개선한다.

또한, 적어도 일부가 비도전체로 만들어진 수용체의 내부에 입광시키고, 입광시킨 광에 기초하여 화상을 릴레이 렌즈에 의하여 전달하여 촬상 수단으로 촬상할 때에, 수용체를 비도전체로 함으로써, 수용체가 전자 노이즈에 의하여 용손되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 촬상 수단을 전자 노이즈원인 유도 코일 또는 콘택트칩으로부터 떨어진 장소에 설치할 수 있기 때문에, 노이즈의 영향을 억제할 수 있고, 용접 부분을 그 측방으로부터 촬상 수단의 해상도에 따른 해상도로 촬상할 수 있기 때문에, 용접 부분의 정보를 종래보다 정확하게 그리고 온라인으로 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전봉관을 제조하기 위하여 원통상으로 형성된 강판의 용접 부분으로부터 방사된 광을 고정밀도로 촬상할 수 있고, 그것을 화상 데이터로 변환하여 해석, 표시할 수 있다. 이것에 의하여, 고정밀도의 해석과 화상 가공이나 데이터 가공에 의한 알기 쉬운 표시가 가능하게 된다. 이 고정밀도의 해석 결과나 알기 쉬운 표시는 결과적으로 고정밀도, 고응답의 제어를 가능하게 하고, 품질의 안정이나 생산성의 향상에 기여할 뿐만 아니라, 오퍼레이터의 작업성, 감시성을 현저하게 개선하기 때문에, 전봉 강관의 제조 공정의 비약적인 발전에 공헌하는 것이라고 확신한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, CCD 카메라, 변환 렌즈 및 릴레이 렌즈 유니트의 상세 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 정보 처리 장치의 기능적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 원통 모양의 강 스트립의 양단부(용접 부분)의 모습의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 맞대기 각이 0[˚]인 경우의 "원통상 스트립 강의 용접 부분의 화상"의 일례를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 맞대기 각이 다른 경우의 "원통상 스트립 강의 용접 부분의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 원통상 스트립 강의 양단부의 맞대기 각을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 제1 측정 에리어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, R 성분의 휘도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, B 성분의 휘도 분포의 제1 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, B 성분의 휘도 분포의 제2 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 제2 측정 에리어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 차분 화상을 생성하는 과정의 일례를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 원통상 스트립 강의 용접 부분의 "입열 상태 및 맞대기 상태"를 분석할 때의 정보 처리 장치의 동작의 일례를 설명하는 플로우 차트이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 원통상 스트립 강의 용접 부분에 있어서의 스케일을 해석할 때의 정보 처리 장치의 동작의 일례를 설명하는 플로우 차트이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태를 나타내는 것으로, 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태를 나타내는 것으로, 원통상 스트립 강의 용접 부분의 바로 위에 배치된 CCD 카메라에 의하여 촬상된 화상의 일례를 나타내는 것이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시 형태를 나타내는 것으로, 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시 형태를 나타내는 것으로, CCD 카메라, 변환 렌즈 및 릴레이 렌즈 유니트의 상세 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로, 릴레이 렌즈 유니트의 상세 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 제4의 실시 형태를 나타내는 것으로, 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 제4의 실시 형태를 나타내는 것으로, 도 22에 나타내는 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)을 가로 방향으로부터 본 도면이다.
도 24는 본 발명의 제4의 실시 형태를 나타내는 것으로, 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 제5의 실시 형태를 나타내는 것으로, 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.

(제1 실시 형태)

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.

도 1은 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 또한, 도 1에서는 설명의 형편상 전봉관 제조 라인이 가진 구성의 일부를 생략하고 있다. 또한, 도 1(a)은 사시도이고, 도 1(b)는 도 1(a)을 가로 방향으로부터 본 도면이다. 또한, 도 1에서는 화살표의 방향(도 1(a)에서는 앞쪽에서 뒤쪽으로, 도 1 (b)에서는 왼쪽에서 오른쪽으로 향하는 방향)으로 스트립 강(1)이 진행되는 것으로 한다.

전봉관 제조 라인에서는 스트립 강(1)의 양단부(양측 단부)가 서로 마주보도록, 도시하지 않는 복수의 성형 롤을 사용하여, 스트립 강(1)을 원통상으로 한다. 도 l에서는 이와 같이 하여 스트립 강(1)이 원통상이 된 후의 상태를 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명에서는 원통상이 된 스트립 강(1)을 필요에 따라 원통상 스트립 강(1)이라고 한다.

인피더(2)는 원통상 스트립 강(1)의 내부에 위치하도록 하고 있다. 콘택트 칩(3a, 3b)에 고주파 전력이 공급되면, 인피더(2)와 콘택트 칩(3a, 3b)의 작용에 의하여, 고주파 전류가 원통상 스트립 강(1)에 흐른다. 고주파 전류는 표피 효과에 의하여 원통상 스트립 강(1)의 양단부에 집중된다. 이에 의하여, 원통상 스트립 강(1)의 양단부가 줄열에 의하여 가열 용융된다. 또한, 본 실시 형태에서는 필요에 따라서, 콘택트 칩(3a, 3b)에 냉각수가 공급되는 것으로 한다. 또한, 원통상 스트립 강(1)을 직접 통전 가열하는 경우에는 인피더(2)를 사용하지 않고, 콘택트 칩(3a, 3b)의 작용에 의하여 고주파 전류를 원통상 스트립 강(1)에 흐르게 할 수 있다. 이와 같이 인피더(2)는 필수의 구성은 아니다.

스퀴즈 롤(4a, 4b)은 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)보다 후단에서, 원통상 스트립 강(1)을 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 배치된다. 가열 용융된 원통상 스트립 강(1)은 이 스퀴즈 롤(4a, 4b)에 의하여 가압됨으로써 그 양단부가 접합된다. 가열 용융된 원통상 스트립 강(1)이 스퀴즈 롤(4a, 4b)에 의하여 가압될 때에, 용융 금속의 일부와 함께 스케일(산화물)이 원통상 스트립 강(1)의 충합부(원통상 스트립 강(1)의 양단부 중에서 최초로 접합되는 부분) 등으로부터 배출된다.

이상과 같이 하여 형성되는 전봉관(6)의 용접 부분 상태를 감시하기 위하여, 전봉관의 제조 상태 감시 장치(이하, 필요에 따라 감시 장치라고 약칭한다)가 설치되어 있다.

도 1에 있어서, 감시장치는 CCD 카메라(11)와, 변환 렌즈(12)와, 릴레이 렌즈 유니트(13)와, 에어 펌프(14)와, 정보 처리 장치(15)와, 표시 장치(16)와, 제어 장치(17)와, 전원 장치(18)를 가지고 있다.

도 2는 CCD 카메라(11), 변환 렌즈(12) 및 릴레이 렌즈 유니트(13)의 상세한 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2(a)는 CCD 카메라(11), 변환 렌즈(12) 및 릴레이 렌즈 유니트(13)의 전체 구성을 나타내는 도면이고, 도 2(b)는 릴레이 렌즈 유니트(13)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.

도 2(a)에 있어서, CCD 카메라(11)는 예를 들면 VGA 이상의 해상도를 가진 촬상 장치이다. 변환 렌즈(12)는 후술하는 릴레이 렌즈 유니트(13)로부터 얻은 화상을 CCD 카메라(11) 내의 촬상면(CCD)에 결상하기 위한 광학 모듈이다. 본 실시 형태에서는 CCD 카메라(11)와 변환 렌즈(12)를 사용함으로써 촬상 수단이 실현된다.

또한, 릴레이 렌즈 유니트(13)는 본체부(13a)와 에어 파이프(13b)를 가지고 있다. 본체부(13a)는 그 선단부로부터 받아들여진 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"을 (그 크기 그대로 (또는 확대하여)) 변환 렌즈(12)에 전달하기 위한 것이다. 한편, 에어 파이프(13b)는 본체부(13a)의 표면에 나선형으로 장착된 비도전체로 만든 관이며, 그 내부에는 에어 펌프(14)로부터 공급된 에어가 통풍된다.

도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 릴레이 렌즈 유니트(13)의 본체부(13a)는 수용체(21)와 내열 유리(22)와 미러(23)와 릴레이 렌즈(24)를 가지고 있다.

수용체(21)는 절연체 (비도전체) 또는 반도전체로 이루어지는 비도전체(좋기로는 1O⁵[Ω·cm] 이상의 비저항을 가진 절연체)를 사용하여 형성된 원통상의 관이다. 수용체(21)의 재질로서는, 예를 들면 세라믹이나, 수지나, 유리 등을 사용할 수 있다. 또한, 수용체(21) 모두를, 비도전체를 이용하여 형성할 필요는 없고, 수용체(21)가 용손되지 않도록, 적어도 일부(좋기로는, 선단측(미러(23)이 장착되어 있는 측)의 부분)을, 비도전체를 사용하여 형성하면 된다.

수용체(21)의 선단측의 측면의 개구부에는 내열 유리(22)가 장착되어 있다.

내열 유리(22)로서는, 예를 들면 석영 유리를 사용할 수 있다.

미러(23)는 수용체(21)의 내부에 있어서, 그 경면이 내열 유리(22)와 소정의 각도를 가지고 마주보는 위치에 설치되어 있다. 또한, 미러(23)는 내열 유리(22)를 거쳐 입광하는 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"이 수용체(21)의 관 축 방향(릴레이 렌즈(24)의 방향)에 투영되도록 하기 위하여 경사되어 있다. 미러(23)의 재질에는 가시광을 높은 효율로 반사하는 유전체 다층막이 사용되는 것이 좋다.

릴레이 렌즈(24)는 수용체(21)의 내부에 있어서, 미러(23)의 경면과 소정의 각도를 가지고 대향하는 위치에 설치되고, 미러(23)에 투영된 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"을 수용체(21)의 기단부에 설치된 변환 렌즈(12)에 전달하기 위한 것이다.

도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 수용체(21)의 관축 방향과 내열 유리(22)를 거쳐 입광하는 광의 방향에 대하여, 각각 45[˚]의 각도를 가지도록, 미러(23)가 수용체(21)의 내부에 장착되어 있다.

전술한 바와 같이, 본체부(13a)의 표면에는 나선상으로 에어 파이프(13b)가 장착되어 있다. 따라서, 에어 파이프(13b)에, 예를 들면 상온보다 저온인 에어를 통풍함으로써, 본체부(13a)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 또한, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 에어 파이프(13b)로부터의 에어(25)가 내열 유리(22) 위에 배출되도록 함으로써, 내열 유리(22)에 스케일 등이 부착하는 것을 억제할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는 수용체(21)를 사용함으로써, 수용체가 실현되고, 내열 유리(22)를 사용함으로써 투과 부재가 실현된다. 또한, 에어 파이프(13b)를 사용함으로써, 비도전체로 만든 파이프가 실현되고, 에어 펌프(14)를 사용함으로써 공급 수단이 실현된다.

도 1의 설명으로 돌아오면, 정보 처리 장치(15)는 CPU, ROM, RAM, HDD, 키보드, 마우스, 각종 인터페이스 및 화상 입력 보드 등을 구비한다. 정보 처리 장치(15)는 이상과 같은 구성을 가진 릴레이 렌즈 유니트(13), 변환 렌즈(12) 및 CCD 카메라(11)를 사용하여 얻은 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상 데이터"를 입력하는 동시에, 엔코더(19)로부터 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 위치에 관한 위치 데이터"를 입력한다. 또한, 정보 처리 장치(15)는 입력한 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상 데이터와 위치 데이터"에 기초하여 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 용융 상태와 맞대기 상태와 스케일 상태를 해석한다.

표시 장치(16)는 예를 들면 액정 디스플레이를 구비하고, 정보 처리 장치(15)에서 이루어진 분석의 결과(원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 용융 상태와 맞대기 상태) 등을 표시한다.

제어 장치(17)는 정보 처리 장치(15)에서 이루어진 해석의 결과(원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 용융 상태와 맞대기 상태)에 기초하여 전원 장치(18)나, 도시하지 않은 성형 롤 등의 동작을 제어한다.

전원 장치(18)는 제어 장치(17)에 따른 제어에 따라서, 콘택트 칩(3a, 3b)에 전력을 공급하고, 원통상 스트립 강(1)에 고주파 전류가 흐르도록 한다.

도 3은 정보 처리 장치(15)의 기능적인 구성의 일례를 나타내는 도이다.

도 3에 있어서, 화상 동기 획득부(31)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상 데이터를 CCD 카메라(11)로부터 취득하는 동시에, 그 때의 원통상 스트립 강(1)의 위치에 관한 위치 데이터를 엔코더(19)로부터 취득한다. 또한, 화상 취득부(31)는 그 데이터들을 서로 관련지어 HDD 등의 기억 매체에 기억시킨다.

화상 취득부(31)는 예를 들면 화상 입력 보드, 엔코더(19)와의 인터페이스, CPU, ROM 및 RAM 등을 사용함으로써 실현될 수 있다.

도 4는 원통상 스트립 강(1)의 양단부(용접 부분)의 모습의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 맞대기 각이 0[˚]인 경우의 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다. 구체적으로 도 5(a)는 입열 상태(용융 상태)가 정상인 경우의 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5(b)는 입열 상태가 저입열인 경우의 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5(c)는 입열 상태가 과입열인 경우의 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도이다.

입열 상태(용융 상태)가 정상인 경우에는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 용접 부분(5)(도 4의 영역 41에 대응하는 부분이며, 도 5(a)에 있어서 회색 세로선으로 보이는 부분)에 있어서의 휘도가 적정 범위에서 거의 일정하게 된다. 이것에 대하여, 입열 상태가 저입열인 경우에는 용접 부분(5)의 열이 불충분하게 되고, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 용접 부분(5)에 있어서의 휘도는 낮고 어두운 화상이 된다. 또한, 입열 상태가 과입열인 경우에는 용접 부분(5)의 양단부에서 아크가 발생하고, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 그 용접 부분(5)의 양단부의 휘도가 현저하게 높아진다(도 5(c)의 흰색 부분).

도 6은 맞대기 각이 다른 경우의 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 6(d)은 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 정상(거의 0[˚])인 경우의“원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6(b)은 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 V자형인 경우의 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6(c)은 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 역V자형인 경우의 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6에서는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 입열 상태가 일정한 것으로 한다.

이때, 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 정상이라는 것은 도 7 (a)에 나타내는 바와 같이, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)(양단부)이 서로 거의 평행한 것을 말한다. 또한, 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 V자형이라는 것은 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)(양단부)의 외측이 내측보다 열려 있는 상태인 것을 말한다. 또한, 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 역V자형이라는 것은, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)(양단부)의 내측이 외측보다 열려 있는 상태를 말한다.

원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 정상인 경우에는 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 용접 부분(5)에 있어서의 휘도가 적정 범위에서 거의 일정하게 된다. 이에 대하여, 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 V자형인 경우에는, 용접 부분(5)의 내측 단부에서 아크가 발생하고, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 그 용접 부분(5)의 내측 단부의 휘도가 현저하게 높아진다(도 6(b)의 흰색 부분). 또한, 원통상 스트립 강(1)의 양단부의 맞대기 각이 역V자형인 경우에는 용접 부분(5)의 외측 단부에서 아크가 발생하고, 도 6(c)에 도시하는 바와 같이, 그 용접 부분(5)의 외측 단부의 휘도가 현저하게 높아진다(도 6(c)의 흰색 부분).

도 3의 설명으로 돌아가면, 측정 에리어 설정부(32)는 이상과 같은 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"이 얻어지면, 그 화상에 원통상 스트립 강(1)의 내측 단부(도 4의 영역(42, 43)에 대응하는 부분)의 형상에 맞춘 직선을 삽입하고, 그 직선의 교점을, 맞대기 면(용접 부분(5))의 내측 단부의 위치로서 검출한다. 또한, 측정 에리어 설정부(32)는 검출한 내측 단부의 위치를 하단 중앙으로 하는 제1 측정 에리어를 설정한다. 도 8은 제1 측정 에리어의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 예에서는 원통상 스트립 강(1)의 내측 단부의 형상에 맞추어 삽입된 두 개의 직선(81, 82)의 교점(83)이 맞대기 면(용접 부분(5))의 내측 단부의 위치로서 검출된다. 그리고, 이 맞대기 면(용접 부분(5))의 내측 단부(교점 83)를 하단 중앙으로 하고, 세로 방향이 원통상 스트립 강(1)의 두께(판 두께)에 대응하는 길이를 가지고, 가로 방향이 예를 들면 20 화소의 길이를 가지는 제1 측정 에리어(84)를 설정한다. 또한, 제1 측정 에리어(84)의 가로 방향이 어느 정도의 길이를 가지도록 하는 것은, 전술한 바와 같이 맞대기 면(용접 부분(5))이 V자형이 되거나 역V자형이 되거나 하는 등, 맞대기 면(용접 부분(5))이 수직이 되지 않는 경우가 있기 때문이다.

측정 에리어 설정부(32)는, 예를 들면 CPU, ROM, 및 RAM 등을 이용함으로써 실현할 수 있다.

도 3의 설명으로 돌아오면, 휘도 추출부(33)는 측정 에리어 설정부(32)에서 설정된 제1 측정 에리어(84)에 있어서, 라인 마다 최대 휘도를 구한다(즉, 제1 측정 에리어(84)의 각 라인에 있어서의 최대 휘도를 구한다). 이에 의하여, 1 차원 의 휘도 정보를 얻을 수 있다. 또한, 라인별 최대 휘도인 1 차원의 휘도 정보를 R (Red) 성분과 G (Green) 성분과 B (Blue) 성분으로 분리하고, R 성분, G 성분 및 B 성분의 휘도 분포(제1 측정 에리어(84) 내에 있어서의 RGB 각 성분의 1 차원 의 휘도 정보)를 구한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 400[nm] 이상 500[nm] 미만의 파장을 가진 성분을 R 성분으로서 추출하고, 500[nm] 이상, 550[nm] 미만의 파장을 가진 성분을 G 성분으로서 추출하고, 550[nm] 이상 700[nm] 미만의 파장을 가진 성분을 B 성분으로서 추출한다.

휘도 추출부(33)는, 예를 들면 CPU, ROM, 및 RAM 등을 사용함으로써 실현될 수 있다.

R 성분 판정부(34)는 휘도 추출부(33)에 의하여 얻은 R 성분의 휘도 분포를 참조하고, R 성분의 휘도가 미리 설정한 제1 역치 이하의 영역이 일정 영역(예를 들면 일치 부분(중앙 부분)의 60[%])이상인지 아닌지를 판정한다. 이 판정의 결과, R 성분의 휘도가 제1 역치 이하인 영역이 일정 영역 이상인 경우에는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)은 저입열 (냉접) 상태라고 판정한다. 또한, 판정의 역치는 촬영한 데이터와 샤르피 시험 결과와의 상관을 해석하여 결정한다. 이때, 화상 전체의 휘도 레벨이 변화하여도 오판정하기 어려워지므로, 맞대기부 양단의 휘도 레벨과 맞댐 내부와의 상대적인 레벨 변화(예를 들면 양자의 평균값을 계산한 후, 맞대기부 내부/맞대기부 양단이 50% 이상인지 아닌 지)를 역치로 할 수도 있다.

도 9는 R 성분의 휘도 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 예에서는 그래프(휘도 분포)(91)와 같이 되면, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)은 저입열 (냉접) 상태라고 판정한다. 또한, 도 9에서는 외측이 될수록 값이커지도록 가로 축의 값을 취하고 있다.

R 성분 판정부(34)는 예를 들면, CPU, ROM 및 RAM 등을 사용함으로써 실현될 수 있다.

B 성분 판정부(35)는 R 성분 판정부(34)보다, R 성분의 휘도가 역치 이하인 영역이 일정 영역 이상이 아니라고 판정되면, 휘도 추출부(33)로부터 얻은 B 성분의 휘도 분포를 참조하여, B 성분의 휘도가 포화된 영역이 일정 영역(예를 들면 맞대기 부분(중앙 부분)의 40[%]) 이상인지 아닌 지를 판정한다. 이 판정의 결과, B 성분의 휘도가 미리 설정한 제2 역치 이상인 영역 또는 포화되어 있는 영역이 일정 영역 이상인 경우에는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)은 과입열 상태라고 판정한다.

도 10은 B 성분의 휘도 분포의 제1 예를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 예에서는 그래프(휘도 분포)(101)와 같이 되면, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)은 과입열 상태라고 판정된다. 또한, 도 9와 마찬가지로 도 10에서도, 외측이 될수록 값이 커지도록 가로 축의 값을 취하고 있다.

한편, B 성분의 휘도가 포화하고 있는 영역이 일정 영역 이상이 아니라고 판정한 경우에는, B 성분 판정부(35)는 B 성분의 휘도가 포화하고 있는 영역이 특정의 위치에만 있는지 아닌지를 판정한다. 이 때, 특정의 위치란, 맞대기 면(용접 부분(5))의 외측 단부 또는 내측 단부에 대응하는 위치이다. 이 판정의 결과, B 성분의 휘도가 포화된 영역이 특정의 위치에만 없다고 판정된 경우, B 성분 판정부(35)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)은 정상적이라고 판정한다.

한편, B 성분의 휘도가 포화되어 있는 영역이 특정의 위치에만 있는 경우에는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 맞대기 각에 이상이 있다고 판정한다. 또한, B 성분의 휘도가 포화되어 있는 영역이 맞대기 면(용접 부분(5))의 외측 단부에 대응하는 위치에 있는 경우에는 맞대기 면(용접 부분(5))이 역V자형이라고 판정하고, 맞대기 면(용접 부분(5))의 내측 단부에 대응하는 위치에 있는 경우에는 맞대기 면(용접 부분(5))이 V자형이라고 판정한다.

도 11은 B 성분의 휘도 분포의 제2의 예를 나타내는 도면이다. 도 11에 나타내는 예에서는 그래프(휘도 분포)(111)와 같이 되면, 맞대기 면(용접 부분(5))이 역V자형이라고 판정된다. 또한, 그래프(휘도 분포)(112)와 같이 되면, 맞대기 면(용접 부분(5))이 V자형이라고 판정된다. 또한, 도 9 및 도 10과 같이, 도 11에서도, 외측이 될수록 값이 커지도록 가로 축의 값을 취하고 있다.

B 성분 판정부(35)는, 예를 들면 CPU, ROM, 및 RAM 등을 이용함으로써 실현될 수 있다.

도 3의 설명으로 돌아오면, 전술한 측정 에리어 설정부(32)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상이 얻어지면, 제1 측정 에리어(84)에 추가하여, 제2 측정 에리어를 설정한다. 전술한 바와 같이, 제1 측정 에리어(84)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 용융 상태와 맞대기 상태를 해석하는 에리어이다. 이에 대하여, 제2 측정 에리어는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 있어서의 스케일(산화물)의 혼입 상태를 해석하는 에리어이다. 구체적으로 측정 에리어 설정부(32)는 제1 측정 에리어(84)보다 가로 방향의 길이가 긴(예를 들면 200 화소의 길이를 가진다) 측정 에리어를 제2 측정 에리어로서 설정한다. 이와 같이, 제2 측정 에리어의 가로 방향의 길이를 제1 측정 에리어(84)보다 길게 하는 것은 스케일이 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 들어가는 모습을 가능한 한 먼 곳으로부터 파악할 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한, 가로 방향의 길이 이외에 대하여는, 제1 측정 에리어(84)와 동일한 방법으로 제2 측정 에리어는 설정되기 때문에, 제2 측정 에리어의 설정 방법의 상세 설명을 생략한다. 도 12는 제2 측정 에리어의 일례를 나타내는 도면이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제2 측정 에리어(121)는 도 8에 도시한 제1 측정 에리어(84)보다 가로 방향의 길이가 길다.

도 3의 설명으로 돌아오면, 차분 화상 생성부(36)는 시간적으로 연속되는 (촬영 시간이 다르다) "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"이 두 개 얻어지면, 그 두 개의 화상을 비교하기 위하여, 그 두 개의 화상의 차분 화상을 생성한다. 이때, 차분 화상을 생성하기 위한 화상의 촬영 간격은 미리 정해진 간격으로 한다. 좋기로는 30 msec 이내의 시간 간격으로 촬상된 두 개의 화상인 것이 좋다. 예를 들면, 연속하여 촬상된 2의 화상의 차분 화상을 생성할 수 있다. 도 13은 차분 화상을 생성하는 과정의 일례를 개념적으로 나타내는 도면이다. 도 13(a)는 제2 측정 에리어(121) 내에 스케일이 들어가기 전의 화상을 나타내고, 도 13(b)은 제2 측정 에리어(121) 내에 스케일이 들어간 화상을 나타낸다. 또한, 도 13(c)는 도 13 (a)에 나타내는 화상과 도 13(b)에 나타내는 화상의 차분 화상을 나타낸다.

차분 화상 생성부(36)는, 예를 들면, CPU, ROM, 및 RAM 등을 이용함으로써 실현될 수 있다.

상태 판정부(37)는 이상과 같이 하여 얻은 차분 화상에 기초하여 제2 측정 에리어(121) 내에, 역치 이상의 휘도 변화가 생기는지 아닌 지를 판정한다. 이 판정의 결과, 제2 측정 에리어(121) 내에, 역치 이상의 휘도 변화가 생기지 않는다고 판정한 경우에는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어가지 않았다고 판정한다. 한편, 제2 측정 에리어(121) 내에, 역치 이상의 휘도 변화가 일어났다고 판정한 경우에는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어갔다고 판정한다.

상태 판정부(37)는 예를 들면, CPU, ROM, 및 RAM 등을 사용함으로써 실현될 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 시간적으로 연속된 두 개의 화상의 차분 화상에 기초하여 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어갔다고 판정하도록 하였지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 예를 들면, 연속적으로 얻은 복수의 차분 화상에 기초하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어갔다고 판정하여도 된다.

판정 결과 출력부(38)는 R 성분 판정부(34)에 의한 판정 결과(원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 저입열 (냉접) 상태라고 하는 판정 결과), B 성분 판정부(35)에 의한 판정 결과(원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 과입열 상태라는 판정 결과, 용접 부분(5)이 V자형 또는 역V자형이라고 하는 판정 결과, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 정상이라는 판정 결과) 및 상태 판정부(37)에 의한 판정 결과(원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 있어서의 스케일 상태의 판정 결과)에 기초하여 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5) 상태를 표시 장치(16)에 표시하기 위한 표시 데이터를 생성하여 표시 장치(16)에 출력한다. 이에 의하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 "입열 상태 및 맞대기 상태"와 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 있어서의 스케일의 유무(스케일이 있는 경우에는 그 위치와 크기)를 온라인으로 동시에 감시할 수 있다.

또한, 판정 결과 출력부(38)는 R 성분 판정부(34), B 성분 판정부(35) 및 상태 판정부(37)에 의한 판정 결과를 나타내는 정보를 제어 장치(17)에 출력한다. 이에 의하여, 제어 장치(17)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의“입열 상태 및 맞대기 상태"와 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 있어서의 스케일의 유무에 따라서, 전봉관 제조 라인의 조업을 제어할 수 있다. 예를 들면, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 저입열 (냉접) 상태인 경우, 제어 장치(17)는 콘택트 칩(3a, 3b)에 공급하는 전력을 증대시킨다. 반대로, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 과입열 상태인 경우, 제어 장치(17)는 콘택트 칩(3a, 3b)에 공급하는 전력을 감소시킨다. 또한, 용접 부분(5)이 V자형 또는 역V자형인 경우, 제어 장치(17)는 용접 부분(5)의 맞대기 상태에 맞추어 도시하지 않은 성형 롤을 제어한다. 또한, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어간 경우, 제어 장치(17)는 콘택트 칩(3a, 3b)에 공급하는 전력이나, 롤(도시하지 않은 성형 롤, 스퀴즈 롤 4a, 4b)을 제어하여, 스케일의 발생량 등을 조정한다.

판정 결과 출력부(38)는, 예를 들면 CPU, ROM, RAM, 비디오 RAM, 화상 처리 장치, 표시 장치(16)와의 인터페이스 및 제어 장치(17)와의 인터페이스 등을 사용함으로써 실현될 수 있다.

다음으로, 도 14의 플로우 차트를 참조하면서, 원통상 스트립 강(1)의 용접부분(5)의 "입열 상태 및 맞대기 상태"를 해석할 때의 정보 처리 장치(15)의 동작의 일례를 설명한다.

먼저, 스텝 S1에 있어서, 화상 취득부(31)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상 데이터를 CCD 카메라(11)로부터 취득하는 동시에, 이 때의 원통상 스트립 강(1)의 위치에 관한 위치 데이터를 엔코더(19)로부터 취득할 때까지 대기한다. 또한, 데이터가 취득되면, 스텝 S2로 진행한다.

스텝 S2로 진행하면, 화상 취득부(31)는 스텝 S1에서 취득한 화상 데이터와 위치 데이터를 서로 관련지어 기억 매체에 기억한다.

다음으로, 스텝 S3에 있어서, 측정 에리어 설정부(32)는 스텝 S2에서 보존 된 화상 데이터를 읽어낸다. 또한, 측정 에리어 설정부(32)는 읽어들인 화상 데이터를 사용하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상에, 원통상 스트립 강(1)의 내측 단부의 형상에 맞춘 직선(81, 82)을 삽입한다.

다음으로, 스텝 S4에 있어서, 측정 에리어 설정부(32)는 스텝 S3에서 삽입한 직선(81, 82)의 교점(83)을, 맞대기 면(용접 부분(5))의 내측 단부의 위치로서 검출한다. 또한, 측정 에리어 설정부(32)는 이 맞대기 면의 내측 단부(교점 S3)를 하단 중앙으로 하는 제1 측정 에리어(S4)를 설정한다(도 8을 참조).

다음으로, 스텝 S5에 있어서, 휘도 추출부(33)는 스텝 S4에서 설정된 제1 측정 에리어 S4에 있어서, 라인마다 최대 휘도를 구한다.

다음으로, 스텝 S6에 있어서, 휘도 추출부(33)는 스텝 S5에서 구한 "라인마다 최대 휘도"를 R 성분, G 성분 및 B 성분으로 분리하고, R 성분, G 성분 및 B 성분의 휘도 분포를 구한다.

다음으로, 스텝 S7에 있어서, R 성분 판정부(34)는 스텝 S6에서 구한 R 성분의 휘도 분포를 참조하여, R 성분의 휘도가 역치 이하의 영역이, 일정 영역(예를 들면 맞대기 부분의 60[%]의 영역) 이상인지 아닌지를 판정한다. 이 판정의 결과, R 성분의 휘도가 역치 이하인 영역이 일정 영역 이상인 경우에는 스텝 S8로 진행된다. 스텝 S8로 진행되면, 판정 결과 출력부(38)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 저입열 (냉접) 상태인 것으로 하고, 그 상태를 표시하기 위한 표시 데이터를 생성하여 표시 장치(16)에 출력한다. 이 표시 데이터에는 스텝 S2에서 기억한 화상 데이터와, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 저입열 (냉접) 상태인 것을 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다. 표시 장치(16)는 이 표시 데이터에 기초한 화상을 표시한다. 또한, 판정 결과 출력부(38)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 저입열 (냉접) 상태인 것을 나타내는 데이터를 제어 장치(17)에 출력한다. 제어 장치(17)는 이 데이터에 기초하여 전원 장치(18) 등의 동작을 제어한다. 또한, 도 14의 플로우 차트에 의한 동작을 종료한다.

한편, R 성분의 휘도가 역치 이하인 영역이 일정 영역 이상이 아닌 경우에는 스텝 S9로 진행된다. 스텝 S9로 진행되면, B 성분 판정부(35)는 스텝 S6에서 구한 B 성분의 휘도가 포화되어 있는 영역이 일정 영역 이상인지 아닌지를 판정한다. 이 판정의 결과, B 성분의 휘도가 포화되어 있는 영역이 일정 영역 이상인 경우에는, 스텝 S10으로 진행된다. 스텝 S10으로 진행되면, 판정 결과 출력부(3S)는 원통상 강 스트립(1)의 용접 부분(5)이 과입열 상태인 것으로 보고, 그 상태를 표시하기 위한 표시 데이터를 생성하여 표시 장치(16)에 출력한다. 이 표시 데이터(2)는 스텝 S2에서 기억한 화상 데이터와, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 과입열 상태인 것을 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다. 표시 장치(16)는 이 표시 데이터에 기초한 화상을 표시한다. 또한, 판정 결과 출력부(38)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 과입열 상태인 것을 나타내는 데이터를 제어 장치(17)에 출력한다. 제어 장치(17)는 이 데이터에 기초하여 전원 장치(18) 등의 동작을 제어한다. 또한, 도 14의 플로우 차트에 의한 동작을 종료한다.

한편, B 성분의 휘도가 포화되어 있는 영역이 일정 영역 이상이 아닌 경우에는 스텝 S11에 진행된다. 스텝 S11로 진행되면, B 성분 판정부(35)는 스텝 S6에서 구한 B 성분의 휘도가 포화되어 있는 영역이 특정의 위치에만 있는지 아닌지를 판정한다. 이 판정의 결과, B 성분의 휘도가 포화되어 있는 영역이 특정의 위치에만 있는 경우에는 스텝 S12로 진행된다. 스텝 S12에 진행되면, 판정 결과 출력부(38)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 과입열 상태인 것으로 하고, 그 상태를 표시하기 위한 표시 데이터를 생성하여 표시 장치(16)에 출력한다. 이 표시 데이터에는 스텝 S2에서 기억한 화상 데이터와, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 맞대기 각이 이상인 것을 나타내는 데이터와 맞대기 면(용접 부분(5))의 형상(V자상 또는 역V자상)을 나타내는 데이터 또는 맞대기 각(도 7의 각도 θ)를 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다. 표시 장치(16)는 이 표시 데이터에 기초한 화상을 표시한다. 또한, 판정 결과 출력부(38)는 맞대기 각(도 7의 각도θ)를 나타내는 데이터를 제어 장치(17)에 출력한다. 제어 장치(17)은 이 데이터(2)에 기초하여 롤 등의 동작을 제어한다. 또한, 도 14의 플로우 차트에 의한 동작을 종료한다.

한편, B 성분의 휘도가 포화된 영역이 특정의 위치에만 없는 경우에는 스텝 S13으로 진행된다. 스텝 S13으로 진행되면, 판정 결과 출력부(3S)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 정상 상태인 것으로 하고, 그 상태를 표시하기 위한 표시 데이터를 생성하여 표시 장치(16)에 출력한다. 이 표시 데이터에는 스텝 S2에서 기억한 화상 데이터와, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 정상 상태인 것을 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다. 표시 장치(16)는 이 표시 데이터에 기초한 화상을 표시한다. 또한, 도 14의 플로우 차트에 의한 동작을 종료한다.

이상과 같이, 도 14에 나타내는 플로우 차트에서는 스텝 S3 내지 S7, S9, S11의 처리를 함으로써 해석 수단이 실현된다. 또한, 스텝 S8, S10, S12, S13의 처리를 실시하는 것에 의하여 표시 수단이 실현된다.

다음으로, 도 15의 플로우 차트를 참조하면서, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 있어서의 스케일을 해석할 때의 정보 처리 장치(15)의 동작의 일례를 설명한다.

먼저, 스텝 S21에 있어서, 화상 취득부(31)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상 데이터를 CCD 카메라(11)로부터 취득하는 동시에, 그 때의 원통상 스트립 강(1)의 위치에 관한 위치 데이터를 엔코더(19)로부터 취득할 때까지 대기한다. 또한, 데이터가 취득되면, 스텝 S22로 진행된다.

스텝 S22로 진행되면, 화상 취득부(31)는 스텝 S21에서 취득한 화상 데이터와 위치 데이터를 서로 관련지어 기억매체에 기억한다.

또한, 스텝 S23에 있어서, 측정 에리어 설정부(32)는 스텝 S22에 기억된 화상 데이터를 읽어낸다. 또한, 측정 에리어 설정부(32)는 읽어낸 화상 데이터를 사용하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상에 원통상 스트립 강(1)의 내측 단부의 형상에 맞춘 직선(81, 82)을 삽입한다.

다음으로, 스텝 S24에 있어서, 측정 에리어 설정부(32)는 스텝 S23에서 삽입한 직선(81, 82)의 교점(83)을, 맞대기 면(용접 부분(5))의 내측 단부의 위치로서 검출한다. 또한, 측정 에리어 설정부(32)는 이 맞대기 면(용접 부분(5))의 내측 단부(교점 83)를 하단 중앙으로 하는 제2 측정 에리어(121)를 설정한다(도 12를 참조).

다음으로, 스텝 S25에 있어서, 차분 화상 생성부(36)는 시간적으로 연속하는 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"이 두 개가 얻어졌는지 아닌지를 판정한다. 이 판정의 결과, 시간적으로 연속하는 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"이 두 개가 얻어지지 않는 경우에는 스텝 S21로 돌아온다.

한편, 시간적으로 연속된 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"이 두 개 얻어진 경우에는 스텝 S26으로 진행된다. 스텝 S26으로 진행되면, 차분 화상 생성부(36)는 그 두 개의 화상의 차분 화상을 생성한다.

다음으로, 스텝 S27에 있어서, 상태 판정부(37)는 스텝 S26에서 생성된 차분 화상에 기초하여 제2 측정 에리어(121) 내에, 역치 이상의 휘도 변화가 생겼는지 여부를 판정한다. 이 판정의 결과, 제2 측정 에리어(121) 내에 휘도 변화가 생긴 경우에는 스텝 S28로 진행된다.

스텝 S28로 진행되면, 판정 결과 출력부(3S)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어갔다고 보고, 그 상태를 표시하기 위한 표시 데이터를 생성하여 표시 장치(16)에 출력한다(이 표시 데이터에는 스텝 S26에서 생성한 차분 화상의 데이터와, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(52) 스케일이 들어간 것을 나타내는 데이터와, 스케일의 위치와 크기를 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다. 표시 장치(16)는 이 표시 데이터에 기초한 화상을 표시한다. 또한, 판정 결과 출력부(38)는 스케일의 위치와 크기를 나타내는 데이터를 제어 장치(17)에 출력한다. 제어 장치(17)는 이 데이터에 기초하여 롤 등의 동작을 제어한다. 또한, 도 15의 플로우 차트에 의한 동작을 종료한다.

한편, 제2 측정 에리어(121) 내에 휘도 변화가 생기지 않은 경우에는 스텝 S29로 진행된다. 스텝 S29로 진행되면, 판정 결과 출력부(38)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어가지 않았다고 보고, 그 상태를 표시하기 위한 표시 데이터를 생성하여 표시 장치(16)에 출력한다. 이 표시 데이터에는 스텝 S26에서 생성한 차분 화상의 데이터와, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 스케일이 들어가지 않은 것을 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다. 표시 장치(16)는 이 표시 데이터에 기초한 화상을 표시한다. 또한, 도 15의 플로우 차트에 의한 동작을 종료한다.

이상과 같이, 도 15에 나타내는 플로우 차트에서는 스텝 S23 내지 S27의 처리를 실시함으로써 해석 수단이 실현된다. 또한, 스텝 S28, 29의 처리를 실시하는 것에 의하여 표시 수단이 실현된다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는 비도전체로 형성된 수용체(21) 내에, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)를 측방향으로부터 관찰하기 위한 미러(23)와, 미러(23)에 투영된 화상을 변환 렌즈(12)에 전하기 위한 릴레이 렌즈(24)를 설치하도록 하였다. 이와 같이 수용체(21)를 비도전체로 구성함으로써, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)(콘택트 칩(3a, 3b)에 수용체(21)를 근접시켜도 콘택트 칩(3a, 3b)의 주위에 생기는 전자 노이즈의 영향을 수용체(21)가 받는 것을 저감할 수 있고, 수용체(21)가 용손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 콘택트 칩(3a, 3b)보다 용접 부분(5)에 가까운 위치에 수용체(21)를 삽입할 수 있기 때문에, 콘택트 칩(3a, 3b)의 냉각수의 영향을 가급적으로 받지 않고, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 관찰할 수 있다.

또한, 이와 같은 수용체(21) 내의 선단측에 설치된 미러(23)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)이 자기 발광하는 광을, 내열 유리(22)를 거쳐 측방향으로부터 입광하고, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상을, 릴레이 렌즈 유니트(13) 내의 기단측에 설치된 릴레이 렌즈(24)의 방향으로 투영한다. 릴레이 렌즈(24)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상을 변환 렌즈(12)에 전하고, 변환 렌즈(12)는 그 화상을 CCD 카메라(11)의 촬상면에 결상시킨다. 따라서, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 그 측방향으로부터 CCD 카메라(11)의 해상도에 따른 해상도로 촬상할 수 있고, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 정보를 종래보다 정확하게 그리고 온라인으로 얻을 수 있다. 맞대기 면의 판 두께 방향의 발광 부분은 약0.1[mm]로 실측되어 있고, 샘플링 정리로부터, 이를 촬영하려면, 좋기로는, 0.05[mm]의 CCD 카메라의 분해능이 필요하다. 한편, 이 부위의 발광 휘도가 높고, 결과적으로 CCD 카메라의 분해능은 0.2[mm]이면, 용접 상태를 식별할 수 있는 것이 실험적으로 확인되었다.

또한, 이와 같이 하여 CCD 카메라(11)로 촬상된 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상 데이터"를 처리함으로써, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 "입열 상태 및 맞대기 상태"나, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 있어서의 스케일의 유무(스케일이 있는 경우에는 그 위치와 크기)를 온라인으로 종래보다 정확하게 해석할 수 있다. 또한, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 촬영 화상으로부터, 맞대기 상부의 비드 폭을 측정함으로써, 용융 부분(5)의 배출 상태의 가부도 용이하게 판정할 수 있다.

또한, 해석한 정보를 표시함으로써, 전봉관의 품질을 온라인으로 감시할 수 있는 동시에, 이미 제조한 전봉관을 파괴 검사하지 않더라도, 스트립상 강판의 새로 교체할 때에, 롤의 조업 조건의 설정을 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 릴레이 렌즈 유니트(13)의 본체부(13a)의 표면에, 나선상으로 장착된 금속제의 에어 파이프(13b)를 설치하고, 에어 파이프(13b)에 저온의 에어를 통풍하고, 그 에어가 내열 유리(22) 위에 배출되도록 하였다. 따라서, 릴레이 렌즈 유니트(13)의 본체부(13a)(수용체(21) 등)의 온도 상승을 억제하는 동시에, 내열 유리(22)에 스케일 등이 부착하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 CCD 카메라(11)로 촬상된 화상의 휘도에 관한 데이터를 사용하여 처리를 하도록 한 경우를 예를 들어 설명하였지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 예를 들면, 온도 교정(온도와 휘도와의 상관 관계의 설정)이 미리 이루어진다. CCD 카메라를 사용한 경우에는 CCD 카메라로부터, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 온도에 관한 데이터(온도 정보)를 얻을 수 있기 때문에, 그 온도에 관한 데이터를 사용하여 처리를 하여도 된다. 또한, 촬상 장치는 CCD 카메라에 한정되지 않고, 예를 들면 CMOS 센서를 가진 카메라이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 나선상으로 장착된 금속제의 에어 파이프(13b)에 저온의 에어(공기)를 통풍하도록 하였지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다.

예를 들면, 불활성 가스 등의 기체를 통풍하도록 하여도 좋다. 또한, 물 등의 액체를 에어 파이프(13b)에 공급하여도 좋다. 또한, 에어 파이프(13b)는 나선상이 아니라, 예를 들면, 에어 파이프로부터의 에어가 내열 유리(22) 위에 배출되도록 설치되어 있으면, 에어 파이프는 직선 상태이어도 좋고, 반드시 파이프일 필요도 없다. 예를 들면, 도 21은 파이프를 사용하지 않는 릴레이 렌즈 유니트(13)의 구조도의 일례이다. 릴레이 렌즈를 수용하는 수용체(21)를 이중 구조로 하여, 내측의 수용체(21)와 외측의 수용체(21b)의 사이에는 수 밀리미터의 간극을 두고 통풍이 되도록 되어 있다. 펌프에 접속하는 에어의 삽입구와, 배출구 이외에는 밀폐되어 있고, 에어가 내열 유리(22) 표면에 효율적으로 분출된다. 또한, 강재로부터의 열 복사를 받기 쉬운 선단부를 집중적으로 냉각하기 위하여, 내측의 수용체(21)와 외측의 수용체(21b)와의 사이에 스페이서를 장착하고, 에어를 선단부로 안내하는 경로를 만드는 것도 용이하다.

또한, 본 실시 형태에서는 원통상 스트립 강(1)의 축 방향에 대하여, 릴레이 렌즈 유니트(13)를 수직으로 삽입하는 구성을 예를 들어 설명하였지만, 릴레이 렌즈 유니트(13)를 삽입하는 각도는 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는 미러(23)의 설치 각도를 고정하도록 하였지만, 미러(23)의 설치 각도를 조정할 수 있도록 하여도 된다. 또한, 미러(23)의 설치 각도를 고정하는 경우에도 조정할 수 있도록 하는 경우에도, 릴레이 렌즈 유니트(13)를 삽입하는 각도나, 관찰 대상이 되는 용접 부분(5)의 크기나 위치 등에 따라 미러(23)의 설치 각도를 결정하게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 R 성분과 B 성분을 사용하여 처리를 실시하는 경우를 예를 들어 설명하였지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 예를 들면, R 성분과 B 성분을 사용한 처리만으로는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 상태를 확실하게 판별할 수 없는 경우에는 G 성분도 사용하여 처리를 하고, 그 처리의 결과도 고려하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5) 상태를 해석하도록 하여도 좋다.

본 실시 형태에서는 콘택트 칩(3a, 3b)을 사용하여 전봉관을 제조하는 경우를 예를 들어 설명하였다. 그러나, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 도 16은 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 콘택트 칩(3a, 3b) 대신에 워크 코일(유도 코일)(161)을 사용하도록 하여도 된다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 전술한 제1 실시 형태에서 설명한 구성에 추가하여 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 바로 위로부터 촬상함으로써 얻은 화상 데이터도 사용하여 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5) 상태를 해석하도록 하고 있다. 이와 같이 본 실시 형태는 전술한 제1 실시 형태에 대하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 바로 위로부터 촬상하여 처리하는 구성이 부가된 것이다. 따라서, 본 실시 형태의 설명에 있어서, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 부분에 대하여는 도 1 내지 도 16에 사용한 부호와 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.

도 17은 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 17에 있어서, CCD 카메라(171)는 그 촬상면이 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)과 정면으로 마주보도록, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 바로 위에 배치되어 있다. 도 18은 CCD 카메라(171)에 의하여 촬상된 화상의 일례를 나타내는 도면이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 그 바로 위로부터 촬상하면, V각(도 18의 각도 φ의, 바로 위에서 보았을 때의 원통상 스트립 강(1)의 열림각)에 관한 정보를 얻을 수 있다.

따라서, 정보 처리 장치(15)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 "입열상태 및 맞대기 상태"에 관한 정보를 CCD 카메라(11)로부터 얻도록 하는 동시에, V각에 관한 정보를 CCD 카메라(171)로부터 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 정보처리 장치(15)는 CCD 카메라(11, 171)에 있어서 동일한 타이밍으로 촬상된 화상을 얻기 위한 동기 회로를 가지고, 이 동기 회로의 동작에 의하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 "측방향에서 본 화상"과 "바로 위에서 본 화상"을 동시각에 취득할 수 있도록 하고 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 측방향에서 본 화상뿐만이 아니라, 바로 위 방향으로부터 본 화상을 얻도록 하였으므로, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 정보를 더 한층 정확하게 얻을 수 있고, 또한, 제어 장치(17)에 있어서의 제어의 내용을 결정하기 위한 지표로서 V각을 사용할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 전술한 제1 실시 형태에서 설명한 여러 가지 변형 예를 채용할 수 있다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서는 릴레이 렌즈 유니트(13)의 수용체(21)의 내부에 미러(23)를 설치하도록 하였다. 이것에 대하여, 본 실시 형태에서는 미러(23)를 설치하지 않고 릴레이 렌즈 유니트를 구성하는 경우에 대하여 설명한다. 이와 같이 본 실시 형태와 전술한 제1 및 제2 실시 형태란, 릴레이 렌즈 유니트의 구성의 일부가 주로 다르다. 따라서, 본 실시 형태의 설명에 있어서, 전술한 제1 및 제2 실시 형태와 동일한 부분에 대하여는 도 1 내지 도 l7에 사용한 부호와 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.

도 19는 전봉관 제조 라인(전봉관 제조시스템)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 릴레이 렌즈 유니트(191)의 축 방향이, 스트립상 강판(1)이 진행하는 방향(전봉관(6)의 관축 방향, 도의 화살표 방향)과 거의 평행이 되도록 하고, 릴레이 렌즈 유니트(191)의 선단면이 용접 부분(5)과 거의 정면으로 마주보도록 하고 있다.

도 20은 CCD 카메라(11), 변환 렌즈(12) 및 릴레이 렌즈 유니트(191)의 상세구성의 일례를 나타내는 도면이다.

도 20(a)에 있어서, 릴레이 렌즈 유니트(191)는 본체부(191a)와 에어 파이프(91b)를 가지고 있다. 본체부(191a)는 그 선단면으로부터 받아들인“원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"을 (받은 크기 그대로 (또는 확대하여)) 변환 렌즈(12)에 전하기 위한 것이다. 한편, 에어 파이프(191b)는 본체부(191a)의 표면에 나선상으로 장착된 비도전체로 만든 관이며, 그 내부에는 에어 펌프(14)로부터 공급된 에어가 통풍된다.

도 20(b)에 나타내는 바와 같이, 릴레이 렌즈 유니트(191)의 본체부(191a)는 수용체(201)와 내열 유리(22)와 릴레이 렌즈(24)를 가지고 있다.

수용체(201)는 제1 실시 형태에서 설명한 수용체(21)와 동일한 재료를 사용하여 형성된다. 수용체(201)의 선단면의 개구부에는 내열 유리(22)가 장착되어 있다.

릴레이 렌즈(24)는 수용체(201)의 내부에 있어서, 수용체(201)의 관축 방향에 따라서 설치되고, 내열 유리(22)를 투과한 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상"을 수용체(201)의 기단부에 장착된 변환 렌즈(12)에 전한다.

본체부(191a)의 표면에는 나선상으로 에어 파이프(191b)가 장착되어 있다. 따라서, 에어 파이프(191b)에, 예를 들면 상온보다 저온의 에어를 통풍함으로써, 본체부(191a)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 또한, 도 19(b)에 나타내는 바와 같이, 에어 파이프(191b)로부터의 에어(25)가 내열 유리(22) 위에 배출되도록 함으로써, 내열 유리(22)에 스케일 등이 부착하는 것을 억제할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는 수용체(201)를 사용함으로써 수용체가 실현되고, 에어 파이프(191b)를 사용함으로써 비도전체로 만든 파이프가 실현된다.

이상과 같이 구성하여도 제1 및 제2 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 본 실시 형태와 같이 하면, 미러를 설치할 필요가 없어지므로, 릴레이 렌즈 유니트(191)의 구성을 제1 및 제2 실시 형태의 릴레이 렌즈 유니트(13) 보다 간소화할 수 있다.

또한, 전술한 각 실시 형태에 있어서, 내열 유리(22)를 사용하면, 수용체(21, 201)의 내부를 보호하거나 수용체(21, 201)의 내부에 이물(먼지나 스케일 등)이 혼입하거나 하는 것을 방지하는 것이 좋지만, 반드시 내열 유리(22)를 설치할 필요는 없다.

(제4의 실시 형태)

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제4의 실시 형태를 설명한다.

도 22는 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 도 22는 전봉관 제조 라인 자체는 도 1에 나타낸 제1 실시 형태와 같은 제조 라인이지만, 제1 내지 3의 실시 형태에서의 릴레이 렌즈에 의한 촬상 수단으로 바뀌고, 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초한 화상을 확대하여 촬상할 수 있도록 하기 위한 렌즈(촬상 렌즈 12b)와 이 화상을 제조 라인의 상류측으로부터 촬상하여 화상 데이터로 변환하는 촬상 소자를 가진 촬상 수단에 의한 형태를 나타내고 있다.

도 22에 있어서, 감시 장치(전봉관의 제조 상태 감시 장치)는 CCD 카메라(11)와, 촬상 렌즈(12b)와, 정보 처리 장치(15)와, 표시 장치(16)와, 제어 장치(17)와, 전원 장치(18)를 가지고 있다.

도 23은 도 22에 나타낸 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)을 가로 방향에서 본 도면이다.

도 22 및 도 23에 있어서, CCD 카메라(11)는, 예를 들면 XGA의 해상도를 가진 1/3 형태의 촬상 장치로서, 예를 들면, 세로 30[mm], 가로 45[mm]의 장방형 영역의 화상을, 초점 거리가 50[mm]인 렌즈를 이용하여, 맞대기 면으로부터의 거리 0.5[m]로부터 촬영하면, 0.05[mm] 정도의 분해능을 얻을 수 있다. 맞대기 면의 판 두께 방향의 발광 부분은 약 0.1[mm]로 실측되어 있고, 샘플링 정리로부터, 이것을 촬영하려면, 좋기로는, 0.05[mm]의 분해능이 필요하다. 한편, 이 부위의 발광 휘도가 높고, 분해능 0.2[mm]이면, 용접 상태를 식별할 수 있다는 것이 실험적으로 확인되었다.

촬상 렌즈(12b)는 용접 부분(5) 전체로부터 방사된 광을, 용접 부분(5)의 맞대기 면(정면)으로부터 입광할 수 있는 위치로서, 용접 부분(5)에 초점을 맞출 수 있는 위치에 설치되어 있다. 즉, 촬상 렌즈(12b)의 렌즈면이 용접 부분(5)과 서로 마주보고, 또한 촬상 렌즈(12b)의 초점 거리에 따른 거리만큼 용접 부분(5)으로부터 떨어진 위치가 되도록 촬상 렌즈(12b)의 위치가 정해져 있다. 구체적으로 설명하면, 용접 부분(5)의 중심 부분으로부터 촬상 렌즈(12b)의 광축 방향을 보았을 때의 앙각이 마이너스 20[˚] 이상 20[˚] 이하, 좋기로는 마이너스 10[˚] 이상 10[˚]이하가 되도록 하고 있다. 이것은 전봉 용접에서는 용접 부분(5) 부근에서 강재의 단부로부터 가열되기 때문에, 판 두께 중심에 가까울수록, 맞대기 면이 하류측으로 시프트하는 상태로 되어 있고, 판 두께 중심도 포함하여 맞대기 면 전체를 촬영하는데 필요한 각도 조건이다. 또한, 용접 부분(5)과 촬상 렌즈(12b)의 렌즈면과의 수평 방향에 있어서의 거리 x는 전자 노이즈를 회피하기 위하여, 0.5[m] 이상 떨어지게 설치하는 것이 좋다. 한편, 2[m] 이상의 거리로부터 고배율로 촬영하면, 용접 부분(5)의 변동을 커버할만한 피사계 심도를 얻기 어려워진다는 문제도 있기 때문에, 좋기로는 0.5[m] 이상, 2[m] 이하의 거리로부터 촬영한다.

이상과 같은 구성을 가진 촬상 렌즈(12b)를 투과한 광이 CCD 카메라(11)(CCD)에 입광한다.

본 실시 형태에서는 CCD 카메라(11)를 사용함으로써 촬상 수단이 실현되고, 촬상 렌즈(12b)를 사용함으로써 렌즈가 실현된다. 또한, 본 실시 형태에서는 촬상 렌즈(12b)와 CCD 카메라(11)를 각기 다른 구성으로 하였지만, CCD 카메라(11)와 촬상 렌즈(12b)가 일체인 것을 사용하여도 좋다. 또한, 촬상 렌즈(12b)로서 확대 렌즈(확대 전용 렌즈)를 사용하지 않고, 예를 들면 줌 렌즈(망원 렌즈, 표준 렌즈, 광각 렌즈의 기능을 겸용하는 렌즈)를 사용하여도 좋다.

해석 수단 및 표시 수단에 대하여는 제1 실시 형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는 용접 부분(5) 보다 제조 라인의 상류측에, 용접 부분(5)의 중심 부분으로부터 촬상 렌즈(12b)의 광학 축 방향을 보았을 때의 앙각δ이 작아지도록(낮은 각도가 되도록), 촬상 렌즈(12b)와 CCD 카메라(11)를 배치한다. 촬상 렌즈(12b)는 용접 부분(5)을 확대하여 촬상하기 위한 렌즈를 가지고, 용접 부분(5)의 맞대기 면으로부터 방사된 광을, 그 렌즈를 거쳐 CCD 카메라(11)에 전한다. 이때, 촬상 렌즈(12b)의 초점이 용접 부분(5)에 맞도록, 용접 부분(5)과 촬상 렌즈(12b) 사이의 거리(용접 부분(5)과 촬상 렌즈(12b)의 수평 방향에 있어서의 거리 x와, 용접 부분(5)의 중심 부분으로부터 촬상 렌즈(12b)를 보았을 때의 앙각δ)나 렌즈의 초점 거리(배율)가 조정된다.

이상과 같이 구성함으로써, 용접 부분(5)의 맞대기 면의 화상을 CCD 카메라(11)의 해상도에 따른 해상도로 촬상할 수 있다. 따라서, 용접 부분(5)의 정보를, 종래보다 정확하게 그리고 온라인으로 얻는 것이 특별한 장치를 사용하지 않고, 간단한 구성으로 실현될 수 있다.

또한, 이와 같이 하여 CCD 카메라(11)로 촬상된 "원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 화상 데이터"를 처리함으로써, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 "입열 상태 및 맞대기 상태"나, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)에 있어서의 스케일의 유무(스케일이 있는 경우에는 그 위치와 크기)를 온라인으로 종래보다 정확하게 분석할 수 있다. 또한, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 촬영 화상으로부터, 맞대기 상부의 비드 폭을 측정함으로써, 용접 부분(5)의 배출 상태의 가부도 용이하게 판정할 수 있다.

또한, 해석한 정보를 표시함으로써, 전봉관의 품질을 온라인으로 감시할 수 있는 동시에, 이미 제조한 전봉관을 파괴 검사하지 않고도, 스트립 강판을 교체할 때에, 롤의 조업 조건을 설정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 본 실시 형태에서도, CCD 카메라(11)로 촬상 된 화상의 휘도에 관한 데이터를 사용하여 처리를 하는 것은 반드시 필요한 것은 아니다. 예를 들면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 온도에 관한 데이터를 이용하여 용해 온도 처리를 실시하도록 하여도 좋고, 또한, 온도 교정도, 정보 처리 장치(15)로 실시하도록 하여도 되고, 촬상 장치는 CM0S 센서를 가진 카메라이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 CCD 카메라(11) 및 촬상 렌즈(12b)를 용접 부분(5)보다 위쪽에 배치하도록 하였지만, CCD 카메라(11) 및 촬상 렌즈(12b)를 용접부분(5)과 동일한 높이 또는 용접 부분(5)보다 아래쪽에 배치하도록 하여도 좋다. CCD 카메라(11) 및 촬상 렌즈(12b)를 용접 부분(5)과 동일한 높이에 배치하는 경우에는, 용접 부분(5)의 중심 부분으로부터 촬상 렌즈(12b)를 보았을 때의 앙각 δ는 0[˚]이 된다. 또한, CCD 카메라(11) 및 촬상 렌즈(12b)를 용접 부분(5)보다 아래쪽에 배치하는 경우에는 앙각δ은 마이너스의 값이 된다. 이 경우, 용접 부분(5)의 중심 부분으로부터 촬상 렌즈(12b)를 보았을 때의 부각(腐刻)을 이용하여, CCD 카메라(11) 및 촬상 렌즈(12b)의 위치를 특정하는 것과 동일한 결과가 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 R 성분과 B 성분을 사용하여 처리를 하는 경우를 예를 들어 설명하였지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 예를 들면, R 성분과 B 성분을 사용한 처리만으로는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5) 상태를 확실히 판별할 수 없는 경우에는, G 성분도 사용하여 처리하고, 그 처리의 결과도 고려하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5) 상태를 분석하도록 하여도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 콘택트 칩(3a, 3b)을 사용하여 전봉관을 제조하는 경우를 예를 들어 설명하였다. 그러나, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 도 24는 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 24에 나타내는 바와 같이, 콘택트 칩(3a, 3b) 대신에, 워크 코일(유도 코일)(161)을 사용하도록 하여도 좋다.

(제5의 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제5의 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 전술한 제4의 실시 형태에서 설명한 구성에 추가하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 바로 위로부터 촬상함으로써 얻은 화상 데이터도 이용하여 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5) 상태를 해석하도록 하였다. 이와 같이 본 실시 형태는 전술한 제4의 실시 형태에 대하여, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 바로 위로부터 촬상하여 처리하는 구성이 부가된 것이다. 따라서, 본 실시 형태의 설명에 있어서, 전술한 제 4의 실시 형태와 동일한 부분에 대하여는 도 22 내지 도 24에서 사용한 부호와 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.

도 25는 전봉관 제조 라인(전봉관 제조 시스템)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 25에 있어서, CCD 카메라(171)은 그 촬상면이 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 바로 위에 배치되어 있다. 도 18은 CCD 카메라(171)에 의하여 촬상 된 화상의 일례를 나타내는 도면이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 그 바로 위로부터 촬상하면, V각(도 18의 각도 φ, 바로 위에서 보았을 때의 원통상 스트립 강(1)의 열림각)에 관한 정보를 얻을 수 있다.

따라서, 정보 처리 장치(15)는 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 "입열상태 및 맞대기 상태"에 관한 정보를 CCD 카메라(11)로부터 얻는 동시에, V각에 관한 정보를 CCD 카메라(171)로부터 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 정보 처리 장치(15)는 CCD 카메라(11, 171)에 있어서 동일한 타이밍으로 촬상된 화상을 얻기 위한 동기 회로를 가지고, 이 동기 회로의 동작에 의하여 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 "측방향에서 본 화상"과 "바로 위에서 본 화상"을 동일한 시각에 취득할 수 있도록 하고 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)을 그 맞대기 면에서 본 화상뿐만이 아니라, 바로 위에서 본 화상을 얻도록 하였기 때문에, 원통상 스트립 강(1)의 용접 부분(5)의 정보를, 더 정확한 정보로서 얻을 수 있고, 또한, 제어 장치(17)에 있어서의 제어의 내용을 결정하기 위한 지표로서 V각을 이용할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 전술한 제4의 실시 형태에서 설명한 여러 가지 변형 예를 채용할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 실시 형태는 컴퓨터가 프로그램을 실행하는 것에 의하여 실현될 수 있다. 또한, 프로그램을 컴퓨터에 공급하기 위한 수단, 예를 들면, 이러한 프로그램을 기록한 CD-ROM 등의 컴퓨터 읽기 가능한 기록 매체, 또는 프로그램을 전송하는 전송 매체도 본 발명의 실시의 형태로서 적용할 수 있다. 또한, 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 읽기 가능한 기록 매체 등의 프로그램 프로덕트도 본 발명의 실시의 형태로서 적용할 수 있다. 상기 프로그램, 컴퓨터 읽기 가능한 기록 매체, 전송 매체 및 프로그램 프로덕트는 본 발명의 범주에 포함된다.

또한, 전술한 실시 형태는 어느 것이나 본 발명을 실시함에 있어서의 구체화의 예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들에 의하여 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 그 기술 사상, 또는 그 주요한 특징으로부터 일탈하지 않는 한, 여러 가지 형태로 실시할 수 있다.

1 원통상 스트립 강
2 인피더
3a, b 콘택트 칩
4a, b 스퀴즈 롤
5 용접 부분
6 전봉관
11 CCD 카메라
12 변환 렌즈
12b 촬상 렌즈
13 릴레이 렌즈 유니트
13a 본체부
13b 에어 파이프
14 에어 펌프
15 정보 처리 장치
16 표시 장치
17 제어 장치
18 전원 장치
19 엔코더
21 수용체
21b 외측의 수용체
22 내열 유리
23 미러
24 릴레이 렌즈
25 에어
161 워크 코일
171 CCD 카메라
191 릴레이 렌즈 유니트
191a 본체부
191b 에어 파이프
201 수용체
201b 외측의 수용체

Claims

전봉관을 제조하기 위하여 강판을 원통상으로 형성하면서, 이 강판의 양단 부를 가열하여 용접할 때에, 이 용접 부분의 상태를 온라인으로 감시하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치로서, 이 용접 부분의 이 강판의 맞대기 면으로부터 방사된 광을 용접 공정의 상류측으로부터 촬상하는 촬상 수단과, 이 촬상 수단에 의하여 얻은 화상 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분에 있어서의 강판의 판 두께 방향 상태를 해석하는 해석 수단과, 이 해석 수단에 의하여 해석된 결과를 표시 장치에 표시하는 표시 수단을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상 수단이 상기 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초하여 화상을 전달하는 릴레이 렌즈와, 이 릴레이 렌즈를 수용하는 적어도 일부가 비도전체로 만들어진 수용체와, 이 릴레이 렌즈로부터 전달된 상기 화상을 촬상하여 화상 데이터로 변환하는 촬상 소자를 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제2항에 있어서, 상기 수용체의 내부에, 상기 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초하여 화상을 반사하는 미러를 가지고, 상기 미러에 의하여 비친 화상을 상기 릴레이 렌즈에 의하여 전달하는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 수용체에 상기 용접 부분으로부터 방사된 광을 상기 수용체의 내부에 투과시키는 투과 부재를 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용체의 표면에 비도전체로 만들어진 파이프를 설치하고, 이 파이프의 내부에 기체 또는 액체를 공급하는 공급 수단을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제5항에 있어서, 상기 파이프의 내부에 공급된 기체 또는 액체가 상기 투과 부재 위에 배출되는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수용체의 바깥쪽에, 상기 수용체와 평행으로, 그리고 공간을 두고 설치된 비도전체로 만들어진 제2 수용체를 가지고, 상기 수용체와 이 제2 수용체와의 사이에 기체 또는 액체를 공급하는 공급 수단을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제7항에 있어서, 상기 제2 수용체의 내부에 공급된 기체 또는 액체가 상기 투과 부재 위에 배출되는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상 수단이 상기 용접 부분으로부터 방사된 광에 기초한 화상을 확대하여 촬상할 수 있도록 하기 위한 렌즈와, 이 화상을 제조 라인의 상류측으로부터 촬상하여 화상 데이터로 변환하는 촬상 소자를 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제9항에 있어서, 상기 렌즈가 상기 용접 부분의 맞대기 면의 판 두께 방향의 각 위치로부터 방사된 광을 입광할 수 있는 위치에 있고, 이 렌즈의 초점을 이 용접 부분에 맞출 수 있는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제10항에 있어서, 상기 렌즈가 상기 용접 부분의 중심 부분으로부터 이 렌즈의 광축 방향을 보았을 때의 앙각이 마이너스 20˚이상 20˚이하인 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 촬상 수단의 촬영 분해능이 0.2 mm 이하인 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 해석 수단은 상기 촬상 수단에 의하여 얻은 화상 데이터에 기초하여 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보를 구하고, 구한 휘도 정보 또는 온도 정보를 이용하여, 이 용접 부분에 있어서의 강판의 용융 상태 및 강판의 맞대기 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 해석 수단은 상기 촬상 수단에 의하여 다른 시간에 얻은 복수의 화상 데이터에 기초한 휘도 정보 또는 온도 정보를 비교하여, 상기 용접 부분에 있어서의 산화물의 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제13항에 있어서, 상기 해석 수단은 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보와, 미리 설정한 제1 및 제2 역치를 비교하여, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보가 제1 역치 이하인 경우에는 상기 용접 부분이 저입열 상태인지 아닌지를 해석하는 제1 판단 수단과, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보가 제2 역치 이상인 경우에는 상기 용접 부분이 과입열 상태라고 판단하는 제2 판단 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제13항 또는 제15항에 있어서, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보의 포화 영역이 소정의 범위에 있는 경우에는, 상기 용접 부분의 맞대기 각이 이상(異常)이라고 판단하는 제3 판단 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제14항에 있어서, 상기 해석 수단은 상기 촬상 수단에 의하여, 다른 시간에 얻은 두 개의 화상 데이터의 차분 데이터를 생성하는 차분 화상 생성 수단과, 상기 차분 화상 생성 수단에 의하여 생성된 차분 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분에 미리 설정한 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있는지 아닌지를 판정하는 변화 판정 수단을 가지고, 상기 변화 판정 수단에 의하여 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있었다고 판정되는 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 있다고 판단하고, 상기 변화 판정 수단에 의하여 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 없었다고 판정되는 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 없다고 판단하는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 기재된 전봉관의 제조 상태 감시 장치에 관한 것으로, 전봉관을 제조하기 위하여 강판을 원통상으로 형성하면서, 이 강판의 양단부를 가열하여 용접할 때에, 이 용접 부분 상태를 온라인으로 감시하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법으로서, 이 용접 부분으로부터 방사된 광을 촬상하고, 그것을 화상 데이터로 변환하는 촬상 스텝과, 이 화상 데이터에 기초하여 상기 용접 부분에 있어서의 강판의 판 두께 방향 상태를 해석하는 해석 스텝과, 상기 해석한 결과를 표시 장치에 표시하는 표시 스텝을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법.
제18항에 있어서, 상기 해석 스텝은 상기 화상 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보를 구하고, 구한 휘도 정보 또는 온도 정보를 이용하여, 상기 용접 부분에 있어서의 강판 및 용접 재료의 용융 상태 및 강판의 맞대기 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 해석 스텝은 촬상한 다른 시간에 얻은 복수의 상기 화상 데이터에 기초하여 휘도 정보 또는 온도 정보를 비교하고, 상기 용접 부분에 있어서의 산화물 상태를 해석하는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법.
제18항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 해석 스텝은 상기 용접 부분의 강판의 판 두께 방향에 있어서의 휘도 정보 또는 온도 정보와, 미리 설정한 제1 및 제2 역치를 비교하고, 이 휘도 정보 또는 온도 정보가 제1 역치 이하인 경우에는 상기 용접 부분이 저입열 상태인지 아닌지를 해석하는 제1 판단 스텝과, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보가 제2 역치 이상인 경우에는 상기 용접 부분이 과입열 상태라고 판단하는 제2 판단 스텝을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법.
제19항 또는 제21항에 있어서, 상기 휘도 정보 또는 온도 정보의 포화 영역이 소정의 범위에 있는 경우에, 상기 용접 부분의 맞대기 각이 이상이라고 판단하는 제3 판단 스텝을 가진 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법.
제18항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 해석 스텝은 상기 촬상 수단에 의하여 다른 시간에 얻은 두 개의 화상의 차분 데이터를 생성하는 차분 화상 생성 스텝과, 이 차분 화상 생성 스텝에 의하여 생성된 차분 데이터에 기초하여, 상기 용접 부분에 미리 설정한 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있는지 아닌지를 판정하는 변화 판정 스텝을 가지고, 이 변화 판정 스텝에 의하여 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 있다고 판정되었을 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 있다고 판단하고, 상기 변화 판정 스텝에 의하여, 상기 용접 부분에 상기 역치 이상의 휘도 변화 또는 온도 변화가 없었다고 판정되었을 경우에는 상기 용접 부분에 산화물이 없다고 판단하는 것을 특징으로 하는 전봉관의 제조 상태 감시 방법.