TWI663395B - Steel strip crease detection method - Google Patents

Abstract

一種鋼帶折痕檢測方法，適用於檢測該鋼帶表面的折痕，並包含一準備步驟、一量測步驟、一轉換步驟，及一讀取步驟。進行該準備步驟時，確認該鋼帶平整並設定一量測位置。進行該量測步驟時，定義一通過該量測位置之軸線，運用一磁性應力量測裝置沿該軸線方向量測該鋼帶，獲得沿該軸線方向的多個應力值，並歸納一呈現複合波形的應力曲線圖。進行該轉換步驟時，運用一頻譜分析法分離該複合波形，將該應力曲線圖轉換為彎折振幅與折痕缺陷間距之一轉換曲線圖。最後進行讀取步驟，判斷該轉換曲線圖中該等應力分別對應到的多個折痕缺陷間距。

Description

鋼帶折痕檢測方法

本發明是有關於一種檢測方法，特別是指一種檢測鋼帶折痕的鋼帶折痕檢測方法。

鋼鐵工廠製造出鋼帶或鋼捲等材料時，製造過程中由於擠壓或是碰撞等因素，鋼帶可能會產生肉眼不易發現的折痕，因此，廠方交貨給客戶之前，需要進行品管檢驗。而檢驗人員欲針對鋼帶的折痕進行檢驗時，會先以油石研磨鋼帶表面，將表面的凸點磨去，增加反射率，使表面形成亮暗相間的紋路，此時檢驗人員再對照預先準備的標準化樣本，辨別紋路的明顯程度，藉此將折痕之嚴重程度區分為數級。

然而，這種方法以人工判斷為主，從研磨鋼帶的方式、力度，油石的種類，到比對限度樣本時的基準不同，皆會影響折痕嚴重程度之判斷。也就是說，這種方法缺乏標準化，得到的結果可能因人而異，無法再現或是僅能隨機再現，假設將該等鋼帶交到客戶手中時，由於客戶研磨手法，或是油石種類的不同，而檢驗出不一樣的結果，導致雙方無法達到共識，則雙方都將蒙受其害。並且，僅靠檢驗人員的檢測，縱然不論個人主觀認定不同所造成的差異性，直接採用純人力的方式也將造成效率低落以及人力成本高昂的問題，且檢測人員的判斷力可能也會隨著精神力下降而受影響，進而影響檢測的結果。

因此，本發明之目的，即在提供一種標準化、具有精確性及可行性，且可減少人力成本的鋼帶折痕檢測方法。

於是，本發明鋼帶折痕檢測方法，適用於檢測該鋼帶表面上的折痕，並包含一準備步驟、一量測步驟、一轉換步驟，及一讀取步驟。

進行該準備步驟時，將該鋼帶放置於一標準平面上，並在該鋼帶上設定一量測位置。

進行該量測步驟時，定義一通過該量測位置之軸線，運用一磁性應力量測裝置沿該軸線方向量測該鋼帶，獲得沿該軸線方向的多個應力值，並歸納一呈現複合波形的應力曲線圖。

而該轉換步驟是運用一頻譜分析法執行複合波形的分離，將該應力曲線圖轉換為彎折振幅與折痕缺陷間距的一轉換曲線圖。

最後進行該讀取步驟，判斷該轉換曲線圖中該等應力分別對應到的多個折痕缺陷間距。

本發明之功效在於：藉由該磁性應力量測裝置量測該鋼帶，並運用頻譜分析法將該等折痕以標準化的數據呈現，摒除人工判斷而可能造成的誤差，而具有精確性及可行性的同時，還能降低人力成本。

參閱圖1，本發明鋼帶折痕檢測方法之一實施例，適用於檢測一鋼帶1表面上的折痕，並包含一準備步驟2、一量測步驟3、一轉換步驟4，及一讀取步驟5。要先行說明的是，在本實施例中，是以經過軋輥軋延的該鋼帶1為檢測對象，以利於說明本發明之功效，但實際實施時，本發明鋼帶折痕檢測方法亦得以量測其他種類的工件，例如鋼捲等。

參閱圖2，首先進行該準備步驟2，為了防止該鋼帶1因為放置於粗糙或歪斜的區域，而產生新的折痕，進而降低鋼帶品質並且影響量測結果，須將該鋼帶1放置於一標準平面11上。其中，該標準平面11是經過水平儀量測後之一水平的平面。確認該鋼帶1平整擺置後，即能如圖2所示地在該鋼帶1上設定出一欲量測之量測位置12。

接著進行該量測步驟3，由於折痕主要來自鋼帶在製造過程中所受到擠壓或是碰撞而承受的應力，而當鋼帶表面受到應力時，將會影響其導磁性。利用此一型態改變而導磁性隨之改變的特性，業界常使用一磁性應力量測裝置(圖中未繪示)來進行量測。

進行量測之前，先定義一通過該量測位置12之軸線A，考慮到該磁性應力量測設備的技術限制及量測的精確性，較佳可沿平行該軸線A之方向每隔2毫米做一標記131，進而如圖2所示地形成一標記線13，再使用該磁性應力量測設備沿該標記131個別量測。需要注意的是，該每一標記131的間隔受到目前量測設備技術的限制，然而，隨著之後量測設備技術的突破，該每一標記131的間距將會有所改變，故不以2毫米為限。

經過量測之後，將會獲得該鋼帶1之該標記線13的多個軸向磁通量，並可將該等磁通量分別轉換為多個應力值。定義 F為應力， 分別代表X軸與Y軸之磁通量， 分別代表X軸與Y軸之條件函數，其中，該等磁通量與該等應力值的關係式為 。要特別說明的是， 、 皆為向量，得以同時呈現方向以及量值。

值得說明的是，所述條件函數隨鋼帶導磁性不同而改變，例如碳含量、各種金屬成分含量，及焠火時間等等可能影響導磁性的參數，都會影響到函數的數值。因此，成分或是製程不同之鋼帶，將會有不同的條件函數。反言之，相同材質與製程之鋼帶的條件函數會是相同的。因此，廠方與客戶量測該鋼帶之該等磁通量後，藉由相同的條件函數可計算出相同的結果。

參閱圖3、圖4，量測出該等應力值後，再以該磁性應力量測裝置沿該標記線13移動的距離為X軸，該距離對應到的該等應力值為Y軸，描繪出一如圖3所示之應力曲線圖，圖3中所呈現之一應力曲線6，可在細微的尺度下記錄該鋼帶1表面折痕變化。然而，鋼帶表面產生折痕的原因繁雜，有可能來自於擠壓、碰撞，或是刮傷等，而每一種因素都會以一波形訊號各自呈現，所以該應力曲線6將會呈一複合波形。對於廠方而言，找出折痕的位置之餘，也希望能從該應力曲線6分析找出折痕發生的原因，並作為改善製程與器材調校的依據。

因此，在該轉換步驟4時，廠方可以運用快速傅立葉轉換法(Fast Fourier Transform, FFT)分析該應力曲線6，而將圖3所呈現的該應力曲線6，轉換為以X軸為折痕缺陷間距，Y軸為彎折振幅，並描繪一如圖4所示之轉換曲線7，以利於分析原本之複合波形所含的彎折資訊。

最後是進行該讀取步驟5，藉由判斷該轉換曲線7上的峰值所對應到的間距，可以瞭解該鋼帶1在該間距時有一折痕，再藉由經驗法則，從該間距大小數值，判斷該折痕對應的成因，且可從該峰值的大小判斷該折痕的嚴重性。舉例來說，如圖4所示，在間距10~16毫米時，具有一峰值P1，在間距23毫米時，具有一峰值P2，則可由該峰值P1、P2出現的間距位置，判斷對應之折痕可能的成因。

然而，判斷方式依照鋼帶製程與材質不同，而有所差別，因此廠方與客戶可藉由該標準化的數據，約定一判斷基準，之後則可依據所約定的判斷基準，進行標準的交互檢核。

以下，將說明本發明鋼帶折痕檢測方法之再現性，並以現行人工檢測的鋼帶試片14、無折痕之基準鋼帶15，以及影像比對鋼帶16，以上三者相互比較，檢驗本發明鋼帶折痕檢測方法的可執行性及檢測的準確性。

參閱圖2、圖5，使用該磁性應力量測裝置沿該標記線13重複量測如圖2所示的該鋼帶1三次，並可分別描繪出如圖5所示的三條應力曲線。分別是一採用實線表示之第一應力曲線61、一採用虛線表示之第二應力曲線62，及一採用一點鏈線表示之第三應力曲線63。由圖5可知，三次量測出的應力曲線變化趨於一致，可見多次量測會得到相同的趨勢結果，測量的再現性佳。而該等應力曲線分別轉換出如圖6所示的三條轉換曲線，分別為一採用實線表示之第一轉換曲線71、一採用虛線表示之第二轉換曲線72，及一採用一點鏈線表示之第三轉換曲線73。如圖6所示，該等轉換曲線變化趨勢大致相同，故可證明本發明鋼帶折痕檢測方法具有再現性。

參閱圖7、圖8，及圖9，圖7中的鋼帶試片14折痕間距S為10~15毫米，使用該磁性應力量測裝置量測該鋼帶試片14，並如圖8所示地描繪一試片應力曲線64。而該試片應力曲線64經過快速傅立葉轉換後得到一如圖9所示的試片轉換曲線74，由圖9可知間距11~15毫米的位置有一峰值P3，表示該鋼帶試片14在間距11~15毫米時有磁力變化，由此可知在該位置具有折痕，和巨觀尺度下觀測的結果相同。

參閱圖10、圖11，設定圖10中之無折痕的基準鋼帶15作為對照組，運用本發明鋼帶折痕檢測方法分析該基準鋼帶15而描繪一如圖11所示之基準鋼帶轉換曲線75，可以看到並無特別突出之間距訊號，且訊號振幅相當微弱，以此說明該基準鋼帶15表面的導磁性變化不大。而該基準鋼帶15由於沒有折痕，表示其表面未受應力影響，導磁性不會出現明顯的峰谷變化，與該基準鋼帶轉換曲線75所述相同。

參閱圖12與圖13，現行之一檢測方法為研磨使明暗程度更加明顯後，再以肉眼依據預備的參考圖來判斷比對。為了確認使用本發明鋼帶折痕檢測方法與該現行檢測方法之對應性，先使用該磁性應力量測裝置，軸向量測一影像比對鋼帶16而描繪一影像比對應力曲線65，之後研磨該影像比對鋼帶16，並拍一照片8作為記錄，再將該照片8轉為灰階，可見該影像比對鋼帶16表面折痕分為較亮及較暗的痕跡。初步比對該圖12與圖13，可見該影像比對應力曲線65的起伏轉折處，波峰對應到該較亮的痕跡，波谷則對應到該較暗的痕跡。與該照片8中亮暗痕跡相吻合。再將該照片8軸向依照色調深淺轉成一個0~255灰階曲線81，再與該影像比對應力曲線65一同比對。為方便比對，將該灰階曲線81與該影像比對應力曲線65一同放置，形成一如圖13所示之灰階-應力曲線比對圖。經過比對結果，可更清楚地看出該影像比對應力曲線65與該灰階曲線81的起伏趨勢幾乎相同。綜合前兩段所述，以此可確認使用本發明鋼帶折痕檢測方法，確實可以描述折痕型態，而具有可行性。

綜上所述，本發明鋼帶折痕檢測方法藉由導磁性與折痕間的關係，只要使用該磁性應力量測裝置，即可提供標準化、結果精確，且可說明表面折痕之應力曲線，並可運用快速傅立葉轉換法，分析該等應力曲線來探討該等折痕的成因與嚴重性。更重要的是，本發明鋼帶折痕檢測方法不需經過研磨，足以摒除研磨手法不同或判斷基準不一可能造成的誤差，同時還能降低人力成本。故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧鋼帶

11‧‧‧標準平面

12‧‧‧量測位置

13‧‧‧標記線

131‧‧‧標記

14‧‧‧鋼帶試片

15‧‧‧基準鋼帶

16‧‧‧影像比對鋼帶

2‧‧‧準備步驟

3‧‧‧量測步驟

4‧‧‧轉換步驟

5‧‧‧讀取步驟

6‧‧‧應力曲線

61‧‧‧第一應力曲線

62‧‧‧第二應力曲線

63‧‧‧第三應力曲線

64‧‧‧試片應力曲線

65‧‧‧影像比對應力曲線

7‧‧‧轉換曲線

71‧‧‧第一轉換曲線

72‧‧‧第二轉換曲線

73‧‧‧第三轉換曲線

74‧‧‧試片轉換曲線

75‧‧‧基準鋼帶轉換曲線

8‧‧‧照片

81‧‧‧灰階曲線

A‧‧‧軸線

P1‧‧‧峰值

P2‧‧‧峰值

P3‧‧‧峰值

S‧‧‧間距

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一方塊流程圖，說明本發明鋼帶折痕檢測方法之一實施例； 圖2是一示意圖，說明該實施例的一準備步驟； 圖3是一曲線圖，說明量測該鋼帶而描繪出之一應力曲線圖； 圖4是一曲線圖，說明該應力曲線圖經由快速傅立葉轉換而描繪出之一轉換曲線圖； 圖5是一類似於圖3之曲線圖，說明重複量測該鋼帶三次而分別描繪出之三條應力曲線； 圖6是一類似於圖4之曲線圖，說明該等應力曲線經由快速傅立葉轉換而描繪出之三條轉換曲線； 圖7是一局部正視圖，說明一鋼帶試片的表面折痕型態； 圖8是一類似於圖3之曲線圖，說明量測該鋼帶試片而描繪出之一試片應力曲線圖； 圖9是一類似於圖4之曲線圖，說明該試片應力曲線圖經由快速傅立葉轉換而描繪出之一試片轉換曲線圖； 圖10是一局部正視圖，說明一基準鋼帶的表面折痕型態； 圖11是一類似於圖4之曲線圖，說明該基準鋼帶經由本實施例描繪出之一基準鋼帶轉換曲線圖； 圖12是一局部正視圖，說明一影像比對鋼帶的表面折痕型態；及 圖13是一曲線圖，說明一灰階曲線與一影像比對應力曲線之比較。

Claims (4)

1. 一種鋼帶折痕檢測方法，適用於檢測該鋼帶表面上的折痕，並包含： 一準備步驟，將該鋼帶放置於一標準平面上，並在該鋼帶上設定一量測位置； 一量測步驟，定義一通過該量測位置之軸線，運用一磁性應力量測裝置沿該軸線方向量測該鋼帶，獲得沿該軸線方向的多個應力值，並歸納一呈現複合波形的應力曲線圖； 一轉換步驟，運用一頻譜分析法執行複合波形的分離，將該應力曲線圖轉換為彎折振幅與折痕缺陷間距的一轉換曲線圖；及 一讀取步驟，由該轉換曲線圖中判斷該等應力分別對應到的多個折痕缺陷間距。
2. 如請求項1所述的鋼帶折痕檢測方法，其中，在該量測步驟中，該磁性應力量測裝置沿該軸線方向量測該量測位置之多個軸向磁通量，並將該等軸向磁通量分別轉換為多個應力值，再以該磁性應力量測裝置沿該軸線方向移動的距離為X軸，該距離對應到的該等應力值為Y軸，構成該應力曲線圖。
3. 如請求項2所述的鋼帶折痕檢測方法，定義 F為應力， 分別代表X軸與Y軸之磁通量， 分別代表X軸與Y軸之條件函數，且所述條件函數是隨該鋼帶材質不同而改變，其中，該等磁通量與該應力曲線圖之該等應力的關係式為 。
4. 如請求項1所述的鋼帶折痕檢測方法，其中，該分析步驟之該頻譜分析法為快速傅立葉轉換。