JPH10221059A - 長尺鋼材の表面疵検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】測定対象の形状に起因するノイズ成分と設備に
起因するノイズ成分を軽減し、正確に長尺鋼材の表面疵
を検出できる長尺鋼材の表面疵検出方法を提供すること
を課題とする。 【解決手段】複数の変位計３で、鋼材幅方向に所定間隔
あけて並ぶ複数の観測点での基準位置からの各距離をそ
れぞれ鋼材長手方向へ５mm間隔毎に複数個求めて各観測
点での各データ値とし、その各データ値を、それぞれ幅
方向に１０mm間隔単位で並ぶ他の観測点でのデータ値と
の差分値に変換した後に、その変換後のデータ値につい
て、長手方向に沿って２データ前のデータ値との差分を
求め、そのマトリックス状に配置された複数の差分デー
タに基づき、鋼材表面に許容以上の疵があるか判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送中の帯状鋼板
やＨ型鋼材等の長尺鋼材について、圧延プロセスの精整
ライン等の最終製品の品質保証や圧延ラインにおける疵
による破断等のトラブルを防止するために、パスライン
に沿って搬送されている状態で長尺鋼材の表面疵を検出
する長尺鋼材の表面疵検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】搬送されている帯状鋼板等の長尺鋼材の
表面疵を測定する従来の方法としては、例えば、特開昭
53−122448号公報等に記載された方法がある。

【０００３】この方法は、パスラインに直交する幅方向
に沿って鋼材表面に対向配置した距離計を使って基準位
置からの各距離を検出し、各観測点での距離変化量の大
きさから疵の有無を判定するものである。

【０００４】即ち、幅方向に整列された複数個の距離検
出計について、それぞれ隣接する距離計との差分信号で
距離変動を検出すると共に、幅方向両端に位置する距離
計間の差分信号から鋼材表面と上記各距離計の整列面と
の平均的な傾きすなわち両端検出素子間の部分的な異形
状を無視した信号を検出して、上記距離変動信号と比較
することにより、搬送されている鋼材の振動に起因する
鋼材表面と検出器の傾きに関わらず、精度良く異形状の
みを検出できるようにしたものである。例えば、Ｈ形鋼
材表面と平行に対向する所定整列面に固定された各距離
計（ｎ個）の距離信号から隣接する2 個の距離計間の差
分信号ｄ１（ｎ／２個）と両端に位置する距離計同士の
差分信号ｄ２（1 個）を取り出すための差動増幅器、ｄ
１とｄ２をそれぞれ比較する比較器、これらの値を検波
器を介して疵を検出するＯＲ回路から構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】距離変化から疵を検出
する方法におけるノイズ原因としては、例えば、次のこ
とが挙げられる。

【０００６】即ち、測定対象に起因する、鋼材の形状
変化（耳伸び、腹伸び、反り等）による距離変化分によ
るノイズ 設備に起因する、鋼板のパスライン変動を抑えるため
に、ロ−ルに鋼板が巻き付いた場所で測定する場合のロ
ールの偏芯成分等によるノイズである。

【０００７】そして、上述のような従来の表面疵検出方
法では、搬送に伴う振動や鋼板の形状が幅方向に均一で
あれば安定して測定できるが、幅方向の鋼材の反りや伸
び等がある場合、両端に位置する距離計間の差信号と、
隣接する２個の距離計間の差信号とに差が生じ、疵と誤
判定されるおそれがあるという問題がある。また疵の出
力はＯＲ回路からであり、疵の大きさは測定できない。

【０００８】また、長手方向に沿った距離変化（差分）
のみで疵を検出しようとすると、部分的な耳伸び等によ
る距離変化を疵と誤判定するおそれがある。本発明は、
このような問題点に鑑みてなされたもので、測定対象の
形状に起因するノイズ成分と設備に起因するノイズ成分
を軽減し、正確に長尺鋼材の表面疵を検出できる長尺鋼
材の表面疵検出方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の長尺鋼材の表面疵検出方法は、所定パスラ
インに沿って搬送される長尺鋼材の表面疵を検出する方
法であって、上記パスラインに直交する幅方向及び該パ
スラインに沿った長手方向に沿って上記鋼材表面に対向
配置される複数の距離計を使用して、所定タイミング
で、鋼材幅方向に所定間隔あけて並ぶ複数の観測点での
基準位置からの各距離をそれぞれ鋼材長手方向へ所定間
隔毎に複数個求めて各観測点での各データ値とし、その
各データ値を、それぞれ幅方向に所定間隔離れて並ぶ他
の観測点でのデータ値との差分値に変換した後に、その
変換後のデータ値について、長手方向に沿って所定間隔
離れたデータ値との差分を求め、その複数の差分データ
に基づき、鋼材表面に許容以上の疵があるか判定するこ
とを特徴とするものである。

【００１０】長尺鋼材に発生している形状変化、つまり
長尺鋼材の反りや伸び等は疵が無ければ幅方向へなだら
かに距離が変化する。これに基づき、まず、幅方向に並
ぶ観測点での基準位置からの距離値からなるデータ値
を、幅方向に並ぶ他の観測点での距離値からなるデータ
値との差分値という相対的な値にデータ値を変換するこ
とで、鋼材に生じている反りや伸び等の形状変化に基づ
く変化分のノイズを抑制する。

【００１１】また、設備によるノイズとは、例えばロー
ルの偏芯やロール形状の悪さによる、距離変化が挙げら
れる。これは、長手方向に沿ったうねりとして生じる
が、板形状（のび）と同じように比較的幅方向には滑ら
かに変化するので、事前に幅方向差分をとることで、う
ねり成分が抑制される。

【００１２】その後に、幅方向の差分値に変換した各観
測点でのデータ値の長手方向に沿った差分値を取ること
で、鋼材形状変化及びロール偏心等の設備に起因するノ
イズ成分が抑制された疵情報が得られる。

【００１３】このように、本発明によれば、その鋼材形
状変化及び設備に起因する各ノイズ成分を抑制した上記
長手方向での差分データに基づき判定することで、鋼材
表面の疵が検出される。

【００１４】更に、具体的に、観測点の例として隣合う
チャンネル５及び６に着目して説明する。耳伸び等があ
ると、チャンネル５及び６での各距離データの長手方向
のデータを通る波形は、例えば、図４に示すように表さ
れる。即ち、耳の伸び等の形状変化によってチャンネル
５及び６との間には幅方向に距離変化分を持っている。
また、長手方向のうねりはロールの偏芯やロール形状の
悪さなどの距離変化によって生じる。

【００１５】そして、各観測点で幅方向の他の観測点と
の差分、即ち鋼材の同一断面での差分を取るべくチャン
ネル６での各データ値から、下記式に基づき、チャンネ
ル５の幅方向で並ぶ各データ値との差分をとると、図５
に示すような波形となる。

【００１６】 幅方向差分値△1 （ｊ）＝ｓ（ｊ＋ｙ）−ｓ（ｊ） ｓ（ｊ）：各距離計の鋼板同―断面の測定値 ｊ=1〜ｎ 、ｙ=1〜ｋ この図５の幅方向差分後の波形から分かるように、鋼板
の反りや伸び等で距離データ値が幅方向に徐々に変化す
る場合には、その変化分（うねり）を抑制でき比較的平
坦なデータとなる。

【００１７】その後、各観測点、本例では、チャンネル
６における長手方向に並ぶ所定間隔離れたデータ値との
間の差分を、下記式に基づき求めると、図６に示すよう
な波形となる。

【００１８】長手方向差分値△2 （ｉ）＝△1 （ｉ＋
Ｘ）−△1 （ｉ） ｉ＝１〜Ｐ この最終的な差分値は全体的に小さく、安定している。
比較のため幅方向差分処理を行わない、つまり長手方向
差分のみを行った例を図７に示す。

【００１９】このように、鋼板の形状による距離変化は
疵信号として検出せず、より正確な検出が可能である。
さらに、ロール偏芯等の設備によるノイズ成分も小さく
なり、疵弁別閾値が小さく設定可能となる。

【００２０】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載の構成に対して、各観測点での長手方向に沿っ
た上記データ値の差分を所定閾値と比較して所定閾値以
上の差分データを抽出し、その抽出した差分データに基
づき疵の数や大きさを求めることを特徴とするものであ
る。

【００２１】上記閾値以上の抽出した差分データの絶対
値は疵の深さに比例し、また、当該差分データが長手方
向又は幅方向に連続するものは、その連続するデータ数
が、その疵の長さ及び幅に比例している。

【００２２】従って、抽出した差分データに基づき疵の
数や大きさが検出される。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１に示すように、疵の検査対
象、つまり長尺鋼材である帯状鋼板１が所定パスライン
Ｐに沿って搬送されて一対のロール２に順次，巻き付い
て方向転換した後に次工程に送られ、その一対のロール
２に巻き付いている状態で、帯状鋼板１の表面及び裏面
の疵検査が行われる。

【００２４】ここで、ロール２に巻き付いているときに
疵検出を行っているのは搬送時の振動等に起因する疵検
出時のノイズを抑えるためである。そして、鋼帯１の表
面及び裏面の疵検査は、同様なものであるため、表面の
疵検査について次に説明する。

【００２５】ロール２表面に沿って当該ロール２表面と
所定間隔をもった、基準位置を形成する基準面（距離計
整列面）に沿って、距離計を構成する複数の渦流変位計
３が当該ロール２表面に対向して設置されている（図１
では、変位計３の一部を○で略図してある）。

【００２６】その渦流変位計３は、パスラインＰに直交
する幅方向に１０mm間隔で且つ当該パスラインＰに沿っ
た長手方向に７５mm間隔で千鳥状に配置されている。各
渦流変位計３は、基準位置からの鋼帯１表面までの距離
を測定し、Ａ／Ｄ変換器５を介してコントローラ６に供
給する。なお、各変位計３を千鳥状に配置するのは、各
変位計３の渦干渉を回避し且つできるだけ密に当該変位
計３を配置するためである。

【００２７】また、上記ロール２の回転軸にはパルスジ
ェネレータ等の回転数検出器４が接続され、当該回転数
検出器４は、ロール２の回転、つまり鋼帯１の搬送速度
に応じた信号をコントローラ６に供給可能となってい
る。

【００２８】コントローラ６は、図２に示すように、距
離データ入力手段７、幅方向差分処理手段８、長手方向
差分処理手段９、及び疵判定手段１０を備える。距離デ
ータ入力手段７では、予め鋼帯１幅方向に沿って所定ピ
ッチで観測点を設定、例えば幅方向に１０チャンネルの
観測点を予め決定しておき、回転数検出器４からの信号
に基づき、変位計３から距離信号を入力することで、鋼
帯１長手方向５mm間隔で各観測点での基準位置からの距
離データを求めてメモリに記憶する。これを鋼帯１長手
方向５００mm単位に行う。なお、このとき変位計３の配
置による長手方向の位置ずれ補正を行う。

【００２９】これによって、一回の疵検出に対して、幅
方向に１０点、長さ方向に１０点の計１００点の距離デ
ータが記憶される。また、幅方向差分処理手段８では、
上記距離データ入力手段７で求められた各観測点での距
離データに基づき、鋼帯１幅方向端部に位置する観測点
の距離データから、順次、幅方向に並ぶ隣の観測点の距
離データとの差分をとって、各観測点のデータ値をその
差分値に変換してメモリに記憶する。

【００３０】また、長手方向差分処理手段９では、上記
幅方向差分処理手段８で変換された各観測点のデータ値
に基づき、各観測点毎に、長手方向に沿った２データ前
つまり１０mm離れた位置でのデータ値との差分をとり、
各観測点における長手方向５mm単位の差分データを求め
てメモリに記憶する。なお、上記説明では２データ前の
データ値と差分で説明しているが、３データ以上前のデ
ータ値との差分であってもよいし、ｎデータ後（ｎ≧
１）のデータ値との差分であってもよい。

【００３１】これによって、長手方向に５mm間隔、幅方
向に１０mm間隔毎のマトリックス状に差分データが求め
られる。また、疵判定手段１０では、上記長手方向差分
処理手段９で求めた差分データに基づき、許容以上に疵
の有無の判定を行う。

【００３２】例えば、各差分データに対して予め決定し
た閾値αとの比較、つまり量子化を行い、その量子化し
た差分データに基づき所定大きさ以上の疵の数や製品不
良と判定されるような大きな疵の有無や数を判定する。

【００３３】即ち、現在の検出対象範囲（５００mm分）
における、閾値以上の差分データの数により疵の数が分
かる。また、その閾値以上の差分データが長さ方向に連
続していれば、その差分データ数×測定ピッチ５mmによ
って、その疵の長さが検出され、また、閾値以上の差分
データが幅方向に連続していれば、その差分データ数×
測定ピッチ１０mmによって、その疵の幅が検出され、さ
らに、差分データの絶対値からその疵の深さが検出され
る。

【００３４】そして、検出した各疵の上記長さ、幅、深
さを総合的に判断して、疵の数及び大きさの疵情報を出
力する。そして、本疵検出装置では、鋼帯１長手方向５
００mm単位に疵判定情報を出力する。この疵検出が圧延
前の酸洗工程等であれば、求めた疵情報を圧延機のコン
トローラに供給し圧延制御のフィードフォワード情報と
して使用する。また、上記疵検出が精整ラインであれ
ば、最終製品の品質保証に使用される。

【００３５】なお、上記説明では、鋼帯１表面の疵検出
について説明しているが、裏面の疵検出についても同様
に行われる。上述のような疵検出装置を使用した疵検出
方法では、まず生データである距離データを、幅方向の
単位当たりの距離変化量である幅方向差分値に変換する
ことで、鋼帯１の耳伸びや腹伸び等の鋼帯１の形状変化
によるノイズ成分が抑制される。

【００３６】さらに、各観測点毎の長手方向の差分デー
タに変換することで、ロール２偏心等の設備に基づくノ
イズ成分が除去されて、疵弁別のための閾値が小さくな
る。これによって、より正確に疵の検出が可能となると
共に小さな疵の検出が可能となる。

【００３７】なお、距離計は、上記渦流変位計３に限定
されるものではなく、距離が計測可能であればレーザ距
離計等、他の公知の距離計を使用してもよい。また、幅
方向及び長手方向の検出間隔も上記間隔に限定されるも
のではない。また、幅方向の各観測点間のピッチは必ず
しも同じとする必要はない。

【００３８】

【実施例】本発明に基づく疵検出方法の効果を確認すべ
く行ったシミユレーション結果を図３に示す。

【００３９】シミュレーションは千鳥状に配置された渦
流式変位計３の測定値をもとに実施した。ここでは鋼板
１のエッジの伸びが存在するデ−タについて行ったもの
である。結果はエッジの部分のみ示す。

【００４０】シミュレーションの各諸元値 鋼板１の移動速度：１．０ｍ/ ｓ 測定点数：長手方向１００点/ 5mm ピッチ センサ数：１４０個（幅方向１０mmピッチ） 幅方向差分間隔：1 点（５mm間隔） 長手方向差分間隔：２点（１０mm間隔） 疵弁別閾値：０．１５mm そして比較のため、幅方向差分処理を実施せず、長手方
向差分処理のみを実施した比較例の結果を併記する（図
３中、Ｄ，Ｅ）。

【００４１】ここで、図３中、Ｌ方向とは長手方向を、
Ｃ方向とは幅方向を意味する。また、グラフの横軸がセ
ンサ番号、縦軸が差分値の大きさである。そして、Ａ及
びＢが、本発明に基づく検出値の差分値の最大値及び最
小値を結んだ線であり、Ｄ及びＥが、比較例による差分
値の最大値及び最小値を結んだ線である。

【００４２】この図３から、耳伸び部分において、比較
例Ｄ，Ｅでは差分値が大きくなり疵と判定されるため
に、これを回避するためには閾値を上げざるを得ないこ
とが分かる。逆に、本発明に基づく場合には、耳伸びに
基づく形状変化による差分値の増加が抑えられているの
で、耳伸びに基づく形状変化を疵の判定することない。
このことは、従来よりも小さな疵を検出できることがわ
かる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の長尺
鋼材の表面疵検出方法では、耳伸び等の長尺鋼材の形状
による悪影響及び鋼材を搬送する設備による悪影響を抑
えて、疵の検出を安定且つ正確に行うことができるとい
う効果がある。

【００４４】しかも上記鋼材の形状による影響が抑えら
れているので検出可能な疵の大きさを小さく設定可能と
なる。このとき、請求項２に記載の発明を採用すると、
具体的に疵の情報を得ることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る装置構成の概略を示
す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るコントローラの構成
を示す図である。

【図３】実施例を示す図である。

【図４】チャンネル５及び６についての距離データ波形
を示す図である。

【図５】幅方向差分を取った後での波形を示す図であ
る。

【図６】幅方向差分及び長手方向差分を取った後の波形
を示す図である。

【図７】比較例の波形を示す図である。

【符号の説明】

Ｐ パスライン １ 鋼帯 ２ ロール ３ 距離計 ４ 回転数検出器 ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ コントローラ ７ データ入力手段 ８ 幅方向差分処理手段 ９ 長手方向差分処理手段 １０ 疵判定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定パスラインに沿って搬送される長尺
   鋼材の表面疵を検出する方法であって、上記パスライン
   に直交する幅方向及び該パスラインに沿った長手方向に
   沿って上記鋼材表面に対向配置される複数の距離計を使
   用して、所定タイミングで、鋼材幅方向に所定間隔あけ
   て並ぶ複数の観測点での基準位置からの各距離をそれぞ
   れ鋼材長手方向へ所定間隔毎に複数個求めて各観測点で
   の各データ値とし、その各データ値を、それぞれ幅方向
   に所定間隔離れて並ぶ他の観測点でのデータ値との差分
   値に変換した後に、その変換後のデータ値について、長
   手方向に沿って所定間隔離れたデータ値との差分を求
   め、その複数の差分データに基づき、鋼材表面に許容以
   上の疵があるか判定することを特徴とする長尺鋼材の表
   面疵検出方法。
2. 【請求項２】 各観測点での長手方向に沿った上記デー
   タ値の差分を所定閾値と比較して所定閾値以上の差分デ
   ータを抽出し、その抽出した差分データに基づき疵の数
   や大きさを求めることを特徴とする請求項１に記載の長
   尺鋼材の表面疵検出方法。