JPH1151877A - 連続鋳造製品の材料を機械的に連続除去する場合に表面の欠陥を自動的に検出する方法とその装置 - Google Patents

連続鋳造製品の材料を機械的に連続除去する場合に表面の欠陥を自動的に検出する方法とその装置

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JPH1151877A
JPH1151877A JP10138670A JP13867098A JPH1151877A JP H1151877 A JPH1151877 A JP H1151877A JP 10138670 A JP10138670 A JP 10138670A JP 13867098 A JP13867098 A JP 13867098A JP H1151877 A JPH1151877 A JP H1151877A
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フオルケル・ライナー・シユナイダー
Hans-Joachim Braach
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来の技術の難点を排除し、表面加工で経済
性と品質を改善でき、加工処理を特に自動的な電算機制
御処理に組み入れることができる方法およびこの方法を
実施する装置を提示する。 【解決手段】 表面の欠陥を欠陥検査装置により画像情
報１２ａ，１２ｂとして画像処理プロセッサに導入し、
比較と評価の組込モジュールを有し機械制御部に接続す
る上位の電算機１３により画像情報を読み取り、この電
算機中で伝送されたデジタル画像情報をパターン認識処
理で記憶された典型的な表面の欠陥の画像と比較し、欠
陥の長さや幅および欠陥の表面のような結果を直接処理
して表面の欠陥の重要な点に関して分類した後、座標に
関連する欠陥データファイル１６に保管するか、あるい
は表面の欠陥データファイル１４に保管した後、次の評
価処理で分類する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、未だ高温の状態
で部分長に分割され、圧延路で仕上げ圧延する前に除去
機械、特に研磨機械に導入され、この除去機械の中で欠
陥検査装置により検知した加工すべき表面の欠陥個所に
応じて連続鋳造製品の材料を多かれ少なかれ集中的に除
去する、連続鋳造背員の材料を機械的に連続除去する時
に表面の欠陥を自動的に検出する方法およびこの方法を
実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の製造方法により連続鋳造で作製さ
れる、鋼鉄や非鉄金属合金のスラブ、ブロックおよび延
べ棒のような予備製品は、価値の高い多様な金属製品、
例えば鋼板あるいは線材に対する出発点となる。このよ
うな連続鋳造設備では、一本またはそれ以上の無限に続
く鋳造連続体が作製される。これ等の鋳造連続体は冷却
曲げ区間を通過した後、一緒に移動する燃焼裁断装置に
より未だ高温の状態で部分片に分割される。次いで、仕
上げ製品は、場合によっては一部の長さ部分を予め加熱
した後に、圧延路中で作製される。この場合、処理技術
で生じる表面の欠陥、例えば割れ目、面状の窪みやしわ
を一緒に圧延し、作製された仕上がり製品の品質を使用
できないまでに低下させる。これは、表面品質に関して
高度な要請を伴う特殊鋼の板で特に顕著に当てはまるの
で、このような不具合は認容できない。殊に、価値の高
い材料の予備製品では、この材料を仕上げ圧延する前に
特別な高圧切削機械で表面を切削して加工するのが普通
である。この外、平削りやフライス加工で表面から材料
を除去することも知られている。
【０００３】冒頭に述べた種類の除去方法は、欧州公告
特許第 0 053 274号明細書により周知である。全処理幅
に対して材料の除去をできる限り少なくし、次の処理に
有利に表面品質を改良するため、この除去工程は予め選
んだ送り通路を経由してスラブの長手方向あるいはスラ
ブの垂直方向に反転して行われ、その場合、生じた表面
の欠陥に応じて集中的に行われる。材料除去工具、特に
研磨盤には欠陥検査装置（検出器あるいはビデオ装置）
が前置されている。この装置は表面を常時欠陥の源に関
して調べ、それに応じて生じた欠陥信号により除去作業
を集中的に行う。従って、材料除去工具は連続体あるい
は部分長の表面に対して多かれ少なかれ使用される。
【０００４】連続鋳造製品から材料を機械的に除去する
場合、検出器あるいはビデオ装置を使用することは知ら
れているが、これ等の欠陥検査装置は実際に使用してい
る時、主にであるが、手動の再工作処理にのみ使用す
る。つまり、最初の一般的な研磨の後、連続鋳造製品の
表面を研磨機械の操作員により目視確認で検査し、欠陥
個所をマークし、機械を手動で調整して再加工処理す
る。その場合、表面の加工は予備製品（スラブ、延べ
棒、ブロック）を検査するため中断され、除去機械の作
業台あるいは載置台により予備製品をこの機械を封止し
ている部屋から送り出すことが前提になっている。検査
には操作員がその後に機械監視場所から離れる必要があ
り、この監視場所は必ずしも除去機械の直ぐ近くにある
わけではない。欠陥の検査および再加工処理が必要であ
るか否かの診断は操作員の評価と目視に依存するので、
品質を同一に保つとは困難である。操作員は見つけた欠
陥個所を手で、例えばカラーでマークして、これ等の個
所をビデオカメラを用いて再加工するために手動操作す
る。これは、環境条件、例えば暑さ、塵等およびこれに
よる目視状況の悪化のため、しばしば困難で時間のかか
る企てとなる。結局、予備製品の最大温度は操作員との
直接の接触により制限される。これはできる限り高温で
除去を行うという企業の努力に反する。この処理の理由
は、金属や金属合金がより高い温度で楽に加工すべき
で、電力技術的な観点から、高温の連続鋳造製品を冷
し、検査し、次いで表面加工を行い、その後にこれ等の
製品を再加工するため再び加熱する必要があることは合
理的でないからである。従って、スラブの場合、約 250
〜 800℃となる作業温度にされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、上に述べた従来の技術の難点を排除し、表面加工
で経済性と品質を改善でき、加工処理を特に自動的な電
算機制御処理に組み入れることができる方法とこの方法
を実施する装置を提示することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類の方法にあって、表面の欠陥
を欠陥検査装置により画像情報として画像処理プロセッ
サに導入し、比較と評価の組込モジュールを有し、機械
制御部に接続する上位の電算機により画像情報を読み取
り、この電算機中で伝送されたデジタル画像情報をパタ
ーン認識処理で記憶された典型的な表面の欠陥の画像と
比較し、欠陥の長さや幅および欠陥の表面のような結果
を直接処理して表面の欠陥の重要な点に関して分類した
後、座標に関連する欠陥データファイルに保管するか、
あるいは表面の欠陥データファイルに保管した後、次の
評価処理で分類することによって解決されている。
【０００７】更に、上記の課題は、この発明により、上
位にある電算機１３に接続し、材料を除去する工具、例
えば研磨盤、鉋の刃あるいはフライス工具を有する除去
機械、特に研磨機械と、加工処理すべき製品２の載置台
３と、少なくとも一つの欠陥検査装置６；７を有し、電
算機１３が機械制御部１７に接続している上記方法を実
施する装置にあって、載置台３を覆う横断ユニット４の
上に配置された少なくとも一つのカメラ８と照明装置９
を有する検査ユニット６；７として欠陥検査装置を形成
し、検査ユニット６；７が比較と評価のモジュール１５
および座標に関連する欠陥データファイル１６を有する
電算機１３に接続していることによって解決されてい
る。
【０００８】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】この代わりに、表面全体の形態を
記憶したり画面に表示する可能性も生じる。こにより、
論理的に一貫した処理の誘導と追求を自動的に電算機制
御でき、品質上重要なデータを文書化でき、厳しい環境
条件、例えば暑さ、塵、振動、機械応力にもかかわら
ず、材料表面や材料の固有な性質、および表面の欠陥の
タイプと特徴の文書化ができる。この発明は、熱的およ
び磁気的な作用原理を利用するか、あるいは超音波、電
磁誘導もしくはレーザーを基礎にして動作する非破壊検
査技術で周知の伝統的な方法が上に述べた特別な環境条
件や使用条件のために利用できないという認識に基づい
ている。
【００１０】プロセッサから電算機に伝送された形態の
データを直ちに比較と評価のモジュール内で処理するの
で、結果を直接座標に関連する欠陥データファイルに保
管できるが、この処理は電算機内部の処理を著しく小さ
い座標に関連する欠陥データファイルにさせるという利
点を伴う。この代わりに、座標に関連する表面データフ
ァイルに入力された測定誤差に基づき次の評価方法の最
終的な分類を行うことも処理に応じて可能である。
【００１１】たしかに、比較と評価のモジュール内で処
理する形態のデータを直ちに座標に関連する欠陥データ
ファイルに格納することは、座標に関連する欠陥データ
ファイルをオンラインで機械の制御状態に結び付ける、
つまり欠陥個所の画像を直ちに制御状態にして伝送する
可能性を提供する。この発明の有利な構成は、座標に関
連する欠陥データファイルをデータ伝送部により機械制
御部に伝送され、欠陥の自動処理に変換される点にあ
る。もっとも、機械に関連する自動化の度合を基本的に
はその時の使用者に特有な要請に応じて合わせることが
できる。この場合、多くの可能性がある。操作作業室内
の高分解能画面上に表面形態の全体を模写させる。操作
員はこれに基づき形態を検査し、どの欠陥を処理すべき
かを判定するだけでなく、欠陥個所を即座に処理する。
この代わりに、電算機は操作員に欠陥個所および欠陥の
寸法と位置に関する通報のみを提示し、これに基づき操
作員は再び選択を行い、加工処理を手動で行うことがで
きる。欠陥個所はそれにもかかわらず自動的にも行え、
その場合、加工処理を手動処理でも自動的にも行える。
【００１２】この発明の提案によれば、電算機内に組み
込んだ統計モジュールにより欠陥のタイプや頻度を検出
し、電算機が欠陥個所自体を選択し、機械制御部により
除去機械の除去工具を自動加工処理に狙い通りに使用す
る。これにより、統計モジュールが処理すべき欠陥を選
択すために使用される判定基準を決める、各関連の全自
動的な処理シーケンスがある。
【００１３】表面の画像情報をプロセッサで処理し、電
算機で読み取り、データファイルに格納して表面の欠陥
を除去する。これに平行して画面上で機械誘導室にオン
ライン伝送することも行える。この場合に認識され変換
されたことは、欠陥と予備製品もしくは加工品の位置関
係を確実にするため、電算機内では加工品の長手方向の
座標（Ｘ位置）が除去機械の往復運動する作業台または
載置台の距離測定システムから入力され、加工品の横方
向の座標（Ｙ位置）を画像情報の評価により得られる。
それ故、データファイルはＸ，Ｙ座標の画像情報と共に
加工品の形態全体を含む。
【００１４】この方法を実施する装置では、上位の電算
機に接続する除去機械、特に材料除去工具、例えば研磨
盤、鉋の刃、あるいはフライス工具を有する研磨機械、
加工処理するべき製品の載置台、および少なくとも一つ
の欠陥検査装置を有する。この発明によれば、欠陥検査
装置が少なくとも一つのカメラと照明装置を保有する検
査ユニットとして形成されている。前記カメラと照明装
置は載置台を覆う横断ユニットの上に配置されている。
光学的に動作する表面検査に使用する部品あるいは装置
は、カメラでは面状カメラ、行列ないしはリニヤーカメ
ラであり、照明装置では検査領域を最適に照明するフラ
ッシュ装置、投光装置等である。カメラの個数と種類は
欠陥を検知する（例えば、約 0.1 mm の隙間幅を持つ割
れ目が生じる）のに用いる分解能（画素数）と加工品の
幅に依存する。検査ユニットの照明装置の光スペクトル
はこれ等の状況に合わせてあり、フラッシュ装置を使用
し、フラッシュ周期と画像処理周期（約 5μm ）を互い
に合わせるように注意すべきである。更に、加工台ある
いは載置台、例えば研磨台、あるいは除去工具（例えば
鉋の刃あるいはフライス）の支持部の移動速度が約 1 m
/sの場合、画像処理および画像評価に関与する全ての部
品が十分早い処理速度と十分大きいデータ記憶容量を有
するようにこのシステムを設計する。
【００１５】この発明の有利な構成によれば、第一検査
ユニットを除去機械の前に配置し、第二検査ユニットを
除去機械の後に配置している。これにより、検査ユニッ
トが研磨機械の場合、研磨盤の軸の上に配置できないこ
と、つまり研磨台の上にある工具が研磨作業中に長手方
向に検査ユニットの下を通過して移動する場合に製品の
全長を検知するただ一つの位置の上に配置できないこと
を相殺できる。つまり、二つの検査ユニットをこの軸に
平行に配置すると、全面を検査することができる。この
場合、二つの検査ユニットで得られたデータを組み合わ
せユニット内で表面形態の個々の部分領域に重ねて全体
のデータファイルにすると望ましい。更に、除去機械あ
るいはこの機械を封入する作業室の外に配置されている
検査ユニットは、これ等のユニットが除去作業あるいは
研磨作業（火花、増大した塵、特別な熱負荷、振動、研
磨盤の割れ等）の影響に直接曝されることがないと言う
利点をもたらす。研磨盤の軸と検査ユニットの間の間隔
より短い長さの加工品あるいは予備製品を加工すること
になると、機械制御部に特別な検査ユニットを組み込む
ことができる。予備製品を検査の前に機械的なクリーニ
ングにより浮遊する汚れ、例えば研磨屑、燃焼残査、溶
解した付着物等を除去するか、あるいはこの代わりに表
面を圧搾空気で吹き付けあるいは吸引するなら、研磨あ
るいは除去作業は乱れのない確実な動作の意味で助長さ
れる。
【００１６】測定値をより良く検出するため、検査ユニ
ットに多数のカメラがある場合、これ等のカメラをカス
ケード式に配置すると良い。他の構成では、カメラに光
フィルターを設ける。これはその時の光スペクトルに合
わせると良く、散乱光（照明本体、発光火花）の影響を
排除できる。他の提案では、カメラと照明装置の前に保
護円板を接続する。これは、塵、火花、湿気の侵入、機
械的な接触による破損を防止し、更に、簡単に交換でき
る磨耗部品である。
【００１７】更に、カメラと照明装置を熱的に封入およ
び／または冷却するように形成することが提案されてい
る。これは、場合によって非常に高温の連続鋳造製品の
強い熱輻射を保護するために使用される。冷却にはガス
状の媒体（空気、窒素）あるいは液状（水）の媒体が適
する。これ等の媒体は、データや電力を伝達する導体を
適当な絶縁物により保護することも推奨されているよう
に、場所の状況に応じて使用される。
【００１８】
【実施例】以下、実施例を示す図面に基づきこの発明を
より詳しく説明する。詳しく図示しない十分良く知られ
ているスラブ研磨機械（例えば前記の欧州公告特許第 0
053 274号明細書）には、研磨作業室１の中に外部に対
して封止状態に配置された少なくとも一つの研磨盤があ
る。加工すべき加工品、ここではスラブ２は長手方向に
往復移動する研磨台３の上に載っている。研磨作業室１
の両側には、研磨台３をスラブ２と共に横方向に覆うそ
れぞれ一つの横断ユニット４と５がある。これ等の横断
ユニットには直線駆動部により横に移動する第一および
第二の検査ユニット６と７がそれぞれ配置されている
（図１b を参照）。これ等の検査ユニット６，７は、こ
の実施例の場合、二つのカメラ８と付属する照明装置９
（図２を参照）で形成されている。その場合、カメラ８
も照明装置９も熱的に封入および／または冷却されてい
て、前置接続されている保護円板１０を備えている。
【００１９】上に説明した載置台による研磨機械に対す
る変形種として、固定装置の上に加工品を載せ、研磨表
門が加工品を長手方向に逆に移動させる表門式の研磨機
械も使用できる。電算機制御により自動的に論理処理誘
導して処理を追跡するため、および品質にとって重要な
データを文書化するため、図２の検査ユニット６，７に
プロセッサ１１が付属している。これ等のプロセッサ１
１はカメラ８を用いてスラブ２の表面から求めた表面の
欠陥を画像情報１２a,１２b の形にして処理する。スラ
ブ２の表面の形態を表すこれ等のデータは上位の電算機
１３により読み取りされ、データファイル１４に格納さ
れる。この電算機１３は組み込み部品として比較と評価
のモジュール１５および座標に関連する欠陥データファ
イル１６を有する。更に、この電算機は研磨機械の機械
制御部１７に接続している。
【００２０】比較と評価のモジュール１５には、パター
ン認識処理のデジタル画像情報が記憶された典型的な表
面の欠陥（図２の参照数字１２a と１２b を参照された
い）の画像と比較され、その結果は座標に関連する欠陥
データファイル１６の中に保管される。重要な量、例え
ば欠陥面の大きさ、欠陥の長さや幅に関する分類は、そ
れに続く評価方法で行われる。この代わりに、電算機に
伝送された形態のデータを比較と評価のモジュール１５
により直ちに処理して、この結果を座標に関連する表面
データファイルに直接格納する。操作作業室の高分解能
画面１８にオンラインで接続する電算機１３により、操
作員に全表面形態の模写を仲介させることができるの
で、この模写が検査を行わせ、次に欠陥を処理するた
め、キーボード１９により研磨盤が狙い通りに使用され
る。この代わりに、欠陥個所の画像のみを提供し、欠陥
個所を手であるいは自動的に処理でき、この加工処理を
手動あるいは自動的に実行できる。つまり、最終効果と
して全自動的な検査と処理の工程を実施できる。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の発明
による方法およびその装置により先に述べた先行技術の
難点を排除し、表面加工で経済性と品質を改善でき、加
工処理を特に自動的な電算機制御処理に組み入れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 付属する検査ユニットを伴う研磨機械の移動
可能な研磨台の非常に模式的な正面図（ａ）と全側面図
（ｂ），
【図２】 ブロック回路図として模式的に示す表面の欠
陥を自動的に検出する電算機接続部を伴う図１a の研磨
ユニットである。
【符号の説明】
１ 研磨作業室 ２ スラブ（連続鋳造体） ３ 研磨台 ４，５ 横断ユニット ６，７ 検査ユニット ８ カメラ ９ 照明装置 １０ 保護円板 １１ プロセッサ １２a,１２b 画像情報 １３ 電算機 １４ データファイル １５ 比較と評価のモジュール １６ 欠陥データファイル １７ 機械制御部 １８ 画面 １９ キーボード

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 未だ高温の状態で部分長に分割され、圧
    延路で仕上げ圧延する前に除去機械、特に研磨機械に導
    入され、この除去機械の中で欠陥検査装置により検知し
    た加工すべき表面の欠陥個所に応じて連続鋳造製品の材
    料を多かれ少なかれ集中的に除去する、連続鋳造背員の
    材料を機械的に連続除去する時に表面の欠陥を自動的に
    検出する方法において、 表面の欠陥を欠陥検査装置により画像情報として画像処
    理プロセッサに導入し、比較と評価の組込モジュールを
    有し、機械制御部に接続する上位の電算機により画像情
    報を読み取り、この電算機中で伝送されたデジタル画像
    情報をパターン認識処理で記憶された典型的な表面の欠
    陥の画像と比較し、欠陥の長さや幅および欠陥の表面の
    ような結果を直接処理して表面の欠陥の重要な点に関し
    て分類した後、座標に関連する欠陥データファイルに保
    管するか、あるいは表面の欠陥データファイルに保管し
    た後、次の評価処理で分類することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 座標に関連する欠陥データファイルをデ
    ータ伝送により機械制御部に送り、この機械制御部が欠
    陥を自動的に処理することに切り換えることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 欠陥のタイプや頻度は電算機に組み込ま
    れている統計モジュールにより把握され、この電算機が
    欠陥の個所自体を選んで、除去機械の除去工具を機械制
    御部により自動的に加工するために狙い通りに使用する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 座標に関連する欠陥データファイルはオ
    ンラインで機械制御部に接続していることを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 上位にある電算機（１３）に接続し、材
    料を除去する工具、例えば研磨盤、鉋の刃あるいはフラ
    イス工具を有する除去機械、特に研磨機械と、加工処理
    すべき製品（２）の載置台（３）と、少なくとも一つの
    欠陥検査装置（６または７）を有し、電算機（１３）が
    機械制御部（１７）に接続している請求項１の方法を実
    施する装置において、 載置台（３）を覆う横断ユニット（４）の上に配置され
    た少なくとも一つのカメラ（８）と照明装置（９）を有
    する検査ユニット（６；７）として欠陥検査装置を形成
    し、検査ユニット（６；７）が比較と評価のモジュール
    （１５）および座標に関連する欠陥データファイル（１
    ６）を有する電算機（１３）に接続していることを特徴
    とする装置。
  6. 【請求項６】 第一検査ユニット（６）が除去機械の前
    に、また第二検査ユニット（７）が除去機械の後に配置
    されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 多数のカメラ（８）をカスケード式に配
    置していることを特徴とする請求項５または６に記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 カメラ（８）には光学フィルターが使用
    されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項
    に記載の装置。
  9. 【請求項９】 検査ユニット（６；７）は横断ユニット
    （４）の上で移動できるように配置されていることを特
    徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 カメラ（８）と照明装置（９）の前に
    は保護円板（１０）が接続されていることを特徴とする
    請求項５〜９の何れか１項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 カメラ（８）と照明装置（９）は熱的
    に封止されているおよび／または冷却されていることを
    特徴とする請求項５〜１０の何れか１項に記載の装置。
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