JPS58204352A - 金属物体表面探傷方法 - Google Patents

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】 本発明は、金属物体表向探傷方法に係り、特に、連Ｍｌ
造スラブ等の走行中の＾製綱材の表面欠陥をオンライン
で検出する際に用いるのに好適な、走行中の被検体の表
面に外部から光を照射し、被検体表面による反射光を受
光して、被検体の表面欠陥を検出するようにした金属物
体表向探傷方法の改良に関する。

搬送ラインを走行中の被検体の表面に外部から光を照制
し、被検体表面による反射光を受光して、被検体の表面
欠陥を検出するようにした光学的表面探傷方法が知られ
ている。この光学的表面探傷り法は、例えば第１図に示
す如く、被検体１０の走行ライン上方の、被検体直上方
向に配置した投光１１２から被検体１０表面に扇状の外
部光或いは飛点走査される外部光を照射し、同じく被検
体走行ラインの被検体直上方向に配置した受光器１４に
より受光される反射光の諸物理最の変化（光量変化又は
回折パターン等）から、被検体１０の表面欠陥を検出す
るものである。例えば、前記投光器１２としてレーザ光
源を用いた場合には、スポット状の光点を飛点走査す式
で被検体１０の幅方向に走査し、被検体１ｏがらの反射
光を光電子増倍管やシリ」ンフォトセル等からなる受光
器１４′ｃ受光して、各員の光量変化が５、欠陥部の輸
す向位習を検出する。又、前記投光器１２として白色光
の棒状光瞭を用いた場合には、被検体１０からの反射光
を、−次元イ′−ジセンサからなる受光器１４で飛像走
査方式により一点く一画素）ずつ順に受光する。

このような光学的表面探傷方法によれば、走行中の被検
体１０の表面欠陥を非接触でオンライン測定できるとい
う特徴を有す−が、従来は、雑音信号を欠陥信号と＃ｌ
認し、誤検出のＭｉ度が高く、実用上の障害となってい
た。又、被検体１ｏとして、例えば冷間圧延鋼板等の常
温被検体が主たる対縁とされており、連続鋳造スラブ等
のような高畠材の表向Ｈｌ傷にそのまま用いることは、
耐熱性等の点で＠題があった。史に、回転ミラ一部等、
襖雑な機構を有し、＠誼全体の耐熱対策及び調整が非常
に繁雑であった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、走行中の被検体の表面欠陥を、高いＳ／Ｎ比で精度
良（検出することができる金属物体表ｌ１ｌｉＮ傷方法
を提供することを目的とする。

本発明は、走行中の被検体の表面に外部から光を照射し
、被検体表面による反射光を受光して、被検体の表面欠
陥を検出するようにした金属物体表面探傷方法において
、被検体走行ライン上方の、被検体走行り向前方又は後
方に配置した投光器から、被検体表面と照射光入射方向
とのなす角度が３５度〜７５ｒＩＩＬとなるように、被
検体表面に外部光を照射し、被検体走行ライン上方の投
光器と同−一或いは／及び反対側に配置した受光器によ
り受光される、照射光入射方向或いは／及び正反射り向
となす角度が２０度以内の散乱反射光の変化から、被検
体の表面欠陥を検出するようにして、前記目的を達成し
たものである。

又、前記投光器から照射される外部光を、所定偏光面を
有する光とし、及び／或いは、前記受光器で、散乱反射
光の所定偏光成分を受光するようにして、Ｓ／Ｎ比を格
段に高めたものである。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明は、前出第１図に示したような、投光器１２によ
り走行中の被検体１０の表面に外部から光を照射し、被
検体１０の表面による反射光を受光器１４により受光し
て、被検体１０の表面欠陥を検出するようにした表面探
傷方法において、発明１等が、投光器１２による照射光
入射方向と、受光器１４による反射光受光方向とを種々
変えて最適な位置関係について実験した結果に基づいて
なされたものである。

即ち、投光器１２を、被検体走行ライン上方の、被検体
走行方向前方に配置し、被検体表面と照射光入射方向と
のなす角度θ１を変化させて、被検体走行ライン上方の
投光器１２と反対側に配置した受光器１４により、正反
射方向となす角度θ２が１０１！［の散乱反射光を受光
し、これから被検体１０のｔｉ面欠陥を検出したところ
、欠陥信号のＳ　’Ｎ比は、第２図に示す如くとなった
。図から明らかな如く、角度θ１が３５度〜７５１１の
範囲内にある場合には、欠陥信号のＳ／Ｎ比が、実用上
欠陥信号を弁別し得る水準であるＳ　、、／　Ｎ比２．
０以Ｆとなり、精度の＾い欠陥検出が可能である。

父、投光１１２による照射先入１１４７Ｊ−向と被検体
表面とのなす角度θ１を４５度に固定して、前記受光器
１４による散乱反射光受光方向と正反射方向とのなす角
度θ２を変化させ、散乱反射光から検出される欠陥信号
のＳ／Ｎ比の変化状態を調べ！こところ、第３図に示す
ような結果が得られた。

図から明らかな如く、角度θ２が±２０度以内であれば
、欠陥信号のＳ／Ｎ比は２．０以上であり、精度の＾い
欠陥検出が可能である。

尚、前記角度θ１をあまり小さくすると、投光器１２と
受光器１４との距離が大きくなるので、実操業ライン上
における設置条件としては不利である。一方、角度θ１
が人であるほど、被検体１０の上下動の影響は受けにく
くなるものの、投光器１２と受光器１４が接触（る恐れ
がある。従って、上述の如き、３５度〜７５度の範囲内
が好ましく、特に、実用上は、４５度〜７５度の範囲が
より有効（−ある。

又、前記のような角度範囲において、偏光条件を適正に
設定した場合、欠陥信号のＳ　、−’　Ｎ比は、更に向
上した。即ち、前記投光器１２により照射される照射光
をｌ！ＩＩ！１−光とし、その−光面を調整して、被検
体１０表面上の棒状（帯状）視野の長辺に平行、即ち、
被検体１０の幅方向に平行な偏光面を持つ外部光とし、
被検体１０からの反射光を受光する際に、やはり該偏光
面の光のみを受光器１４に入力するようにしたところ、
鳥屋θ１が４５度の場合、正反ｔ＃Ｊ／Ｊ′向と１０度
ずれた方向で受光した信号の、縦削れによる散乱反射光
の変化状態は、第４図（Ｂ）に示す如、くとなり、同じ
く□ 第４図（Ａ）に示す、−光条件を設定しなかった場合に
比べて、Ｓ／Ｎ比が格段に向上した。第４図（Ａ＞、（
Ｂ）において、ビークＡが欠陥信号ぐある。尚、偏光条
件は、前記例に限定されず、例えば、照射光の偏光面を
、被検体１０表面上の棒状（帯状）視野の短辺に平行、
即ち、被検体１０の長手方向に平行なものとし、前記偏
光面と−交ツる散乱偏光面の光、即ら、だ円偏光成分の
みを受光するようにしても、同様の効果が得られる。

本発明は、上記のような知見に基いてなされたものであ
る。

以下図面を参照して、本発明に係る金属物体表面探傷方
法が採用された連続鋳造スラブの表面探ＩＩＩ装置の実
施例を詳細に説明づる。

本発明の第１実施例は、第５図に示す如く、連続鋳造ス
ラブ２０の走行ライン上方のスラブ走行り向前方に配置
された、連続鋳造スラブ２０表面ど照射光入射方向と、
、♀なす角度θ１が、３５度〜７５度どなるように：１
、連続鋳造スラブ２ｏの表面に外部光を照＆丈るレーザ
光源２２と、該レーザ光源２２により発振されたレーザ
光２２ａを、連続鋳造スラブ２０上の必要視野幅まで帯
状に広げるだめのシリンドリカルレンズ２４と、スラブ
走行ラインーＥ方の前記レーザ光源２２と反対側に配置
された、正反射方向となす角度θ２が２０度以内の散乱
反射光を受光するための受光カメラ２６と、該受光カメ
ラ２６出力の散Ｎ反射光信号を処理して、欠陥信号を出
力するための信号処理回路２８とから構成されている。

第５図において、３０は、受光カメラ２６の受光部に配
設された、レーザ光１ｍ２２から照射されたレーザ光２
２ａの使用波長域のみを通過させることによって、連続
鋳造スラブ２０の自発光エネルギの影響を除去し、検出
精度を高めるための干渉フィルタである。

前記レーザ光源２２としては、例えば出力５Ｗのアルゴ
ンレーザを用いることができる。一般に、高温物体を被
検体とした場合、被検体の自発光エネルギは、赤外及び
可視の長波長側に強いエネルギ成分を持つので、反射光
を受光して欠陥信号を得る場合には、なるべく自発光成
分の少ない短波長の光を投射した方が有利である。アル
ゴンレーザは、最強出りの波長が５００ｕ近傍の波長を
持〕ので、連続鋳造スラブのようなｌｌ４ａ！鋼材の自
発光成分の比較的弱い波Ｓ域に該当し、且つ、この柚の
レーザは、連続し【比較的強い出りが得られるので、表
面探傷の光源としては有効て゛ある。このレーザ光１１
２２は、受光信号処理時におけるアドレス付けを客層と
するため、連続鋳造スラブ２０の幅方向中央位置、或い
は、そこから±１０％程度以内の位置に配置されている
。

前記受光カメラ２６としＣは、例えばｉ１重結合デバイ
スを用いた電子走査型イメージセンサが焦点面に配設さ
れたものを用いることができる。受光カメラのレンズは
、被検体−受光カメラ間距離、帯状投光面の幅等により
、最適な口径に選定され（いる。今、２０４８Ｊｌ子の
センサを用いて視野幅１園を検査する場合、その幾何学
的分解能は約０．５園−となる。

前記レーザ光１１２２、シリンドリカルレンズ２４等を
含む投光ＷＡｌｌ、及び、前記受光カメラ２６、干渉フ
ィルタ３０等を含む受光装置は、いずれも、長時間連続
使用可能なように、気体或いは液体による耐熱対画が施
されている。

以下作用を説明する。

表面温度５００℃以上の連続鋳造スラブ２０は、製造ラ
インを矢Ｅｌｌ　４３の方向にほぼ一定の速度で走行し
ており、少なくとも被検面が平坦とみなし得る状態とな
っている。レーザ光源２２から発蚕されｌこレーザ光２
２ａは、シリンドリカルレンズ２４により帯状に連続鋳
造スラブ２０上に投光される。連続鋳造スラブ２０の被
検面によって反射されたレーザ光は、干渉フィルタ３０
を経て受光カメラ２６に入射し、帯状光の縁が、受光カ
メラ２６の焦点面に一次元情報として人力され、信号処
理回路２８で欠陥信号化されて出力される。

本実施例においては、投光器として、レーザ光１２２を
用いているので、レーザ光１１２２及びシリンドリカル
レンズ２４の部分と、＾１４４である連続鋳造スラブ２
０とのパスレインの距離、及び、連続鋳造スラ７２０と
受光カメラ２６とのパスラインの距離を大きくとること
が可能Ｃあり、耐熱ス４策上−＠有利である。即ら、レ
ーザ光は、強い指向性を持っており、そのビームが非常
に小さく、１ネルギ＠度が極めて高いため、距離に対４
−る減貞が姶んど無く、シリンドリカルレンズ２４で横
に広げても、１−分に高いエネルギ密度が得られる。

又、レーＩＪ’光の特性として、その波長成分が単一（
゛あるので、本実施例のように、使用づ−るレーザに適
しＩこ干渉フィルタ３０を、受光カメラ２６のレンズ前
向に取付けることによって、レーザ光のみを極めて選択
的に受光することが可能であり、自発光エネルギの影響
を効果的に除去することが容易である。尚、投光器の種
類は、これに限定されず、例えば、白色光を投射する水
銀灯を用いることも可能である。

又、本実施例においては、レーザ光源２２からの光を、
連続鋳造スラブ２０の表面に帯状に投光し、その反射光
を、電子走査型のイメージセンサで受光して出力信号を
得るようにしているので、信号取出し走査を、従来の機
械的走査より格段に高速化できる。従って、被検体の走
行速度が１０００Ｓ　、／分収−Ｌの場合でも、応答す
ることが可能である。又、光電子増倍管やシリコンフォ
トセル、増幅器等ぐ受光器を構成した場合に比べて、受
光器が小型であり、耐湿、耐熱、耐酸等の遮蔽対策が行
いやすい。史（こ、探傷装置全体として、回転部分がな
いのぐ、保守も容易である。

次に本発明の第２実施例／！：詳細に説明する。

４東施例は、第６図に小ｆ如く、前記第１実施例と同様
の、レーザ光源２２と、シリンドリカルレンズ２４と、
受光カメラ２６と、信号処理回路２８と、干渉フィルタ
３０とを有づ−る連続鋳造スラ７２０の表面探傷装置に
おい（、前記レーザ光源２２を、所定−光面を有する直
線偏光性レーザ光源とすると共に　該レーザ光１１２２
の投光レンズ前面に、偏光面を回転するための偏光面回
転子３２を光軸まわりに回転可能な状態で装着し、更に
、前記受光カメラ２６の受光レンズ前面と干渉フィルタ
３０の間に、１個又は複数個の偏光フィルタ３４を光軸
まわりに回転可能な状態ぐ装着したものである。他の構
成及び基本的な作用につ（Ａ（は、前記第１東施例と同
様であるのぐ、説明は省略する。

本実施例においては、欠陥のパターンに合わＶ（−光条
件を適宜設定することにより、Ｓ　、７　Ｎ比が格段に
良好な欠陥信号を得ることができる。例えば、トーチカ
ット前の連続騎造スラ／を探傷する場合は、スラブ走行
速度が鋳造機の引抜き速度と等しく、２鴎／分以下の低
速ぐあるので、投光系、受光系の偏光条件を、欠陥のパ
ターンに合せＣ順次切換えて、はぼ同一視野を検出する
ことが可能ε・あり、数種の欠陥を同時に検出すること
が（゛きる。

尚、ｆＭｊ記実施例においては、レープ光８２２に偏光
面回転子３２が設けられると共に、受光）Ｊタラ２６の
前面に偏光フ・ｒシタ３４が配設されていたが、レーザ
光源２２が、直Ｉｉｌ偏光性レーザ光源−（・ある場合
には、その配役位置をＴ夫することによって、−光面回
転子３２を省略することも可能Ｃある。

又、前記レーザ光源２２が、ランダム偏光レー１ｆ光録
又は白色光源である場合には、該投光器の前面に１個又
は複数個の偏光フィルタを追加することも可能である。

史に、前記投光器による蕉射光を、偏光特性を有しない
外部光とし、前記受光器の前面に偏光フィルタを配設し
て、受光器により散乱反射光の所定−光成分のみを受光
するように構成することも可能−（ある。

尚、前記実施例においては、いずれも、受光カメラ２６
が、スラブ走行ライン上りのレーザ光源２２と反対側に
配Ｍされ、該受光カメラ２６により、正反射り向となす
へ度が２０度以内の散乱反射光を受光するようにされて
いたが、散乱反射光を受光する方法は、これに限定され
ず、散乱反射光受光カメラ２６を、スラブ走行ライン上
方のレーザ光源２２と同一側に配置して、前記受光カメ
ラ２６により、照射光入射方向となす角度が２０、、・
ρ 度以内の散乱反射光を受光するパことも可能である。

前記実施例においては、いずれも、本発明が、高温材で
ある連続鋳造スラブの探傷に適用されていたが、本発明
の適用範囲はこれに限定されず、より＾速（゛走行する
仕上圧延機出側の熱延鋼帯の４ンライン探傷、酸洗ライ
ンのオンライン探傷、冷延銅帯、鋼板のオンライン探傷
等にも同様に適用（きることは明らかＣある。

以上説明した通り、本発明によれば、連続鋳造スフ１等
の走行中の被検体のｆｉ面欠陥を、高いＳ　Ｎ比で精度
良く検出することかぐきるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の表面探１　ｈ−法が行われ（いる状態
を示す斜視図、第２図は、本発明の原理を示す、被検体
表面と点射光入射方向とのなす角度と、散乱反射光の変
化から検出した欠陥信号の８　、、’　Ｎ比との関係の
一例を示す縮図、第３図は、同じく正反射方向と散乱反
射光受光方向とのなす角度と、散乱反射光の変化から検
出した欠陥信号のＳ／Ｎ比との関係の一例を、示す線図
、第４図（Ａ）、（Ｂ）は、周じく、偏光条件の有無に
よる、縦割れ検出時の散乱反射光の変化状態の比較を示
す縮図、第５図は、本発明に係る金属物体表面探傷り法
が採用された連続鋳造スラブの表面探傷装置の第１実施
例の構成を示す、一部ブロック線図を含む斜視図、第６
図は、則じく、第２実施例の構成を示す、一部ブロック
線−を含む斜視図ぐある。 １０・・・被検体、　　　１２・・・投光器、１４・・
・受光器、　　　２０・・・連続鋳造スフ１．２２・・
・レープ光源、 ２４・・・・・・シリンドリカルレンズ、２６・・・受
光カメラ、　２８・・・信号処理回路、３０・・・干渉
フィルタ、３２・・・−光面回転子、３４・・・偏光フ
ィルタ。 代理人　　＾　矢　　論 （ばか１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行中の被検体の表面に外部から光を照射し、被
   検体表面による反射光を受光して、被検体の表面欠陥を
   検出するようにした金属物体表面探傷方法において、被
   検体走行ライン上方の、被検体走行方向前方又は後方に
   配置した投光器から、被検体表面と照射光入射方向との
   なす角度が３５度〜７５ｆｉとなるように被検体表面に
   外部光を照射し、被検体走行ライン上方の投光器と同−
   側或いは／及び反対側に配置した受光器により受光され
   る、照射光入射方向或いは／及び正反射方向となす角度
   が２０度以内の散乱反射光の変化から、被検体の表面欠
   陥を検出するようにしたことを特徴とする金属物体表面
   探傷方法。
2. （２）前記投光器から照射される外部光が、所定細光面
   を有する光とされている特許請求の範囲第１項に記載の
   金属物体表面探傷方法。
3. （３）前記受光器で、散乱反射光の所定偏光成分を受光
   するようにされている特許請求の範囲第１項に記載の金
   属物体表面探傷方法。