JPS5892937A - 表面傷自動検査装置 - 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】 この発明は、熱間スラブのような連続してくり出される
高温の被測定物の表面傷を電子走査形イメージセンサを
用いて長時間連続して高速、かつ正確に測定できるよう
にした表面傷自動検査装置に関するものである。

まず、従来のレーザ光を用いたこの種表面傷自動検査装
置について説明する。

第１図は従来一般に使用されている表面傷自動検査装置
の一例である。この図で、Ｍは被測定物で、高温の熱間
スラブであり、矢印方向に連続して圧延されて出てくる
。１はレーザ光源で、レーザ光２が出射し、スポットサ
イズ設定光学レンズ３でビームがしぼられた後、回転ミ
ラ４で走査され、非球面鏡５で反射されて被測定物Ｍの
表面に投射される。投射の軌跡は直ｌｌｌ６となるが、
被測定物Ｍが連続して移動しているので、直ＩｉＩ＠は
被測定物Ｍの送り方向に対し若干斜めになる。被測定物
ＭＫ″４つたレーザ光２は反射した後、大型コンデンサ
レンズＴで集光された後、ホトマルチプライヤＩＫ入射
し、こへで光電変換され、増幅器９で増幅された後、出
力される。したがって、被測定物Ｍの表面に傷があると
、そこから反射するレーザ光２の光量は少なくなるから
増幅器−の出力が象徴に低下し、パルス出力が現われろ
、このパルス出力の位置から被測定物Ｍの表面の傷の位
置を検出することができる。

このような従来のレーザ光２を用いた表面傷自動検査装
置は、大型コンデンサレンズＴが必要であり、そのため
高価になり、その上、非球面鏡Ｓや大蓋コンデンサレン
ズ１を可及的に被測定物Ｍに近づけることが必要である
。したがって、高温の熱間スラグのような被測定物Ｍの
場合には、畏時間の使用に耐えられない欠点があった。

第２図は本発明者が先に提案したレーザ光を用いた表面
傷自動検査装置を示すもので、１〜４は第１図と同じも
のである。この例では回転電う４で直接、被測定物Ｍ上
をレーザ光２で走査し、その反射光をシリコンフォトセ
ル８′に入射して光電変換し、その出力を増幅器口で増
幅して出力としている。この構成によれば第１ｒＩ！Ｊ
の大型コンデンサレンズＴが不要となるため安価になる
が、各部は被測定物ＭＷ近接させる必要があり、そのた
め第１図に示す従来例と同様に、高温にさらされる欠点
は避げられなかった。さらに、謔１図、第２図の従来例
とも回転ミラ４による走査であるため、被測定物Ｍの送
り速度に対して、回転ξう４の走査速度をよはど大きく
しないと、実質的に全面走査することがｔきず実際問題
として不可能であったｅ 上述した従来の欠点を除去するために本発明者はさらに
第３１１に示す表面傷自動検査装置を提案した。以下こ
れＫついて説明する。

ＷＩｋ３図で、１１はレーザ光源で、レーザ光１２を出
射する。６１３Ｇ！：ツリラド、力９．／７ズで、２−
ザ光！を被測定物Ｍ上に帯状（直線状）に投射するため
のものである。１４は前記被測定物Ｍ上のレーザ光１２
による直線を示す、１ｓはＣＯＤカメラで、電荷結合デ
バイスを用いた電子走査形イメージセンサである。

さて、被測定物Ｍが矢印方向に連続してくり出されるこ
とは第１図、第２図の例と同様である。

レーザ光源１１から出たレーザ光１２はシリンドリカル
レンズ１３で直ｌｌ１１４状（帯状）に被測定物Ｍ上に
投射される。被測定物Ｍから反射したレ−ｆｉ１２Ｇｔ
ＣＣＤカフ５１５に入射Ｌ、ＣＣＤカメラ１ｓ内におい
て走査が電子的に行われ、電気出力が得られる。

８１４図は第３図の装置の出力波形例を示すもので、対
比のためレーザ光にかえて白熱光を用いたときの出力波
形例も同時に示したものである。すなわち、第４図Ｃａ
）は被測定物Ｍの表面状態を示す断面図であり、第４図
（ｂ）は第３図の装置で得られる出力波形図、菖４図（
ｅ）は白熱光を用いた場合の出力波形図であり、いずれ
も実際のすシーグラフの写真に基づいてモデル化して示
したものである。この図かられかるように１割れＧＫ対
し、菖３ＷＡの装置では第４図（ｂ）のようにビーク値
の大きいパルスが出力として得られるが、白熱光の場合
には第４図（ａ）のように沢山のパルスが出て、どれが
割れＯＫ対するものか判然としない。

第５図は被測定物Ｍの幅が広い場合、複数個のＣＣＤカ
メラ１５を用いて全幅をカバーするようにしたもので、
中央に置いたレーザ光源１１からの投射角度が被測定物
Ｍの幅が広いため両端側であまりにも鋭角になるので、
これを防ぐため湾曲反射ミラ１・′を用いて平行光線に
変換して被測定物Ｍの表面上に投射するようにしたもの
である。

このようにすれば、被測定物Ｍの幅が大きくなっても対
処できる。さらに、これ以上幅が大きくなれば、複数個
のレーザ光源１１を用いればよい。

上記のように、先に提案した表面傷自動検査装置は、館
わめて高速な走査が可能であるので、回転ミラな用いた
走査方式と異なり、被測定物Ｍの全表面を検査すること
が可能である。しかしながら、ＣＣＤカメラ１５に連続
して被測定物Ｍから反射したレーザｆｔ１２を入射させ
るため、レーザ光１２とともに被測定物Ｍから放射光（
熱ＩＩ）も連続して入射してしまい、そのためＣＣＤカ
メラ１Ｓが損傷され、ＣＣＤカメラ１５の寿命を短かく
してしまう欠点があった。さらＫ、被測定物Ｍ上の傷が
割れであるときと、スケールが付着しているときとな分
別するのかやへ困龜であるという問題点があった。

この発明は、上述の点にかんがみなされたものである。

以下この発明について説明する。

第６図はこの発明の一実施例を示すものｔある。

この図で、１・はセクタであり、中心軸１１に支承され
回転する不透明体からなる円板１１１に透孔１■を形成
して構成されている。

次に動作について説明する。セクタ１６は被測定物Ｍの
走行速度にくらべて高速に回転している。

したがって、セクタ１６が回動して透孔１−がＣＣＤカ
メラ１５の前方に位置したと館、被測定物Ｍから反射し
たレーザ光１２がＣＣＤＣＣカメラ１ Ｓ＼射し、被測定物Ｍの帯状にレーザ光１２で照射され
ている部分を瞬時に走査する。その後、セクタ１６が１
Ｉｉ３１転して再び透孔Ｖ１−がＣＣＤカメラ１５の前
方に位置したとき、この間に前回の位置よりも被測定物
Ｍは少し前進し、先にレーザ光１２で帯状に照射されて
いた部分に隣接した部分が今度は帯状に照射される。そ
して、その部分から反射したレーザ光１２がＣＣＤカメ
ラＩＳＫ入射し、傷の有無が検査される。

上記のようにして、セクタ１＠０１回転ごとのきわめて
小時間のみＣＣＤカメラＩＳＫレーザ党１２が入射し、
それ以外はセクタ１６により入射がしやへいされる。し
たがって、被測定物Ｍから放射する熱−も同様にしやへ
いされるため、ＣＣＤカメラ１５が熱により損傷するこ
とはない。

なお、上記の場合でも被測定物ＭＫ帯状に照射するレー
ザ光１２の幅を広くしておき、セクタ１６の回転速度を
大にすれば、次々とオーバラップしながら被測定物Ｍの
全表面を検査することかできる。

１′：・： 第７図はこの発明の他の！膣例な示すもので、セクタ１
＠とその関連部分の回路を示し、レーザ光の照射部分は
省略しである。

第７図において、１ｓム、１１Ｂは透孔で、円板１−に
中心軸１７に関し対称に設けられている。

そして、各透孔１１１Ａ、１１ｉＢＫはそれぞれレーザ
光１２のみ透過するフィルタ２０ムと、被測定物Ｍから
の放射光（熱線）のみ透過するフィルタ２０Ｂとが装着
される。また、円板１８の透孔１ｓＡ、１＠Ｂの中間点
に透孔２１が形成される。一方、ランプ２２Ａ、２２Ｂ
と、これと対向するフォトセルフ３ム、２３Ｂとが、そ
れぞれ円板１８の回転に伴って透孔２１が丁度両者間に
位置する瞬間があるように設置される。２４ム、２４Ｂ
はそれぞれ前鳳フォトセル２ＳＡ、２３Ｂの出力を増幅
する増幅器であり、′信号８１．８寓をそれぞれ出力す
る。２Ｓは切換スイッチ、２０はレーザ信号の増幅器、
２７は放射光信号の増幅器、２−は信号部−−路である
。

次に動作について説明する。

今、セクタ１６が回転して第７図に示す位置になった瞬
間を考える。このときはＣＣＤカメラ１ｓの前にフィル
タ２ＯＡが位置するため、レーザ光１２のみがＣＣＤカ
メラ１ｓＫ入射する。これと同時にランプ２２Ａからの
光も透孔２１を通過してフォトセル２３ＡＫ入射するの
で、増幅器２４Ａから信号Ｓ、が出力される。すなわち
、信号Ｓｌが出力されているとき、ＣＣＤカメラ１５か
ら得られる出力は、第８図に示すようにレーザ光１２に
よるレーザ光信号ＳＬであることが知れる。

次に、第７図の位置から丁度半回転すると、今度はフィ
ルタ２０ＢがＣＣＤカメラ１Ｓの前方に位置することＫ
ｔｒす、放射光が入射し、増幅器２４Ｂから信号８■が
得られる。すなわち、信号りが出力されているとぎは、
ＣＣＤカメラ１ｓから得られる出力は纂８図に示すよう
に放射光による放射光信号Ｓ１であることが知れる。

これらの信号８Ｌ　＃　８ｍ　は切換スイッチ−２！ｉ
を介して、増幅器２＠、２１に交互に入力される。

信号処理回路２＠では、両信号８Ｌと８１の例えば極性
な比較することで、レーザ光１２によるレーザ信号８Ｌ
　が割れを示すものか、スケールを示すものかを判別す
る。

すなわち、ｌｌｌ４ｇ図はスケールと割れがある場合の
両信号８ｂと８虱を示しており、第９図（ａ）のように
、スケール２自と割れ３０が被測定物Ｍの１走査中に付
着している場合には、放射光信号Ｓ。

とレーザ光信号８Ｌは、第９図（ｂ）、（ｅ）Ｋ示すよ
うｋなる。これらの図でわかるように１割れ３０の場合
には、レーザ光１２め反射は少なくなるので、レーザ光
信号８Ｌの大きさは小さくなるが、放射光はむしろ割れ
ＳＯの内部の高温部分から発せられるので大會くなり、
そのために放射光信号Ｓｌは大きくなる。

一方、スケール２Ｉの場合には、レーザ光１２も放射光
もともに小さくなるので、両信号８１ｅ８Ｌのそれに相
轟する部分の大きさは少さくなる。

このように両信号８１．８シＶ償号ｍｍａ路２魯で比較
することで、スケール２−か、割れ３０かの判別が自動
的になされる。

なお、上記の各実施例ではレーザ＋１２を用いたが、こ
れにかえて水銀灯光を用いても、はｙ同様の結果が得ら
れる。また、ＣＣＤカメラ１ｓの他、ＭＯＳのイメージ
センサでもよく、贅は電子走査形イメージセンサであれ
ばよい、さらに、信号処理回路２８における処理も種々
工夫することｔ１表面傷の種類に応じた自動検出が可能
であることは云うまでもない。

以上詳細に説明したように、この発明は被測定物上に帯
状にレーザ光または水銀灯光な投射し、その反射光をイ
メージセンナで受光し光電変換して出力信号を得る表面
傷自動検査装置において、電子走査形イメージセンサの
前面に反射光を間欠的に通過させるセクタを設けたので
、被測定物が高温の場合でも、そこから発する放射Ｉｌ
（熱線）を常時電子走査形イメージセンサに入力させな
いので、電子゛走査形イメージ七ンサの寿命を著しくｍ
ばすことかできる。また、この発明はセクタにレーザ光
な通すフィルタと、放射光を通すフィルタとな設け、電
子走査形イメージセンサに交互に１：、。

レーザ光と放射光を入゛□力させ、両信号を用いて信号
処１ｌＩａ路で判別するようｋしたの！、被測定物の表
面傷が、スケールによるものか、割れによるものか等の
表面傷の種類も自動的に検出することができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の表面傷自動検査装置の構成を示す斜視略
図、ｊｌｌＥ２図は同じく他の従来例を示す斜視略図、
＃１３図は本発明者が先に提案した表面傷自動検査装置
の構成を示す斜遺略図、第４図（ａ）は被測定物の表面
状態を示す断面図、第４図（ｂ）は第３図の装置で得ら
れる出力波形図、第４！１１（＠ｔは白熱光を用いた場
合の出力波形図、第Ｓ図は第３図の装置で被測定物の幅
が広い場合の構成を示す斜視略図、第６図はこの発明の
一実施例を示すの動作説明のための波形図である。 図中、１１はレーザ光源、１２はレーザ光、１ｓはシリ
ンドリカルレンズ、１４は直線、１５はＣＣＤカメラ、
１・はセクタ、１Ｔは中心軸、１０゜ハ円板、１・、１
・Ａ、１１１Ｂは透孔、２０ム。 ２０Ｂはフィルタ、２１ゆ透孔、２２ム、２２１はラン
プ、２ＳＡ、２ＳＢはフォトセル、２４Ａ。 ２４Ｂは増幅器、２．５は切換スイッチ、２６．２７は
増幅器、２８は信号処理回路である。 第３図 （ａ） １ 第４図 第５図 第６図 第７図 ７ ７ 第８図 ＬＳＲ １ −［−］− 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌｌ　　被測定物の面上に帯状にレーザ光または水銀
   灯光を投射し、その反射光を電子走査形イメージセンサ
   で受光し光電変換して出力信号を得る表面傷自動検査装
   置において、前記電子走査形イメージセンサの前面に＃
   結反射光を間欠的と通過させるセクタを設けたことを特
   徴とする表面傷自動検査装置。 （２）被測定物の面上に帯状にル−ザ光または水銀灯光
   を投射し、その反射光を電子走査形イメージセンサで受
   光り光電変換して出力信号を得る表面傷自動検査装置に
   おいて、前記電子走査形イメージセンサの前面に前記反
   射光と前記被測定物から発する放射光とを交互に通過さ
   せるセクタを設け、さらに前記電子走査形イメージセン
   ナの前記反射光による出力と前記被測定物からの放射光
   による出力とを入力とし、両信号から被測定物の表面傷
   を判定する信号処理回路を設けたことＹｅｌｌとする表
   面傷自動検査装置。