JPS6130685B2 - - Google Patents
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- JPS6130685B2 JPS6130685B2 JP11479578A JP11479578A JPS6130685B2 JP S6130685 B2 JPS6130685 B2 JP S6130685B2 JP 11479578 A JP11479578 A JP 11479578A JP 11479578 A JP11479578 A JP 11479578A JP S6130685 B2 JPS6130685 B2 JP S6130685B2
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- JP
- Japan
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- signal
- defect
- hot steel
- video signal
- depth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
本発明は、熱鋼材の表面欠陥検出における信号
処理方法に関するものである。
昨今、分塊工程において、省エネルギー対策の
一環として直送圧延(HDR)を実施しようとし
ており、それに伴なつて従来の冷間疵見に代わ
り、熱間において適確に有害な表面欠陥を捕えて
対処することが必要になつてきた。もし、分塊圧
延後、赤熱状態にある鋼片の表面疵を検出するこ
とができれば、HS(ホツトスカーフ)量の調
整、熱間部分疵取及び品質の選別、前工程へのフ
イードバツク等への適用が考えられ、歩留り、品
質向上、省力、省エネルギーの点でメリツトは大
である。
そこで熱鋼片の表面疵を、その表面からの輻射
光の量で判別することが既に提案され、かつ十分
に判別可能であるとされている。これは、一般に
十分な自己保有熱を有する高温鋼材が空気中で周
囲より略均一に冷却されて行くとき、表面近傍の
状況によつて熱伝導が異なり、外部より見える表
面温度が欠陥やスケール等のある部分で正常な部
分と異なつて見えるためである。即ち、割れ疵等
の開口が存在する部分は、より高温の材内部が見
えるために明るく、ヘゲ疵やスケール、付着物等
表面から何がしか剥離している部分は冷却されて
暗く(黒く)見える。しかし、ある部分に疵が存
在することを自動的に認識する場合、その部分が
正常な部分を何等かの点で差があることを検出し
なければならないが、熱鋼片における表面疵検出
の場合、次に二点の困難がある。
先ず第1に、実際の赤熱鋼片は、一様な表面温
度の分布を持つているわけではなく、一般にコー
ナ部は温度が低いし、圧延時の水のかかり具合、
HSのかかり具合等、種々の要因のため、表面に
はかなり大幅な温度斑が存在する。第2に、温度
斑の分布が検出でき、基準パターンが得られたと
しても、それらの偏差から欠陥が抽出できるかと
云うと決してそうではない。熱鋼片は高温のため
急速にスケールが発生しているし、圧延時からの
付着物、汚れ等の異物も分布しており、それらは
検出すべきヘゲ疵と同様に黒く見える。
このような困難に対処するには、疵見位置の直
前に、水冷メカニカルブラツシングによる前処理
装置、及び熱鋼周辺の対流を該熱鋼からシヤツト
アウトするためのラインフードを設置すると共
に、基準パターン(即ちダイナミツクスレツシヨ
ルド)を得るための方策として、入力信号を2次
元的にピークホールドした後、同じく2次元的に
加重平均を行なうと云う信号処理法を採用すれば
良く、前者前処理装置及びラインフードにより、
殆んどの付着物、汚れ等の異物を除去でき、また
比較的大きいスケールを殆んど除去した状態で材
を疵見に供給することが可能となり、後者信号処
理法によれば、スケールやヘゲ疵があつても、材
固有の温度斑に基づいた正常パターンを得ること
が可能となる。従つて、これらを採用すれば、大
きいスケールや付着物の除去された状態で基準パ
ターンからの偏差として対象を取扱うことができ
るようになつたが、実際の材には、また更にドツ
ト状のスケールや帯状のスケールが残つており、
それらは有害なヘゲ疵よりむしろ黒く見えるのが
普通である。更に、同じヘゲ疵でも、地鉄に根を
持つより有害なヘゲ疵よりも剥離しかけの熱延工
程で自然に飛んでしまいそうな無害に近いヘゲ疵
の方が熱伝導の関係から黒く見える。そのため単
純に基準パターンからの偏差の大きさだけで判別
しようとすれば、多数のスケールが混入し、有害
度と相関の乏しい判断しか出力することができな
い。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、熱
鋼片等の高温被検材からの輻射光を撮像装置で捕
え、その輻射光画像より実時間で表面欠陥を検出
する際、スケールとヘゲ疵とを弁別し、更に欠陥
の有害度に応じた判断を出力し得るようにしたも
のである。
従来の熱間目視疵見における経験によれば、疵
見に熟達した人間が注視すれば、スケールかヘゲ
か、またヘゲの場合には有害か無害かの別を略弁
別することが可能であり、これは、輻射光像の中
に何等かのヘゲ疵とスケールとを区別し、かつ有
害度を判定し得る情報が含まれていることを意味
している。
そこで、多数の材について、熱間の輻射光像と
冷間での実疵の分布を記録し、つぎ合わせたとこ
ろ、次のことが明らかとなつた。先ずスケールに
対する信号波形は、第1図に示すように大体にお
いて輻が狭くなつている。輻の広いものも若干含
まれているが、その場合、信号は深い(黒い)。
幅と深さとは相関関係がありそうであるが、これ
は第2図に示すスケール発生冷却過程の物理的考
察に合致している。即ち、スケールは地鉄に近い
方から順にFeO、Fe3O4、Fe2O3等の層でできて
いる。スケール発生の初期の十分小さい間は、地
鉄との密着性が良くあまり冷えないが、徐々に成
長し、面積が大きくなつてくると、各層の成長の
アンバランスによつて地鉄からの剥離が起こる。
そして剥離が進むと、地鉄とスケールの熱伝導が
悪くなり、復熱し難くなつてスケールが冷えるこ
とになる。従つて面積が大きくなればなる程、剥
離も進み、スケールはより冷却されて黒くなる。
次に、ヘゲ疵に対応する信号波形は、第3図に
示すように大体において幅が広い。深さについて
は、有害度の大きいヘゲ、即ち地鉄に根のあるヘ
ゲは、第4図に示すようにあまり深くならない
(黒くならない)。つまり、あまり冷えないのであ
る。一方、剥離しかけの有害度の低いヘゲは、冷
え易いため、かなり深くなる。十分大きなヘゲ疵
については、大体、真黒な部分をかなり持つてい
る。
以上のことからヘゲ疵とスケールを区別し、ヘ
ゲ疵の有害度を判定するためのパラメータとして
信号波形の幅と深さを採用するのが良さそうであ
る。そこで横軸に幅、縦軸に深さを取つて500個
程度のスケール及び30個程度のヘゲ疵の分布を見
てみた〔第5図参照〕。その結果、予想通りスケ
ールは幅と深さについてかなり強い相関を有する
こと、及びヘゲ疵とスケールとは十分明確に分離
できること、更に有害度の大きいヘゲ疵が分布す
る方向(領域)等が明らかとなつた。従つて、信
号の幅と深さとを含むある関数関係を設定するこ
とにより、有害に考慮に入れた出力を得ることが
可能となる。
このような点に鑑み、本発明は、幅射光画像の
中からヘゲ疵を抽出するために信号の幅と深さと
云うパラメータに着目し、その信号の幅と深さと
云う2つのパラメータを含み、対象の有害度に対
応する関数を設定したものである。即ち、本発明
の特徴とするところは、熱鋼材の輻射光画像を捉
えて映像信号を得、この映像信号より、予め設定
された基準レベルPo以下の部分を個々に取出
し、各々について信号深さP及び信号幅Wを算出
し、これらパラメータの組(P、W)によつて欠
陥か否かを判別する熱鋼材の表面欠陥検出におけ
る信号処理方法であつて、先ず予め対象となる熱
鋼材の少なくとも1つ以上を取出し、その表面の
映像信号と実際の疵とを対比させて、パラメータ
の組(P、W)の各々に対応する熱鋼材の部分の
疵の有無又は疵の程度を測定することによつて、
各パラメータの組(P、W)に対応する疵データ
マツプを作成し、この疵データマツプより欠陥識
別方程式
(P、W)=W/α+{β(|P−Po|)}〓
(P、W)≧1の時 欠陥と判定
(P、W)<1の時 欠陥でないと判定
但し、α、β、γは疵データマツプを用いて予
備実験的に決定されるパラメータ
を決定しておき、然る後、その後に供給される熱
鋼材の表面欠陥を、その材の映像信号から算出さ
れるパラメータの組(P、W)を上記欠陥識別方
程式に代入することによつて判別する点にある。
なお、上記欠陥識別方程式は、後述の説明から
も明らかなように、基本的には次のような経験的
事実に基づいて導出されたものである。
欠陥の有害度が、欠陥の大きさに比例する。
従つて、欠陥の大きさに対応する幅(W)に比
例すると考えられる。
ヘゲ疵の黒さは、そのヘゲ疵が母材から剥離
している程度に関係している。また剥離の程度
が大きいほど、有害の程度は低い。
即ち、より∝Wと考えられる。またの黒
さ(|P−Po|)と有害度の関係は、熱伝導、
熱伝達、剥離と有害度の関係など、非線形な関係
が含まれるので、一般式として
∝1/α+{β(|P−Po|)}〓
で近似できると仮定した。即ち、黒さ(|P−
Po|)を変数として、
α:バイアス
β:比例定数
γ:べき
を任意にきめられるような関数に逆比例すると仮
定した。実際に、上式のα、β、γを適当な値に
した時、疵データマツプ(例えば第5図、第12
図等)において、(P、W)がスケールとヘゲ
疵、あるいは普通のヘゲ疵と割れに近い根のある
有害度の大きいヘゲ疵をうまく分離することが判
明した。
次に第6図及び第7図に参照して本発明に係る
信号処理方法の一例を説明する。
第6図は信号処理系の全体を示すブロツク図で
あり、第7図はその要部の詳細を示すブロツク図
である。
第6図に示すように適当な光学系(レンズ、フ
イルタ)を使つて赤熱する熱鋼材1の輻射光画像
を捉え、ITVカメラ、固体撮像機等の撮像装置2
によつて映像信号VS1を得る。次にこの映像信号
VT1を記憶回路3で記憶すると共に、自動感度調
整器4、サンプルホールドA/D変換器5でデイ
ジタル信号VS2に変換した後、ライン遅延を行な
うためのライン遅延回路6及び基準パターンを検
出するための基準パターン検出回路7に夫々送
り、かつ引算回路8で引算して、生の映像信号の
基準パターンからの偏差信号αVSを得る。ヘゲ
抽出回路9は比較器10、信号深さ検出回路1
1、信号幅検出回路12、演算回路13等を備え
て成り、次のように動作する。先ず偏差信号α
VSを比較器10で設定値Poと比較する。信号幅
検出回路12は第7図に示すようにゲート14、
幅カウンタ15、幅バツフア16を備え、偏差信
号αVSが設定値Poより小さい時間だけ幅カウン
タ15がクロツクパルスを計数し、その結果、ヘ
ゲ疵やスケール等の信号の幅Wを幅バツフア16
に一時記憶する。信号深さ検出回路11は第7図
に示す如く比較器17、バツフア18、セレクタ
19、ゲート20、深さバツフア21を備え、比
較器10からの偏差信号αVSは、信号幅検出回
路12に送られると同時に、この信号深さ検出回
路11にも送られ、この信号深さ検出回路11で
は偏差信号αVSが設定値Poより小さい間にわた
つてその最小値Pを逐次比較計算し、その結果を
深さバツフア21に一時記憶する。さて偏差信号
αVSが設定値Poより大きくなると、ゲート信号
Gは論理0となり、その立ち下がりのタイミング
で深さバツフア21及び幅バツフア16からP及
びWが読出され、演算回路22のPROM(プログ
ラマブル リード オンリメモリ)のアドレス入
力端子へ入る。一方、ゲート信号は直接PROMの
読出し端子に入つており、そのゲート信号の立ち
下がりのタイミングで予めPROMにリストされた
関数(P、W)が疵データとして疵バツフア2
3に蓄えられる。、この判定は実験例1のように
PROMに記憶させることにより実現できるし、そ
の他、PLA(プログラム ロジツク アレイ)
やマルチ フアンクシヨン オペレータ(アナロ
グ信号)によつても実現できる。このようにして
ヘゲ疵やスケール等の信号があれば、リアルタイ
ム、即ち、信号が終つてから1クロツクタイム以
内にヘゲ疵をその有害度に比較した値として出力
することができ、その演算結果は疵バツフア23
を介して、CPU24に送られ、総疵面積等の算
出、欠陥位置による判定等の高度の判断の後、表
示部25、モニタ26、プリンタ27等に送られ
ると共に外部装置(疵取り装置)のコントロール
に利用される。
熱鋼材の輻射光像における欠陥(ヘゲ疵)は、
その発生に起因する様々の大きさと剥離度に関連
する独特なハーフトーン(灰色)を持つて様々な
性状で存在しており、単純に信号が大きいからと
いうことでは判別することはないが、本発明によ
れば、このような従来の問題点を悉く解消するこ
とができる。以下、具体例をあげてその効果を見
て行く。
先ず、第8図aに示すような輻射光画像の映像
信号について基準パターン信号a′を作り、その両
者の偏差信号がbである。この信号には1個のヘ
ゲ疵と共に多数のスケールが含まれている。そこ
で本発明の信号処理を行なつた結果がcである。
これから直ちにわかるようにスケールは十分抑え
られ、ヘゲ疵は強調されている。次に第9図aに
示すような輻射光像の場合、この信号には多数の
スケールと共に根の深い有害なヘゲ疵と剥離しか
けの有害度の小さいヘゲ疵が含まれている。単に
黒さ(信号の深さ)のみに着目すると、有害度と
逆の出力を出しかねないし、またスケールもかな
り混入する。また単に信号の幅のみに着目しても
それ程明確に有害度を求めることができない。し
かし本発明によれば、結果cからわかるように、
ヘゲ疵の有害度に相応した出力を得ることができ
る。
次に実験例を示す。
実験例 1
熱鋼材:スラブ(キヤツプド鋼)
熱鋼材温度:1150℃(材上表面中央にて測定)
撮像装置:2048ビツト固体撮像機
Γ具体的方法
熱間スラブの輻射光画像より固体撮像機にて得
た映像信号を増幅器、自動感度調整器及び高速サ
ンプルホールドA/D変換器を通して8ビツトの
デイジタル信号VSに変換する。然る後、一方で
は材固有の温度斑に追従する基準パターン信号
NORを抽出するため、2次元的にピークホール
ド処理を施した後、或る一定面積にわたつて平均
を取る。他方、基準パターン信号の抽出に要する
時間のためにデイジタル信号VSをシフトレジス
タにより遅延させる。遅延信号と基準パターン信
号を引算して偏差信号αVSを求める。この偏差
信号αVSより、ノイズレベル(〓50mV)を考
慮して決められる基準レベルPo(=−0.1V)よ
り以下の部分を個々に取出し、信号深さP(V)
信号幅W(mm)(材面上での幅に換算した値)を
算出する(第10図参照)。先ず予め数個のスケ
ール及び欠陥(ヘゲ疵)らしき部分に着目し、上
記パラメータの組(P、W)の有害度を調べる。
このようにしてサンプリングされた疵データマツ
プを第11図に示す。この第11図は6個のヘゲ
疵と7個のスケールがサンプリングされている。
そこでヘゲ疵の集合とスケールの集合とを分離す
る識別曲線L1
W/α+{β(|P−Po|)}〓=1 (式1.1)
のα、β、γが判定される。この場合は、α=
2、β=7.5、γ=2である。
従つて、識微方程式は
(P、W)=W/2+{7.5(|P−0.1|)
}〓(式
1.2)
(P、W)≧1の時 ヘゲである
(P、W)<1の時 ヘゲでない
となる。
このようにして識別方程式が一旦決定されてし
まうと、同鋼種の材については、映像信号より上
記の方法で算出されるパラメータの組(P、W)
を(式1.2)に代入することにより欠陥か否かの
判断が直ちに得られる。具体的には(式1.2)の
内容は、P、Wの値をアドレスとした時のPROM
のデータ出力と云う形で実現される。その状況を
第12図に示す。新に入力された映像信号より算
出した62組の(P、W)の各々を(式1.2)で識
別した場合、次表のような良好な結果が得られ
た。従つて、従来のように信号深さのみ、或いは
信号幅のみで判定するのに比べて検出率の大幅な
向上が期待できる。
The present invention relates to a signal processing method for detecting surface defects in hot steel materials. Recently, direct rolling (HDR) is being implemented in the blooming process as part of energy-saving measures, and along with this, instead of the conventional cold inspection, harmful surface defects are accurately caught and dealt with in the hot process. It has become necessary to do so. If it is possible to detect surface flaws on a steel billet that is in a red-hot state after blooming and rolling, it will be possible to adjust the amount of HS (hot scarf), remove hot spots, select quality, and provide feedback to the previous process. It has many potential applications and has great benefits in terms of yield, quality improvement, labor saving, and energy saving. Therefore, it has already been proposed to discriminate the surface flaws of a hot steel piece by the amount of radiant light from the surface, and it is said that this can be sufficiently discriminated. Generally speaking, when a high-temperature steel material with sufficient self-retained heat is cooled almost uniformly in the air compared to its surroundings, heat conduction differs depending on the conditions near the surface, and the surface temperature visible from the outside is caused by defects, scale, etc. This is because certain parts of the body appear different from normal parts. In other words, areas where there are openings such as cracks are bright because the inside of the material, which is at a higher temperature, can be seen, and areas where something has peeled off from the surface, such as scratches, scale, or deposits, are cooled and darken (black). )appear. However, when automatically recognizing the presence of a flaw in a certain part, it is necessary to detect that the part is different from a normal part in some way, but this is difficult to detect on the surface of a hot steel piece. In this case, there are two difficulties. First of all, an actual red-hot steel billet does not have a uniform surface temperature distribution, and the temperature is generally lower at the corners, and the amount of water applied during rolling varies.
Due to various factors such as the degree of HS application, there are quite large temperature irregularities on the surface. Second, even if the distribution of temperature spots can be detected and a reference pattern can be obtained, it is by no means possible to extract defects from the deviations. Due to the high temperature of the heated steel billet, scale is rapidly generated, and foreign matter such as deposits and dirt from the rolling process are also distributed, and these appear black like the sagging defects that should be detected. To deal with these difficulties, a water-cooled mechanical brushing pre-treatment device and a line hood to shut out the convection around the hot steel are installed just before the defect inspection location, and a standard In order to obtain a pattern (i.e., dynamic threshold), it is sufficient to adopt a signal processing method in which the input signal is peak-held two-dimensionally and then weighted averaged two-dimensionally. With equipment and line hoods,
It is possible to remove most of the foreign matter such as deposits and dirt, and it is also possible to supply the material to inspection with most of the relatively large scales removed.According to the latter signal processing method, scale and defects can be removed. Even if there are scratches, it is possible to obtain a normal pattern based on the temperature irregularities inherent in the material. Therefore, by adopting these methods, it became possible to treat the target as a deviation from the standard pattern with large scales and deposits removed, but in actual materials, there are also dot-like scales. and band-shaped scales remain,
They usually appear black rather than harmful bald spots. Furthermore, even if the same damage occurs, a harmless damage that is likely to fly away during the hot rolling process when it is about to peel off is more likely to occur due to heat conduction than a more harmful damage that has roots in the steel base. Looks black. Therefore, if a determination is made simply based on the magnitude of the deviation from the reference pattern, a large number of scales will be mixed in, and only a determination that has little correlation with the degree of harm will be output. In view of these conventional problems, the present invention captures radiant light from a high-temperature test material such as a hot steel piece with an imaging device, and detects scale and surface defects from the radiant light image in real time. This system is designed to distinguish between sagging defects and output defects, and to output judgments according to the degree of harmfulness of the defects. According to the experience of conventional hot visual inspection, if a person who is skilled in inspecting defects looks carefully, it is possible to roughly distinguish between scale and deformation, and in the case of deformation, whether it is harmful or harmless. This means that the radiant light image contains information that can distinguish between some kind of baldness flaw and scale, and determine the degree of harmfulness. Therefore, when we recorded the hot radiant light images and the distribution of actual defects in the cold for a large number of materials and put them together, we found the following. First, the signal waveform for the scale generally has a narrow convergence, as shown in FIG. There are some cases with wide convergence, but in that case the signal is deep (black).
There seems to be a correlation between width and depth, which is consistent with the physical consideration of the scale generation cooling process shown in FIG. That is, the scale is made up of layers of FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , etc. in order from the one closest to the base iron. When the scale is small enough at the beginning, it has good adhesion to the steel base and does not cool down too much, but as it gradually grows and the area becomes larger, the unbalanced growth of each layer causes it to peel off from the base steel. happens.
As the flaking progresses, heat conduction between the base iron and the scale deteriorates, making it difficult to recover heat and causing the scale to cool down. Therefore, the larger the area, the more exfoliation progresses, and the more the scale cools and becomes black. Next, the signal waveform corresponding to the bald spot generally has a wide width, as shown in FIG. Regarding the depth, highly harmful heges, that is, those with roots in the ground, do not grow very deep (do not turn black), as shown in Figure 4. In other words, it doesn't get very cold. On the other hand, less harmful bald spots that are about to peel off tend to get cold easily, so they become quite deep. Sufficiently large scratches generally have a considerable amount of pitch black areas. From the above, it seems appropriate to use the width and depth of the signal waveform as parameters for distinguishing between scabs and scales and determining the degree of harmfulness of scabs. Therefore, we looked at the distribution of about 500 scales and about 30 bald spots, with width on the horizontal axis and depth on the vertical axis [see Figure 5]. The results showed that, as expected, scale has a fairly strong correlation with width and depth, that the scale can be clearly separated from the sludge, and that the direction (area) in which the most harmful sludge is distributed, etc. It became clear. Therefore, by setting a certain functional relationship involving the width and depth of the signal, it is possible to obtain an output that takes adversely into account. In view of these points, the present invention focuses on the parameters of the width and depth of the signal in order to extract the baldness flaw from the beam radiation image, and the two parameters of the width and depth of the signal are This includes a function that corresponds to the degree of harmfulness of the target. That is, the feature of the present invention is that a video signal is obtained by capturing a radiant light image of a hot steel material, and from this video signal, parts below a preset reference level Po are individually extracted, and the signal depth is determined for each part. This is a signal processing method for surface defect detection of hot steel materials in which P and signal width W are calculated and whether or not there is a defect is determined based on a set of these parameters (P, W). At least one or more parts are taken out, and the image signal of the surface is compared with the actual flaw to measure the presence or absence of flaws or the degree of flaws in the part of the hot steel material corresponding to each of the parameter sets (P, W). By the way,
A defect data map corresponding to each parameter set (P, W) is created, and from this defect data map, the defect identification equation (P, W) = W/α + {β (|P-Po|)} = (P, W) When ≧1, it is determined to be a defect. When (P, W) < 1, it is determined that it is not a defect. However, α, β, and γ are determined by preliminary experiments using the defect data map, and then , the surface defects of the hot steel material supplied thereafter are determined by substituting the parameter set (P, W) calculated from the video signal of the material into the defect identification equation. The defect identification equation described above is basically derived based on the following empirical facts, as will be clear from the explanation below. The degree of harmfulness of a defect is proportional to the size of the defect.
Therefore, it is considered to be proportional to the width (W) corresponding to the size of the defect. The blackness of the flaw is related to the extent to which the flaw has peeled off from the base material. Furthermore, the greater the degree of peeling, the lower the degree of harm. That is, it is considered to be more ∝W. The relationship between the blackness (|P-Po|) and the degree of toxicity is due to thermal conduction,
Since nonlinear relationships are involved, such as the relationship between heat transfer, peeling, and degree of toxicity, it was assumed that the general formula ∝1/α+{β(|P−Po|)} can be approximated. That is, blackness (|P−
Po |) is assumed to be a variable, α: bias β: constant of proportionality γ: inversely proportional to a function whose power can be determined arbitrarily. Actually, when α, β, and γ in the above equation are set to appropriate values, the flaw data map (for example, Fig. 5, 12
It was found that (P, W) effectively separates scale and sludge defects, or ordinary sludge defects and highly harmful sludge defects with roots close to cracks. Next, an example of the signal processing method according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a block diagram showing the entire signal processing system, and FIG. 7 is a block diagram showing details of its main parts. As shown in FIG. 6, an appropriate optical system (lens, filter) is used to capture a radiant image of red-hot hot steel material 1, and an imaging device 2 such as an ITV camera or a solid-state imager is used.
A video signal VS 1 is obtained by. Next, this video signal
After storing VT 1 in a storage circuit 3 and converting it into a digital signal VS 2 using an automatic sensitivity adjuster 4 and a sample-hold A/D converter 5, a line delay circuit 6 for performing line delay and a reference pattern are detected. The signals are sent to the reference pattern detection circuit 7 for the purpose of determining the raw video signal, and subtracted by the subtraction circuit 8 to obtain a deviation signal αVS of the raw video signal from the reference pattern. The hege extraction circuit 9 includes a comparator 10 and a signal depth detection circuit 1.
1, a signal width detection circuit 12, an arithmetic circuit 13, etc., and operates as follows. First, the deviation signal α
A comparator 10 compares VS with a set value Po. As shown in FIG. 7, the signal width detection circuit 12 has gates 14,
A width counter 15 and a width buffer 16 are provided, and the width counter 15 counts clock pulses only during the time when the deviation signal αVS is smaller than the set value Po.
temporarily memorized. As shown in FIG. 7, the signal depth detection circuit 11 includes a comparator 17, a buffer 18, a selector 19, a gate 20, and a depth buffer 21, and the deviation signal αVS from the comparator 10 is sent to the signal width detection circuit 12. At the same time, it is also sent to this signal depth detection circuit 11, and this signal depth detection circuit 11 successively calculates the minimum value P while the deviation signal αVS is smaller than the set value Po, and calculates the result. It is temporarily stored in the depth buffer 21. Now, when the deviation signal αVS becomes larger than the set value Po, the gate signal G becomes logic 0, and P and W are read out from the depth buffer 21 and the width buffer 16 at the timing of its fall, and the PROM (programmable read) of the arithmetic circuit 22 is read out. Only memory) address input terminal. On the other hand, the gate signal is directly input to the reading terminal of the PROM, and at the timing of the falling edge of the gate signal, the functions (P, W) listed in advance in the PROM are read out as defect data in the defect buffer 2.
It is stored in 3. , this determination is made as in Experimental Example 1.
This can be achieved by storing it in PROM, or by storing it in PLA (Program Logic Array).
It can also be realized by a multi-function operator (analog signal). In this way, if there is a signal such as a scuff mark or scale, it can be output in real time, that is, within one clock time after the signal ends, as a value comparing the scuff spot with its harmfulness, and the calculated result is 23
The data is sent to the CPU 24 via the CPU 24, and after high-level judgments such as calculation of the total flaw area and determination based on the defect position, the data is sent to the display unit 25, monitor 26, printer 27, etc., and is also sent to the external device (flaw removal device). used for control. Defects (scratching defects) in the radiant light image of heated steel materials are
They exist in various properties with unique halftones (gray) related to the various sizes and degrees of peeling caused by their occurrence, and they cannot be distinguished simply because the signal is large, but the real According to the invention, all such conventional problems can be solved. Below, we will look at the effects using specific examples. First, a reference pattern signal a' is created for a video signal of a radiation image as shown in FIG. 8a, and the deviation signal between the two is b. This signal includes one bald spot and many scales. Then, the result of performing the signal processing of the present invention is c.
As you can see immediately, the scale has been sufficiently suppressed and the bald spots have been emphasized. Next, in the case of a radiation image as shown in FIG. 9a, this signal includes many scales as well as deep-rooted harmful bald spots and less harmful bald spots that are about to peel off. If we focus only on blackness (signal depth), we may end up producing an output that is opposite to the degree of harmfulness, and scale will also be included. Further, by simply focusing on the width of the signal, the degree of harmfulness cannot be determined so clearly. However, according to the present invention, as can be seen from result c,
It is possible to obtain output commensurate with the degree of harmfulness of the sagging flaw. Next, an experimental example will be shown. Experimental example 1 Hot steel material: Slab (capped steel) Hot steel material temperature: 1150℃ (measured at the center of the surface of the material) Imaging device: 2048-bit solid-state imager ΓSpecific method Solid-state imager from the radiant light image of the hot slab The video signal obtained is converted into an 8-bit digital signal VS through an amplifier, an automatic sensitivity adjuster, and a high-speed sample-and-hold A/D converter. After that, on the one hand, a reference pattern signal that follows the temperature irregularities specific to the material is generated.
In order to extract NOR, peak hold processing is performed two-dimensionally, and then an average is taken over a certain fixed area. On the other hand, the digital signal VS is delayed by a shift register due to the time required to extract the reference pattern signal. A deviation signal αVS is obtained by subtracting the delayed signal and the reference pattern signal. From this deviation signal αVS, the parts below the reference level Po (=-0.1V) determined by considering the noise level (〓50mV) are extracted individually, and the signal depth P (V) is obtained.
The signal width W (mm) (value converted to width on the material surface) is calculated (see Fig. 10). First, attention is paid to several scales and parts that appear to be defects (sludge marks), and the harmfulness of the above parameter set (P, W) is investigated.
The flaw data map sampled in this manner is shown in FIG. In this Figure 11, 6 bald spots and 7 scales are sampled.
Therefore, α, β, and γ of the discrimination curve L 1 W/α+{β(|P−Po|)}=1 (Equation 1.1) that separates the set of scab marks and the set of scales are determined. In this case, α=
2, β=7.5, γ=2. Therefore, the differential equation is (P, W) = W/2 + {7.5 (|P-0.1|)
}〓(Formula 1.2) When (P, W)≧1, it is a hegemonic state.When (P, W)<1, it is not a hegemonic state. Once the identification equation is determined in this way, the set of parameters (P, W) calculated from the video signal using the above method for the same steel type.
By substituting (Equation 1.2) into (Equation 1.2), it is possible to immediately determine whether or not there is a defect. Specifically, the contents of (Equation 1.2) are PROM when the values of P and W are used as addresses.
This is realized in the form of data output. The situation is shown in Figure 12. When each of the 62 pairs of (P, W) calculated from the newly input video signal was identified using (Equation 1.2), good results were obtained as shown in the following table. Therefore, a significant improvement in the detection rate can be expected compared to the conventional determination based only on signal depth or signal width.
【表】
実験例 2
熱鋼材:スラブ(セミキルド鋼)
熱鋼材温度:1200℃(材上表面中央にて測定)
撮像装置:2048ビツト固体撮像機
Γ具体的方法
実験例1と同様な方法により信号深さP
(V)、信号幅W(mm)を算出する。そして数個の
スケール及びヘゲに着目し、疵データマツプを作
成する(第13図)。この第13図には8個のヘ
ゲ疵(その内3個はR型、4個がT型、1個がF
型)と10個のスケールの分布が与えられている。
この分布より先ずスケールの集合とヘゲの集合を
分離するための識別曲線L2
W/α+{β(|P−Po|)}〓=1 (式2.1)
のα、β、γが決定される。この場合、α=
7.5、β=7.5、γ=2である。
従つて、識別方程式は
(P、W)=W/7.5+{7.5(|P−0.1
|)}2(式
2.2)
(P、W)≧1の時 ヘゲである
(P、W)<1の時 ヘゲでない
となる。
その状況を第14図に示す。この場合も実験例
1と同様、信号深さのみ或いは信号幅のみを測定
のパラメータとしたのでは到底分離しきれない分
布をうまく分離し、高い検出率を得ることができ
た。またヘゲ疵の中にはむしろ割れに近く根のあ
る冷えにくい、従つてあまり黒くならないヘゲ
(R型)と通常のヘゲ(T型)、剥離しかけのヘゲ
(F型)等があり、もし有害度の高いR型ヘゲの
み検出すると云う場合には、また別の識別曲線が
存在する。それが第13図のL3である。即ちα
=7.5、β=7.5、γ=3の場合である。このよう
に識別曲線を使つた場合は、欠陥の有害度に応じ
た判断が可能となる。
以上実施例に詳述したように本発明に係る信号
処理方法によれば、信号の中から幅と深さと云う
複合的パラメータを取出し、実際の欠陥のあり方
に即して決定される関数を使用することによつて
有害度に対応した出力を得ることができるのであ
り、その実用的価値は極めて著大である。[Table] Experimental example 2 Heated steel material: Slab (semi-killed steel) Heated steel material temperature: 1200℃ (measured at the center of the surface of the material) Imaging device: 2048-bit solid-state imager depth P
(V), and the signal width W (mm) is calculated. Then, a flaw data map is created by focusing on several scales and baldness (Fig. 13). In this Figure 13, there are 8 hege flaws (3 of them are R type, 4 are T type, and 1 is F type).
type) and the distribution of 10 scales are given.
From this distribution, α, β, and γ of the discrimination curve L 2 W/α + {β(|P−Po|)}=1 (Equation 2.1) to separate the scale set and the hege set are determined. Ru. In this case, α=
7.5, β=7.5, and γ=2. Therefore, the discrimination equation is (P, W)=W/7.5+{7.5(|P-0.1
|)} 2 (Formula 2.2) When (P, W) ≧ 1, it is a hegemonic state. When (P, W) < 1, it is not a hegemonic state. The situation is shown in Figure 14. In this case as well, as in Experimental Example 1, distributions that could not be separated by using only the signal depth or only the signal width as measurement parameters were successfully separated, and a high detection rate could be obtained. In addition, among the scabs, there are scabs that are closer to cracks and have roots that do not get cold easily and therefore do not turn black (R type), normal scabs (T type), and scabs that are about to peel off (F type). Yes, and if only the highly harmful R-type baldness is to be detected, another discrimination curve exists. That is L 3 in Figure 13. That is, α
=7.5, β=7.5, and γ=3. When the discrimination curve is used in this way, it becomes possible to make a judgment according to the degree of harmfulness of the defect. As described in detail in the embodiments above, according to the signal processing method according to the present invention, composite parameters such as width and depth are extracted from the signal, and a function determined according to the actual state of the defect is used. By doing so, it is possible to obtain an output that corresponds to the degree of harmfulness, and its practical value is extremely significant.
第1図はスケールの信号波形図、第2図はスケ
ール発生及び冷却の過程を示す図、第3図はヘゲ
疵の信号波形図、第4図は有害度の高いヘゲ疵の
信号波形図、第5図は信号の幅、深さに対する分
布図、第6図は本発明の一実施例を示す全体のブ
ロツク図、第7図は同ヘゲ抽出回路のブロツク
図、第8図及び第9図は同信号波形図、第10図
は実験例1における信号波形図、第11図は同識
別曲線L1を求めるための疵データマツプ、第1
2図は同識別曲線L1を用いての欠陥の判定を示
す図、第13図は実験例2において識別曲線L2
を求めるための疵データマツプ、第14図は同識
別曲線L2,L3を用いての欠陥の判定を示す図で
ある。
1……熱鋼材、2……撮像装置、5……サンプ
ルホールドA/D変換器、7……基準パターン検
出回路、8……引算回路、9……ヘゲ抽出回路、
11……信号深さ検出回路、12……信号幅検出
回路、13……演算回路。
Figure 1 is a signal waveform diagram of the scale, Figure 2 is a diagram showing the process of scale generation and cooling, Figure 3 is a signal waveform diagram of a bald spot, and Figure 4 is a signal waveform of a highly harmful bald spot. 5 is a distribution diagram of the signal width and depth, FIG. 6 is an overall block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram of the hege extraction circuit, and FIGS. Figure 9 is a signal waveform diagram, Figure 10 is a signal waveform diagram in Experimental Example 1, Figure 11 is a flaw data map for determining the identification curve L1 ,
Figure 2 shows the determination of defects using the identification curve L 1 , and Figure 13 shows the identification curve L 2 in Experimental Example 2.
FIG. 14 is a diagram showing defect determination using the identification curves L 2 and L 3 . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Hot steel material, 2... Imaging device, 5... Sample hold A/D converter, 7... Reference pattern detection circuit, 8... Subtraction circuit, 9... Hege extraction circuit,
11...Signal depth detection circuit, 12...Signal width detection circuit, 13...Arithmetic circuit.
Claims (1)
この映像信号より、予め設定された基準レベル
Po以下の部分を個々に取出し、各々について信
号深さP及び信号幅Wを算出し、これらパラメー
タの組(P、W)によつて欠陥か否かを判別する
熱鋼材の表面欠陥検出における信号処理方法であ
つて、先ず予め対象となる熱鋼材の少なくとも1
つ以上を取出し、その表面の映像信号と実際の疵
とを対比させて、パラメータの組(P、W)の
各々に対応する熱鋼材の部分の疵の有無又は疵の
程度を測定することによつて、各パラメータの組
(P、W)に対応する疵データマツプを作成し、
この疵データマツプより欠陥識別方程式 (P、W)=W/α+{β(|P−Po|)}〓 (P、W)≧1の時 欠陥を判定 (P、W)<1の時 欠陥でないと判定 但し、α、β、γは疵データマツプを用いて予
備実験的に決定されるパラメータ を決定しておき、然る後、その後に供給される熱
鋼材の表面欠陥を、その材の映像信号から算出さ
れるパラメータの組(P、W)を上記欠陥識別方
程式に代入することによつて判別することを特徴
とする熱鋼材の表面欠陥検出における信号処理方
法。[Claims] 1. Obtaining a video signal by capturing a radiant image of a hot steel material,
Based on this video signal, a preset reference level is
Signals in surface defect detection of hot steel materials where the parts below Po are individually extracted, the signal depth P and signal width W are calculated for each, and whether or not there is a defect is determined based on the set of these parameters (P, W). The processing method includes first treating at least one of the target hot steel materials in advance.
In order to measure the presence or absence of flaws or the degree of flaws in the parts of the hot steel material corresponding to each of the parameter sets (P, W), by comparing the video signal of the surface with the actual flaw. Therefore, create a flaw data map corresponding to each parameter set (P, W),
From this defect data map, the defect identification equation (P, W) = W/α + {β (|P-Po|)} = When (P, W) ≧ 1, determines a defect. When (P, W) < 1, it is not a defect. However, parameters α, β, and γ are determined in a preliminary experiment using a flaw data map, and then the surface defects of the hot steel material to be supplied are detected using the video signal of that material. 1. A signal processing method for detecting surface defects in hot steel materials, characterized in that discrimination is made by substituting a set of parameters (P, W) calculated from the above into the defect identification equation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11479578A JPS5540978A (en) | 1978-09-18 | 1978-09-18 | Signal processing method in surface deficiency detection of hot steel material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11479578A JPS5540978A (en) | 1978-09-18 | 1978-09-18 | Signal processing method in surface deficiency detection of hot steel material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5540978A JPS5540978A (en) | 1980-03-22 |
| JPS6130685B2 true JPS6130685B2 (en) | 1986-07-15 |
Family
ID=14646871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11479578A Granted JPS5540978A (en) | 1978-09-18 | 1978-09-18 | Signal processing method in surface deficiency detection of hot steel material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5540978A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107863961A (en) * | 2016-09-21 | 2018-03-30 | 亚德诺半导体集团 | Reduce the method and apparatus that dielectric absorbs in gradually-appoximant analog-digital converter |
| US10449584B2 (en) | 2013-05-30 | 2019-10-22 | Primetals Technologies Austria GmbH | Adjustable descaler |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629864B2 (en) * | 1988-09-08 | 1994-04-20 | 川崎製鉄株式会社 | Surface defect inspection method |
| JP5439008B2 (en) * | 2009-03-31 | 2014-03-12 | 株式会社豊田中央研究所 | High-temperature object shape measuring apparatus and shape measuring method |
-
1978
- 1978-09-18 JP JP11479578A patent/JPS5540978A/en active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10449584B2 (en) | 2013-05-30 | 2019-10-22 | Primetals Technologies Austria GmbH | Adjustable descaler |
| CN107863961A (en) * | 2016-09-21 | 2018-03-30 | 亚德诺半导体集团 | Reduce the method and apparatus that dielectric absorbs in gradually-appoximant analog-digital converter |
| CN107863961B (en) * | 2016-09-21 | 2021-12-07 | 亚德诺半导体集团 | Method and apparatus for reducing dielectric absorption in successive approximation analog-to-digital converter |
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| JPS5540978A (en) | 1980-03-22 |
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