CN102834712B - 带树脂覆膜的钢板的表面检查方法及其表面检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带树脂覆膜的钢板的表面检查方法及其表面检查装置。该表面检查方法包括以下工序：将以预定的偏振角度被进行了直线偏振的片状光以与覆膜的布儒斯特角度相差预定角度以上的入射角度照射到上述钢板上的工序；以及以相对于入射光的镜面反射角度错开预定角度的受光角度拍摄偏振角度为0度的直线偏振光的工序。由此，无需依赖于树脂成分变更入射角度和受光角度，不观察覆膜本身的异常，而能精度良好地检查钢板表面。

Description

带树脂覆膜的钢板的表面检查方法及其表面检查装置

技术领域

本发明涉及带透明树脂覆膜的钢板的表面检查方法及其表面检查装置。

背景技术

在进行钢板的表面检查时，通常往往使用镜面反射和漫反射这两方来检查。若将未使用偏振光的通常的装置用于进行了树脂涂覆的钢板的检查，则镜面反射中涂层表面的反射过强，钢板表面被隐藏，从而难以进行缺陷检测。这与例如在白天观察河面时，水面的反射较强而无法看到河底的现象是相同的现象。

另外，现有使用偏振光滤光片来抑制与钢板表面平行的偏振光即S偏振光的反射的技术。该技术通过在受光侧使用只有与钢板平面垂直方向的P偏振光才能透射的偏振光滤光片来实现。这与利用市场上广泛出售的偏振光眼镜来抑制水面的S偏振光的反射，从而能见到水底的现象是相同的现象。

作为将此在工业上实现的方法，现有专利文献1和专利文献2的检查方法。这些方法将光源的角度设定为布儒斯特角这样的特殊角度。由于在布儒斯特角下P偏振光的反射为零，通过在受光侧设置拦截S偏振光的P偏振光方向的滤光片，能抑制来自涂层覆膜表面的反射。

在先专利文献

专利文献1：日本特开2008-26060号公报

专利文献2：日本特开2002-214150号公报

发明内容

在专利文献1和专利文献2的检查方法中设定的布儒斯特角度有根据树脂覆膜的折射率会发生变化的性质。因此，在覆膜成分不同的情况下，必须每次都重新设定光源的角度。由于受光侧通常需要设定与光源角度相对应的受光角度，受光侧也不得不变更受光角度。因此，装置构造变得复杂。另一方面，根据本申请发明的发明人的见解，即使能拦截S偏振光，在镜面反射角度下，也能明显地观察到树脂覆膜自身的厚度、成分或某种异常。因此，在该种带树脂覆膜的钢板的表面检查中，作为要解决的技术问题有以下两点。

(1)必须依赖于树脂成分变更光源的入射角度和受光角度。

(2)在镜面反射受光时，能看到覆膜部分的异常，而难以进行钢板表面的观察。

本发明是为解决这样的问题而做出的，其目的在于提供一种带树脂覆膜的钢板的表面检查方法及其表面检查装置，其能够精度良好地检查钢板表面而无需依赖于树脂成分变更入射角度等。

本发明的带树脂覆膜的钢板的表面检查方法，拍摄带树脂覆膜的钢板来检查表面缺陷，包括以下工序：将以预定的偏振角度被进行了直线偏振的片状光以预定入射角度照射到上述钢板上的工序；以及以相对于入射光的镜面反射角度错开预定角度的受光角度对偏振角度为0度的直线偏振光进行拍摄的工序。优选的是，上述预定入射角度与上述覆膜的布儒斯特角度相差预定角度(例如1度)以上。另外，优选的是，上述表面检查方法还包括：以与镜面反射受光角度错开预定角度(例如10度以上)的角度拍摄上述钢板表面的工序。

本发明的带树脂覆膜的钢板的表面检查装置拍摄带树脂覆膜的钢板，检查表面缺陷，包括：将以预定的偏振角度被进行了直线偏振的片状光以预定入射角度照射到上述钢板上的光源、以及以相对于入射光的镜面反射角度错开预定角度的受光角度对偏振角度为0度的直线偏振光进行拍摄的第一拍摄装置。优选的是，上述光源的入射角度被设定为与上述树脂覆膜的布儒斯特角度相差预定角度(例如1度)以上的角度。另外，优选的是，上述表面检查装置还包括：以与镜面反射受光角度错开预定角度(例如10度以上)的角度拍摄上述钢板表面的第二拍摄装置。

根据本发明，将以预定的偏振角度被进行了直线偏振的片状光以预定入射角度照射到钢板上，以相对于入射光的镜面反射角度错开预定角度的受光角度对偏振角度约为0度的直线偏振光进行拍摄。因此，根据本发明，抑制了来自覆膜的反射，不观察覆膜本身的异常，能观察钢板的表面，并能进行高精度的检查。另外，根据本发明，无需依赖于树脂成分变更入射角度和受光角度，而能精度良好地检查钢板表面。此外，根据本发明的优选实施方式，片状光以与覆膜的布儒斯特角度相差预定角度(例如1度)以上的入射角度照射到上述钢板上，因此，能利用稳定的反射进行检查。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的带树脂覆膜的钢板的表面检查装置的构造的框图。

图2是说明在受光侧配置了偏振光滤光片时光学系统的偏振光状态的图。

图3A是表示在图2的光学系统中没有偏振光滤光片时样品缺陷图像的例子的图。

图3B是表示在图2的光学系统中有偏振光滤光片的情况下样品缺陷图像的例子的图。

图4是表示准镜面反射照相机的受光角度与缺陷图像的关系的图。

图5A是表示在镜面反射的位置配置了照相机时带树脂覆膜的钢板的图像的例子的图。

图5B是表示在接受漫射光的位置配置了照相机时带树脂覆膜的钢板的图像的例子的图。

具体实施方式

图1是表示本发明一实施方式的带树脂覆膜的钢板(以下仅称为钢板)的表面检查装置的构造的框图。该表面检查装置适用于经由轧制、退火、树脂涂覆等工序而即将卷绕成盘卷状之前的钢板表面的缺陷检查。为了在使用于变压器等时与上下的钢板绝缘，在钢板的两面上形成有树脂覆膜。虽然钢板的两面均为缺陷检查的对象，但是在图1的例子中，为了方便起见，图示出了检查一个表面的事例。

在发光侧，该表面检查装置包括片状光源10和偏振光滤光片11。片状光源10包括多个灯、按照每个灯排成线状的光学纤维束(之后称为纤维束)、以及圆柱面透镜，并形成为作为整体射出片状(线状)光。片状光源10配置成相对于钢板30的入射角例如为60度，并经由偏振光滤光片11，将片状光照射于钢板30上。将入射角设定为60度的理由是为了将入射角度设为与钢板30的覆膜的布儒斯特角度相差预定角度(例如1度)以上。树脂覆膜的成分例如是透明的丙烯酸树脂，其布儒斯特角度为56.1度。因此，朝向钢板30的光源的入射角度被设定为60.0度。偏振光滤光片11例如由45度的偏振光滤光片构成。偏振光滤光片11被配置在片状光源10与钢板30之间，例如靠近片状光源10的出射面，将来自片状光源10的片状(线状)光直线偏振。对于偏振角度，将钢板的法线方向取为0(零)度。

该表面检查装置在受光侧包括偏振光滤光片21、准镜面反射照相机22、漫射照相机23、以及图像处理装置24。偏振光滤光片21设定成偏振角度例如为大约0度(-5至5度)。准镜面反射照相机22由线传感器构成。准镜面反射照相机22被配置成其受光角例如为57.5度，隔着偏振光滤光片21，拍摄基于来自钢板30的反射光的图像。漫射照相机23由线传感器构成，并配置成其受光角在30度至50度的范围内。在该例子中，受光角被配置成40度。通常情况下，在漫射照相机23和钢板30之间不设置偏振光滤光片。图像处理装置24取得准镜面反射照相机22和漫射照相机23的输出，进行图像处理，并判断表面缺陷的有无。准镜面反射照相机22相当于本发明的第一拍摄装置，漫射照相机23相当于本发明的第二拍摄装置。

接着，基于图2至图4，说明将偏振光滤光片21和准镜面反射照相机22配置成图1那样的技术意义，并基于图5A和图5B，说明将漫射照相机23配置成图1那样的技术意义。

图2是说明在受光侧配置了偏振光滤光片21的情况下光学系统的偏振光状态的图。钢板30的涂层表面反射光中S偏振光成分较多。因此，通过利用偏振光滤光片21拦截S偏振光，涂层表面反射光变成1/2以下，来自涂层表面的反射被抑制，钢板30的表面变得容易观察。

图3A、图3B分别是在图2的光学系统中没有偏振光滤光片与有偏振光滤光片的情况下同一样品的缺陷图像的例子。如图3A所示，在没有偏振光滤光片21的情况下，缺陷信号与噪声信号之比即S/N为1.3，变得较难观察到缺陷。但是，如图3B所示，在有偏振光滤光片21的情况下，S/N为2.6，容易观察到缺陷。

图4是示出了准镜面反射照相机22的受光角度与缺陷图像的关系的图。在图4中，图示出将照相机的受光角度设定为60度(镜面反射受光)、59度、以及57.5度时的缺陷图像的例子。在照相机的受光角度是60度时，S/N较低，不能检测缺陷。与此相对，随着将照相机的受光角度一点一点地错开，并将照相机的受光角度调整为59度、57.5度，被认为是由树脂覆膜的不均匀导致的噪声变得难以看到，S/N升高。已确认的是，若将照相机的受光角度从镜面反射的位置错开例如2度至5度左右，则会改善S/N。已确认的是，在该情况下，与前方漫射相比，后方漫射即向受光角度变小的方向偏离的一方较良好。在本发明中，如上所述，将从镜面反射的位置错开上述角度的状态称为准镜面反射。此外，若倾斜超过5度，则变成漫反射的拍摄而不是镜面反射，所以有可能要用准镜面反射检测的缺陷将会变得无法检测。

图5A、5B分别是漫射照相机23的受光角度的说明图。如图5A所示，若在镜面反射的位置配置照相机，则由涂层导致的反射光较强，隐藏了钢板的表面反射。其结果是，在利用照相机拍摄的图像中，虽然能看到涂层的不均，成为无法看到钢板表面(缺陷)的状态。但是，如图5B所示，若在接受漫射光的位置(与镜面反射受光角度错开预定角度(例如10度)的角度)配置照相机，则镜面反射光的影响消失，成为能良好地看到钢板表面(缺陷)的状态。此外，图5A、图5B的图像是拍摄了非缺陷部分的图。

通过以上的说明，本实施方式的偏振光滤光片21、准镜面反射照相机22、以及漫射照相机23的技术意义变得明显后，返回到图1，对图像处理装置24进行说明。

图像处理装置24对准镜面反射照相机22和漫射照相机23分别拍摄的图像信号进行图像处理，并通过将亮度值与预定的阈值进行对比，判断表面缺陷的有无。钢板在检查位置的上游被焊接，在检查位置为连续的钢板，而在检查装置的下游利用剪切机切断，形成盘卷而被发货。因此，检查装置以切断位置的信息为基础，按每个盘卷制作缺陷示意图，并对照缺陷数或密度等管理标准，按每个盘卷判断是否能发货给顾客。图像处理装置24将该判断结果通过高位通信网络传送至发货管理部门。

如上所述，在本实施方式中，将用偏振光滤光器11直线偏振成预定偏振角度(例如45度)的片状光照射到钢板30上，使该反射光用偏振光滤光片21偏振，利用准镜面反射照相机22以相对于入射光的镜面反射角度错开预定角度的受光角度拍摄偏振角度约为0度的直线偏振光。因此，抑制了来自覆膜表面的反射，不观察覆膜本身的异常，变得能观察钢板30的表面，并能进行高精度的检查。特别是在本实施方式中，在光源侧使用大约45度的直线偏振光，使P偏振光与S偏振光的比例在光源侧稳定为大约1∶1，且使用以避开布儒斯特角度的角度入射的构造。因此，能稳定地得到抑制覆膜表面反射的效果。根据本申请发明的发明人的见解，若将偏振光滤光片11的偏振角度设定为30至60度之间的角度，则这样的效果基本上良好。此外，优选的是，来自片状光源10的光的入射角在40～85°的范围内。

另外，在本实施方式中，来自片状光源10的片状光以与覆膜的布儒斯特角度相差1度以上的入射角度照射到钢板上，能进行稳定的利用反射的检查。设定布儒斯特角度进行检查的方法中存在如下问题，如上所述，在本实施方式中完全解决了这些问题。

(1)布儒斯特角度是P偏振光反射变成零的精确的细微角度，在设定时要求不足0.1度的入射角度精度。若入射角度从布儒斯特角度偏离0.1度，则来自树脂表面的P偏振光被反射，变得难以看到钢板的表面。在钢板这样的大规模生产线的工业应用中，由于入射角度的维持困难，所以检查结果不稳定。

(2)需要按照每种树脂的成分设定布儒斯特角度，装置复杂化。

(3)由于检测了依赖于树脂厚度的图案，因此难以进行充分的检查。

在本实施方式中，通过利用漫射照相机23，以与镜面反射受光角度错开预定角度的角度拍摄钢板表面，能进行高精度的检查。另外，通过将利用漫射照相机23的拍摄与利用准镜面反射照相机22的拍摄相组合，能进行更高精度的检查。

另外，在本实施方式中，如上所述，能进行带覆膜的钢板的稳定的表面检查。因此，能提高对客户的质量保证水平，且能实时掌握产品质量，提早发现工序内的异常情况，提高成品率、生产性。

以上，对应用了本发明者作出的发明的实施方式进行了说明，形成根据本实施方式的本发明内容的一部分的记述和附图并不限制本发明。例如，这样，基于本实施方式，由本领域技术人员等作出的其他实施方式、实施例和运用技术等均包含在本发明的范畴内。

本发明能适用于带透明树脂覆膜的钢板的表面的缺陷检查。

附图标记的说明

10片状光源

11偏振光滤光片

21偏振光滤光片

22准镜面反射照相机

23漫射照相机

24图像处理装置

30钢板

Claims (4)

1.一种带树脂覆膜的钢板的表面检查方法，拍摄带树脂覆膜的钢板来检查表面缺陷，上述表面检查方法的特征在于，包括以下工序：

将以预定的偏振角度被进行了直线偏振的片状光照射到上述钢板上的工序；以及

以相对于入射光的镜面反射角度向受光角度变小的方向错开预定角度的受光角度对偏振角度为0度的直线偏振光进行拍摄的工序，

将上述片状光以与上述覆膜的布儒斯特角度相差预定角度以上的入射角度照射至上述钢板上。

2.根据权利要求1所述的带树脂覆膜的钢板的表面检查方法，其中，

还包括以与镜面反射受光角度错开预定角度的角度拍摄上述钢板表面的工序。

3.一种带树脂覆膜的钢板的表面检查装置，拍摄带树脂覆膜的钢板来检查表面缺陷，上述表面检查装置的特征在于，包括：

光源，将以预定的偏振角度被进行了直线偏振的片状光照射到上述钢板上；以及

第一拍摄装置，以相对于入射光的镜面反射角度向受光角度变小的方向错开预定角度的受光角度对偏振角度为0度的直线偏振光进行拍摄，

上述光源的入射角度被设定为与上述树脂覆膜的布儒斯特角度相差预定角度以上的角度。

4.根据权利要求3所述的带树脂覆膜的钢板的表面检查装置，其中，

还包括第二拍摄装置，该第二拍摄装置以与镜面反射受光角度错开预定角度的角度拍摄上述钢板表面。