JP2000162151A - Surface flaw inspecting device - Google Patents

Surface flaw inspecting device

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JP2000162151A
JP2000162151A JP10337398A JP33739898A JP2000162151A JP 2000162151 A JP2000162151 A JP 2000162151A JP 10337398 A JP10337398 A JP 10337398A JP 33739898 A JP33739898 A JP 33739898A JP 2000162151 A JP2000162151 A JP 2000162151A
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努 河村
Mitsuaki Uesugi
満昭 上杉
Masakazu Inomata
雅一 猪股
Seiji Yoshikawa
省二 吉川
Takahiko Oshige
貴彦 大重
Hiroyuki Sugiura
寛幸 杉浦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely detect a pattern-like scab defect having remarkable irregular property. SOLUTION: This device is provided with a linear diffused light source 22 for making a polarized light incident on a surface to be inspected 21; first light receiving means 28a, 29a having analyzers of the azimuth for extracting the mirror reflected component included in the regular reflected light from the surface to be inspected 21 more; second light receiving means 28b, 29b having analyzers of the azimuth for extracting the mirror diffused reflected component included in the regular reflected light from the surface to be inspected 21 more; and a judgment processing part 40 for judging the presence of a surface flaw on the surface to be inspected 21 on the basis of the mirror reflected component and mirror diffused reflected component received by the first and second light receiving means. Light quantity reducing filters 20a-20f for controlling the each light quantity incident on the first and second light receiving means to a prescribed value are inserted to the optical path of the regular reflected light from the surface to be inspected 21 to be incident on the first and second light receiving means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば薄鋼板表面
等の被検査面に光を照射してこの被検査面の表面疵等を
光学的に検出する表面検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface inspection apparatus for irradiating a surface to be inspected, for example, a thin steel sheet surface, with light to optically detect surface flaws and the like on the surface to be inspected.

【0002】[0002]

【従来の扶術】薄鋼板表面等の被検査面に光を照射して
この被検査面からの反射光を解析することによつて、被
検査面に存在する表面疵を光学的に検出する表面疵検査
は従来から種々の手法が提唱され実施されている。
2. Description of the Related Art By irradiating a surface to be inspected such as a thin steel plate surface with light and analyzing reflected light from the surface to be inspected, surface defects existing on the surface to be inspected are optically detected. Conventionally, various methods have been proposed and implemented for surface flaw inspection.

【0003】例えば、被検査体表面に対して光を入射
し、被検査体表面からの正反射光及び拡散反射光をカメ
ラで検出する金属物体の表面探傷方法が特開昭58−2
04353号公報に提案されている。この表面探傷方法
においては、被検査体表面に対し35゜〜75゜の角度
で光を入射し、被検査体表面からの反射光を、正反射方
向と入射方向又は正反射方向から20°以内の角度方向
に設置した2台のカメラで受光する。そして、2台のカ
メラの受光信号を比較し、例えば両者の論理和を取る。
そして、2台のカメラが同時に異常値を検出した場合の
み該当異常値を疵と見なすことにより、ノイズに影響さ
れない表面探傷方法を実現している。
For example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 58-2 discloses a method for detecting flaws on a metal object by irradiating light to the surface of the object to be inspected and detecting specularly reflected light and diffusely reflected light from the surface of the object to be inspected by a camera.
No. 04353. In this surface flaw detection method, light is incident on the surface of the object to be inspected at an angle of 35 ° to 75 °, and the light reflected from the surface of the object to be inspected is reflected within the specular direction and the incident direction or within 20 ° from the specular direction. Light is received by two cameras installed in the angle directions of. Then, the light reception signals of the two cameras are compared, and, for example, the logical sum of the two is obtained.
Then, only when the two cameras simultaneously detect an abnormal value, the abnormal value is regarded as a flaw, thereby realizing a surface flaw detection method which is not affected by noise.

【0004】また、被検査体からの後方散乱光を受光す
ることによる被検査体表面の疵検査方法が特開昭60−
228943号公報に提案されている。この疵検査方法
においては、ステンレス鋼板に対して大きな入射角で光
を入射し、入射側へ戻る反射光、すなわち後方散乱光を
検出することにより、ステンレス鋼板表面のヘゲ疵を検
出している。
A method for inspecting the surface of an object to be inspected for flaws by receiving backscattered light from the object to be inspected is disclosed in
228943. In this flaw inspection method, light is incident on the stainless steel sheet at a large incident angle, and reflected light returning to the incident side, that is, backscattered light is detected, thereby detecting a barbed flaw on the surface of the stainless steel sheet. .

【0005】さらに、複数の後方散乱反射先を検出する
ことによる平鋼熱間探傷装置が特開平8ー178867
号公報に提案されている。この平鋼熱間探傷装置は熱間
圧延された平鋼上の掻き疵を検出する。そして、この探
傷装置においては、掻き疵の疵斜面角度は10゜〜40
゜であり、この範囲の疵斜面からの正反射光をすべてカ
バーできるように後方散乱反射方向に複数台のカメラが
配設されている。
Further, a flat steel hot flaw detection apparatus which detects a plurality of backscattering reflection points is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-178687.
No. 1993. This flat steel hot flaw detector detects a scratch on a hot-rolled flat steel. And in this flaw detection device, the flaw slope angle of the scratch is 10 ° to 40 °.
゜, a plurality of cameras are arranged in the backscattering reflection direction so as to cover all the specularly reflected light from the flaw slopes in this range.

【0006】また、偏先を利用した表面の測定装置が特
開昭57−166533号公報及び特開平9−1665
52号公報に提案されている。
A surface measuring device utilizing bias is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Sho 57-166533 and Hei 9-1665.
No. 52 has proposed this.

【0007】特開昭57−166533号公報に提案さ
れた測定装置においては、測定対象に45゜方向の偏光
を入射し偏光カメラで反射光を受光している。偏光カメ
ラにおいては、反射光をカメラ内部のビームスプリッタ
を用いて3つに分岐し、それぞれ異なる方位角の偏光フ
ィルタを通して受光する。そして、偏光カメラからの3
本の信号を、カラ−T5システムと同様の信号処理によ
り、モニタに表示し、偏光状態を可視化する技術が開示
している。この技術はエリプソメトリの技術を利用して
おり、光源は平行光であることが望ましく、例えばレー
ザ光が用いられている。
In a measuring device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166533, a polarized light of 45 ° is incident on a measuring object and reflected light is received by a polarizing camera. In a polarizing camera, the reflected light is split into three using a beam splitter inside the camera, and the reflected light is received through polarizing filters having different azimuth angles. And 3 from the polarization camera
A technique of displaying a book signal on a monitor by signal processing similar to that of the color T5 system and visualizing the polarization state is disclosed. This technique utilizes an ellipsometry technique, and it is desirable that the light source be parallel light, for example, a laser beam.

【0008】また、特開平9−166552号公報に提
案された表面検査装置においては、特開昭57−166
533号公報の記載技術と同様にエリブソメトリを利用
して鋼板表面の疵を検査している。
In the surface inspection apparatus proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-166552, Japanese Patent Application Laid-Open
In the same manner as the technique described in JP-A-533, the flaw on the surface of the steel sheet is inspected by using ellipsometry.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各公開公報に提案された各測定技術は、いずれも顕著
な凹凸性をもつ疵を検出するか、又は酸化膜等異物が存
在する疵を検出することを目的としたものであり、顕著
な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠陥等に対してはすべて
の疵を確実に捕捉することは困難であった。
However, each of the measuring techniques proposed in each of the above-mentioned publications detects a flaw having remarkable unevenness or detects a flaw having a foreign substance such as an oxide film. Therefore, it is difficult to reliably capture all flaws in a pattern-shaped scab defect having no noticeable unevenness.

【0010】例えば、特開昭58−204353号公報
の探傷装置においては、正反射光と散乱反射光を受光す
る2台のカメラを有しているが、その目的は2つのカメ
ラにおける検出信号の論理和によるノイズの影響除去で
ある。したがって、顕著な凹凸性を有する疵、すなわち
表面に割れ、めくれ上がりを生じないような疵に対して
は両方のカメラで疵の信号が捕えられるので適用可能で
ある。
For example, the flaw detector disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353 has two cameras for receiving specularly reflected light and scattered reflected light. The purpose is to detect detection signals from the two cameras. This is to remove the influence of noise due to OR. Therefore, flaws having remarkable unevenness, that is, flaws that do not crack or turn up on the surface, are applicable since both cameras capture the flaw signal.

【0011】しかし、いずれか一方のカメラでしか疵の
信号を捕らえられないような顕著な凹凸性を持たない模
様状ヘゲ欠陥のような疵の場合は、その疵をすべて検出
することはできない。
However, in the case of a flaw such as a pattern-shaped scab defect having no noticeable unevenness such that only one of the cameras can catch the flaw signal, all the flaws cannot be detected. .

【0012】また、特開昭60−228943号公報の
表面状態検査方法は、表面粗さの小さいステンレス鋼板
上に顕在化した持ち上がったヘゲ疵を対象としている。
したがって、顕在化していない持ち上がった部分のない
疵や、疵の存在しない部分も入射側へ戻る光を反射する
ような表面の粗い鋼板に適用することはできない。
The surface condition inspection method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-228943 is directed to a raised barbed flaw that has become apparent on a stainless steel plate having a small surface roughness.
Therefore, it is not possible to apply a flaw having no raised portion that has not been exposed or a flaw-free part to a steel plate having a rough surface that reflects light returning to the incident side.

【0013】特開平8−178867号公報の平鋼熱間
探傷装置は、主に掻き傷を対象にしており、疵斜面での
正反射光を捕らえることに基づいているため、顕著な凹
凸性を持たない模様状ヘゲ疵のような疵の場合には後方
散乱では捕らえられないものも存在し、検出漏れを生ず
る問題があった。また、一度カメラを設置し、どの角度
の反射成分を受光するかが決定されると、容易にカメラ
位置を変更できない問題もあった。
The flat steel hot flaw detector disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-17867 is mainly intended for scratches, and is based on catching specularly reflected light on a flaw slope. In the case of a flaw, such as a pattern-shaped barbed flaw, which is not provided, some of the flaws cannot be caught by the backscattering, and there has been a problem that detection is omitted. Also, once the camera is installed and the angle of the reflected component to be received is determined, the camera position cannot be easily changed.

【0014】さらに、特開昭57−166533号公報
の測定装置及び特開平9−166552公報の表面検査
装置は、エリプソメトリの技術を用いており、「簿い透
明な膜の厚さ及び屈折率」や「物性値のむら」を検出す
ることはできる。しかしながら、例えば表面処理鋼板の
ように、もともと疵部が母材部と異なる物性値を有して
いたとしても、その上から同一の物性値を有するものに
覆われたような対象に対しては、有効性が低下してしま
う問題があった。
Further, the measuring device of Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166533 and the surface inspection device of Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-166552 use ellipsometry technology. And "uneven physical property values" can be detected. However, even if the flaw originally has a property value different from that of the base material portion, such as a surface-treated steel sheet, for an object covered with a material having the same property value from above, However, there is a problem that the effectiveness is reduced.

【0015】また、エリプソメトリでは、同一点からの
反射光を各CCDの対応する画素で受光し、画素毎にエ
リプソパラメータを計算する必要がある。そのため、特
開昭57−166533号公報においては反射光をビー
ムスプリッタにより3分岐して3つのCCDにより検出
しており、光量が低下したり、CCD間の画素合わせが
困難であるという問題があった。
In the ellipsometry, it is necessary to receive reflected light from the same point at a corresponding pixel of each CCD and calculate an ellipsometric parameter for each pixel. For this reason, in JP-A-57-166533, the reflected light is divided into three by a beam splitter and detected by three CCDs, and there is a problem that the amount of light is reduced and it is difficult to align pixels between the CCDs. Was.

【0016】また、特開平7−28633号公報では、
3台のカメラを鋼板の進行方向に並べたり、縦または横
に並べたり、3台のカメラの傾きを変えたりして、同一
領域を見るようにしている。しかし、鋼板の速度が変化
したときの処理が複雑である問題があった。また、各カ
メラの角度が異なるため光学条件が同一にならない。そ
のために、画素合わせが困難である問題があった。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-28633,
Three cameras are arranged in the traveling direction of the steel plate, arranged vertically or horizontally, and the inclination of the three cameras is changed so that the same area is viewed. However, there is a problem that processing when the speed of the steel sheet changes is complicated. Also, since the angles of the cameras are different, the optical conditions are not the same. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform pixel alignment.

【0017】さらに、特開昭58−204353号公報
や特開平8−178867号公報では複数台のカメラの
光軸が共通でなく出射角が異なるため、得られる2つの
画像の対応する画素の視野サイズが異なるほか、被検査
面のバタツキや対象の厚さ変動による距離変化があると
視野に位置ズレを生じるという問題があった。特に特開
昭58−204353号公報では2つのカメラで同じ視
野に対する論理和を取ることが要求されるため問題は大
きかった。
Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 58-204353 and 8-17867, since the optical axes of a plurality of cameras are not common and the emission angles are different, the field of view of the corresponding pixels of two obtained images is different. In addition to the difference in size, there is a problem that a positional shift occurs in the visual field due to flapping of the surface to be inspected or a change in distance due to a change in thickness of the object. Particularly, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353, it is necessary to take a logical sum for the same field of view with two cameras, so that the problem is serious.

【0018】また、偏光を利用した特開昭57−166
533号公報や特開平9−166552公報では、鋼板
の製造条件の変更や鋼板品種が変わった場合、各方位角
に設定されたカメラでは受光光量が大きく変化するた
め、最適な受光光量を得ることができず、S/N比の良
い信号が得られない問題があつた。
Japanese Patent Laid-Open No. 57-166 using polarized light
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 533 and JP-A-9-166552, when the manufacturing conditions of the steel sheet are changed or the type of the steel sheet is changed, the amount of light received by the camera set at each azimuth greatly changes. However, there was a problem that a signal having a good S / N ratio could not be obtained.

【0019】すなわち、鋼板の製造条件の変更や鋼板品
種が異なると、被検査対象表面の母材部の物性値が異な
るため、被検査面の偏光に対する反射特性が変わり、受
光する偏光成分強度比が変わる。このため、異なる方位
角成分の偏光強度を受光するように設定されたカメラで
は、ある条件の鋼板表面では、最適な光量に設定してお
いても、異なる条件の鋼板表面になった時は、光量が低
くなつたり、飽和したりすることがあり、正常な検査が
できなかった。
That is, if the manufacturing conditions of the steel sheet are changed or the type of the steel sheet is different, the physical property values of the base material on the surface to be inspected are different, so that the reflection characteristic of the surface to be inspected with respect to the polarized light changes, and the ratio of the intensity of the polarized light component to be received. Changes. For this reason, in a camera set to receive the polarization intensity of different azimuth angle components, even when the steel sheet surface under certain conditions is set to the optimal light amount, when the steel sheet surface under different conditions is used, In some cases, the light intensity was low or saturated, and normal inspection could not be performed.

【0020】製品の品質検査ラインに組込まれる表面検
査装置においては、製造製品に対する品質保証の観点か
ら、疵の検出漏れがないことが絶対条件である。しかし
ながら、表面処理鋼板等まで検査対象とした表面疵検査
装置は実用化されていなかった。
For a surface inspection apparatus to be incorporated in a product quality inspection line, it is an absolute condition that there is no omission of flaw detection from the viewpoint of quality assurance of the manufactured product. However, a surface flaw inspection apparatus for inspecting even a surface-treated steel sheet or the like has not been put to practical use.

【0021】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、被検査面からの反射光に含まれる鏡面反
射成分と鏡面拡散反射成分とを区別して検出し、かつ各
成分の光量を所定値に制御することによって、被検査面
における表面の割れ、扶れ、めくれ上がりのような顕著
な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠陥を確実に検出でき、
高い欠陥検出精度を発揮でき、製品の品質保証ラインに
も十分組込むことができる表面疵検査装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and distinguishes and detects specular reflection components and specular diffuse reflection components contained in light reflected from a surface to be inspected, and detects the amount of light of each component. By controlling to a predetermined value, it is possible to reliably detect a pattern-shaped scab defect having no remarkable unevenness such as surface cracks on the surface to be inspected, support, and turning up,
An object of the present invention is to provide a surface flaw inspection apparatus which can exhibit high defect detection accuracy and can be sufficiently incorporated in a product quality assurance line.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被検査面に対してこの被検査面に平行な
方位角の成分及び垂直な方位角の成分を有する偏光を入
射する線状拡散光源と、被検査面からの正反射光に含ま
れる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち鏡面拡散反
射成分に比較して鏡面反射成分をよリ多く抽出する方位
角の検光子を有する第1の受光手段と、被検査面からの
正反射光に含まれる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分の
うち鏡面反射成分に比較して鏡面拡散反射成分をよリ多
く抽出する方位角の検光子を有する第2の受光手段と、
第1及び第2の受光手段で受光された鏡面反射成分及び
鏡面拡散反射成分に基づいて被検査面の表面疵の有無を
判定する判定処理部とを備えた表面疵検査装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for injecting polarized light having an azimuth component parallel to and perpendicular to the surface to be inspected. Linear diffuse light source, and an azimuth analyzer that extracts more specular reflection components than specular reflection components among specular reflection components and specular reflection components contained in specular reflection light from the surface to be inspected. And a first light receiving unit having an azimuth angle for extracting more specular diffuse reflection components than specular reflection components among specular reflection components and specular diffuse reflection components included in specular reflection light from the surface to be inspected. Second light receiving means having an analyzer;
A surface flaw inspection apparatus comprising: a determination processing unit that determines the presence or absence of a surface flaw on a surface to be inspected based on specular reflection components and specular diffuse reflection components received by first and second light receiving units.

【0023】さらに、第1及び第2の受光手段に入射さ
れる被検査面からの正反射光の光路に、第1及び第2の
受光手段に入射される各光量を所定値に制御するための
光量減少フィルターを挿入している。
Further, in order to control each light amount incident on the first and second light receiving means to a predetermined value in an optical path of the regular reflection light from the surface to be inspected incident on the first and second light receiving means. Light intensity reduction filter is inserted.

【0024】また、別の発明は、上述した表面疵検査装
置において、光の透過率が異なる複数の光量減少フィル
ターが組込まれ、被検査面の変更に応じて、最適の透過
率の光量減少フィルターを各光路に挿入するための光量
減少フィルター切換手段を備えている。
According to another aspect of the present invention, in the above-described surface flaw inspection apparatus, a plurality of light quantity reduction filters having different light transmittances are incorporated, and the light quantity reduction filters having an optimum transmittance are provided in accordance with a change in the surface to be inspected. Is provided for switching the amount of light into each optical path.

【0025】次に、上述した発明の動作原理を図面を用
いて説明する。まず、本発明の表面疵検査装置が検査対
象とする鋼板表面の光学的反射の形態を鋼板表面のミク
ロな凹凸形状と関連づけて説明する。
Next, the principle of operation of the above-described invention will be described with reference to the drawings. First, the form of optical reflection on the steel sheet surface to be inspected by the surface flaw inspection apparatus of the present invention will be described in relation to the microscopic unevenness on the steel sheet surface.

【0026】例えば、検査対象が合金化亜鉛メッキ鋼板
の場合においては、図5(a)に示すように、下地の冷
延鋼板は溶融亜鉛メッキされたのち合金化炉を通過す
る。この間に下地鋼板1の鉄元素がメッキ層2の亜鉛中
に拡散し、通常、図5(c)に示すように合金の柱状結
晶3を形成する。このメッキされた鋼板4は次にロール
5a,5bで調質圧延される。すると、図5(d)に示
すように、柱状結晶3における特に突出した箇所がロー
ル5a,5bで平坦につぶされ、それ以外の箇所は元の
柱状結晶3の形状を維持したままとなる。
For example, when the inspection object is an alloyed galvanized steel sheet, as shown in FIG. 5A, the cold rolled steel sheet as the base passes through the alloying furnace after being hot-dip galvanized. During this time, the iron element of the base steel sheet 1 diffuses into the zinc of the plating layer 2 and usually forms the columnar crystal 3 of the alloy as shown in FIG. The plated steel sheet 4 is then temper rolled on rolls 5a and 5b. Then, as shown in FIG. 5D, particularly protruding portions of the columnar crystal 3 are flattened by the rolls 5a and 5b, and the other portions maintain the original shape of the columnar crystal 3.

【0027】そして、この調質圧延のロール5a,5b
にて平坦につぶされた部分をテンパ部6と呼び、それ以
外の調質圧延のロール5a,5bが当接しない元の凹凸
形状を残した部分を非テンパ部7と称する。
Then, the rolls 5a, 5b of the temper rolling are
The portion flattened by the above is referred to as a tempered portion 6, and the other portion having the original concavo-convex shape not contacting the temper rolling rolls 5 a and 5 b is referred to as a non-tempered portion 7.

【0028】図6は、このようなテンパ部6と非テンパ
部7とを有する鋼板4の表面でどのような光学的反射が
生じるかをモデル化した断面模式図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view modeling what kind of optical reflection occurs on the surface of the steel plate 4 having such a tempered portion 6 and the non-tempered portion 7.

【0029】調質圧延のロール5a,5bによりつぶさ
れたテンパ部6に入射した入射光8は、鋼板4の正反射
方向に鏡面的に反射して鏡面反射光9となる。一方、調
質圧延のロール5a,5bが当接しない元の柱状結晶3
の構造を残す非テンパ部7に入射した入射光8は、ミク
ロに見れば柱状結晶3の各表面の微小面素一つーつによ
り鏡面的に反射されるが、反射の方向は鋼板4の正反射
方向とは必ずしも一致しない鏡面拡散反射光10とな
る。
The incident light 8 incident on the temper 6 crushed by the temper rolling rolls 5 a and 5 b is reflected specularly in the regular reflection direction of the steel plate 4 to become specular reflected light 9. On the other hand, the original columnar crystal 3 to which the rolls 5a and 5b of the temper rolling do not abut.
The incident light 8 incident on the non-tempered part 7 which leaves the structure of FIG. 2 is mirror-reflected by one micro-plane element on each surface of the columnar crystal 3 in a microscopic view. The specular diffuse reflection light 10 does not always coincide with the regular reflection direction.

【0030】したがって、鋼板4の表面におけるテンパ
部6及び非テンパ部7の各反射光の角度分布は、マクロ
に見ればそれぞれ図7(a)、図7(b)のようにな
る。すなわち、テンパ部6では鋼板正反射方向に鋭い鏡
面性の反射が発生し、非テンパ部7では柱状結晶3の表
面の微小面素の角度分布に対応した広がりを持った反射
光となる。前述したように、テンパ部6の反射光を鏡面
反射光9と称し、非テンパ部7の反射光を鏡面拡散反射
光10と称する。
Therefore, the angular distribution of each reflected light of the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 on the surface of the steel plate 4 is as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) when viewed macroscopically. That is, a sharp specular reflection occurs in the regular reflection direction of the steel sheet in the tempered portion 6, and reflected light having a spread corresponding to the angular distribution of the microplane on the surface of the columnar crystal 3 in the non-tempered portion 7. As described above, the reflected light from the tempered portion 6 is referred to as specular reflected light 9, and the reflected light from the non-tempered portion 7 is referred to as specular diffused reflected light 10.

【0031】そして、実際には、テンパ部6と非テンパ
部7はマクロ的には混在しているので、カメラ等の光学
測定器で観察される反射光の角度分布は、図7(c)に
示すように、鏡面反射光9及び鏡面拡散反射光10の角
度分布をテンパ部6と非テンパ部7とのそれぞれの面積
率に応じて加算したものとなる。
Actually, since the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 are mixed macroscopically, the angular distribution of the reflected light observed by an optical measuring instrument such as a camera is shown in FIG. As shown in (1), the angular distributions of the specular reflected light 9 and the specular diffuse reflected light 10 are added in accordance with the respective area ratios of the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7.

【0032】以上、テンパ部6と非テンパ部7とを合金
化亜鉛メッキ鋼板を例に説明したが、調質圧延により平
坦部が生じる他の鋼板にも一般に成立つ。
As described above, the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 have been described using an alloyed galvanized steel plate as an example. However, the present invention is generally applicable to other steel plates in which a flat portion is formed by temper rolling.

【0033】次に、本発明の検出対象となる顕著な凹凸
性を持たない模様状ヘゲ欠陥と呼ばれる欠陥の光学反射
特性について説明する。
Next, a description will be given of the optical reflection characteristic of a defect called a pattern-shaped scab defect having no noticeable unevenness to be detected in the present invention.

【0034】図8に示すように、合金化溶融亜鉛メッキ
鋼板に見られるヘゲ欠陥(ヘゲ部11)は、メッキ加工
前の冷延鋼板原板にヘゲ欠陥(ヘゲ部11)が存在し、
その上にメッキ層2が乗り、さらに下地鋼板1の鉄元素
の拡散によるヘゲ欠陥の合金化が進行したものである。
As shown in FIG. 8, the barge defect (barge portion 11) found in the galvannealed steel sheet is the same as that of the cold-rolled steel sheet before plating. And
The plating layer 2 is laid thereon, and alloying of barge defects due to the diffusion of the iron element of the base steel sheet 1 has progressed.

【0035】一般に、ヘゲ部11は鋼板4の正常部分を
示す母材12と比較して、例えばメッキ厚に違いが生じ
たり、合金化の程度に違いが生じる。その結果、例え
ば、ヘゲ部11のメッキ厚が厚く母材12に対し凸の場
合には、調質圧延が印加されることによりテンパ部6の
面積が非テンパ部7に比べて多くなる。逆に、ヘゲ部1
1のメッキ厚が薄く母材12に比べ凹の場合には、ヘゲ
部11は調質圧延のロール5a,5bが当接せず、非テ
ンパ部7が大半を占める。また、ヘゲ部11の合金化が
浅い場合には微小面素の角度分布は鋼板方線方向に強
く、拡散性は小さくなる。
In general, the barbed portion 11 has a difference in plating thickness or a degree of alloying, for example, as compared with the base material 12 indicating a normal portion of the steel plate 4. As a result, for example, when the plating thickness of the barbed portion 11 is large and is convex with respect to the base material 12, the area of the tempered portion 6 becomes larger than that of the non-tempered portion 7 by applying the temper rolling. Conversely, hege part 1
In the case where the plating thickness of 1 is thinner than that of the base material 12 and is concave, the non-tempered portion 7 occupies most of the barb portion 11 because the rolls 5a and 5b of the temper rolling do not abut. Further, when the alloying of the barbed portion 11 is shallow, the angular distribution of the minute surface element is strong in the direction of the steel plate, and the diffusivity is small.

【0036】次に、このようなヘゲ部11と母材部12
の表面性状の相違により、模様状ヘゲ欠陥がどのように
見えるかを説明する。上述したモデルに基づきヘゲ部1
1と母材部12の違いについて分類すると一般に次の3
種類に分けられる。
Next, the stub 11 and the base material 12
A description will be given of how the pattern-like scab defect looks due to the difference in the surface properties. Hege part 1 based on the model described above
1 and the base material 12 are generally classified as follows:
Divided into types.

【0037】(a) ヘゲ部11におけるテンパ部6の面
積率及び非テンパ部7の微小面素の角度分布が、母材部
12におけるテンパ部6の面積率及び非テンパ部7の微
小面素の角度分布と異なる(図10(a),図9
(a))。
(A) The area ratio of the tempered portion 6 in the barbed portion 11 and the angular distribution of the minute surface element of the non-tempered portion 7 are determined by the area ratio of the tempered portion 6 in the base material portion 12 and the minute surface of the non-tempered portion 7. 10 (a), FIG.
(A)).

【0038】(b) ヘゲ部11におけるテンパ部6の面
積率は母材部12におけるテンパ部6の面積率と異なる
が、ヘゲ部11における非テンパ部7の微小面素の角度
分布は母材部12における非テンパ部7の微小面素の角
度分布と変わらない(図10(b),図9(b))。
(B) Although the area ratio of the tempered portion 6 in the barbed portion 11 is different from the area ratio of the tempered portion 6 in the base material portion 12, the angle distribution of the small surface element of the non-tempered portion 7 in the barbed portion 11 is It is not different from the angular distribution of the micro-surface elements of the non-tempered part 7 in the base material part 12 (FIGS. 10B and 9B).

【0039】(c) ヘゲ部11における非テンパ部7の
微小面素の角度分布は母材部12における非テンパ部7
の微小面素の角度分布と異なるが、ヘゲ部11における
テンパ部6の面積率は母材部12におけるテンパ部6の
面積率と変わらない(図10(c),図9(c))。
(C) The angle distribution of the minute surface element of the non-tempered portion 7 in the barbed portion 11 is determined by the non-tempered portion 7 in the base material portion 12.
However, the area ratio of the tempered portion 6 in the barbed portion 11 is not different from the area ratio of the tempered portion 6 in the base material portion 12 (FIGS. 10C and 9C). .

【0040】図11に示すように、入射光8が当接する
微小面素13の法線方向の鋼板4の鋼板法線方向に対す
る傾斜角度を微小面素13の法線角度ξとし、この法線
角度ξとテンパ部6の面積率S(ξ)との関係を、上述
した(a)(b)(c) の3つの場合について、図10(a)
(b)(c)に示す。
As shown in FIG. 11, the inclination angle of the normal direction of the minute surface element 13 with which the incident light 8 comes into contact with respect to the normal direction of the steel plate 4 of the steel sheet 4 is defined as the normal angle ξ of the minute surface element 13. FIG. 10A shows the relationship between the angle ξ and the area ratio S (ξ) of the temper portion 6 for the three cases (a), (b), and (c) described above.
(B) and (c).

【0041】このようなテンパ部6の面積率S(ξ)及
び微小面素13の角度分布の違いが、図9(a)(b)
(c)に示すような反射光量の角度分布の違いとして観
察される。図中実線で示す角度分布がヘゲ部11に対応
するヘゲ部角度分布11aであり、図中点線で示す角度
分布が母材部12に対応する母材部角度分布12aであ
る。
FIGS. 9A and 9B show the difference between the area ratio S (及 び) of the temper portion 6 and the angular distribution of the minute surface element 13.
This is observed as a difference in the angular distribution of the reflected light amount as shown in FIG. An angle distribution indicated by a solid line in the drawing is a barbed portion angle distribution 11a corresponding to the barbed portion 11, and an angle distribution indicated by a dotted line in the drawing is a base material portion angle distribution 12a corresponding to the base material portion 12.

【0042】すなわち、図9(a)はヘゲ部角度分布1
1aと母材部角度分布12aとの間において、鏡面反射
成分と鏡面拡散反射成分とが共に差が存在する場合を示
し、図9(b)は鏡面反射成分のみに差が存在する場合
を示し、図9(c)は鏡面拡散反射成分のみに差が存在
する場合を示す。
That is, FIG. 9A shows the angular distribution 1 of the scab.
FIG. 9B shows a case where there is a difference between the specular reflection component and the specular diffuse reflection component between 1a and the base material part angle distribution 12a, and FIG. 9B shows a case where only the specular reflection component exists. FIG. 9C shows a case where there is a difference only in the specular diffuse reflection component.

【0043】そして、ヘゲ部角度分布11aと母材部角
度分布12aとでテンパ部6の面積率S(ξ)に相違が
ある場合には、図9(a)(b)に示すように、その差
は正反射方向から観察される。具体的には、正反射方向
からヘゲ部11の反射光を測定した場合と母材部12の
反射光を測定した場合に、ヘゲ部11のテンパ部6の面
積率S(ξ)が母材部12のテンパ部6の面積率S
(ξ)より大きい場合にはヘゲ部11は母材部12に比
較して相対的に明るく見える。逆に、ヘゲ部11のテン
パ率6が母材部12より小さいときにはヘゲ部11は母
材部12に比較して相対的に暗く観察される。
If there is a difference in the area ratio S (パ) of the tempered portion 6 between the barge angle distribution 11a and the base metal angle distribution 12a, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). , The difference is observed from the specular reflection direction. Specifically, the area ratio S (ξ) of the tempered portion 6 of the barbed portion 11 is determined when the reflected light of the barbed portion 11 is measured from the regular reflection direction and when the reflected light of the base material portion 12 is measured. Area ratio S of tempered portion 6 of base material portion 12
(Ξ) When the size is larger, the barbed portion 11 looks relatively brighter than the base material portion 12. Conversely, when the tempering ratio 6 of the barb portion 11 is smaller than the base material portion 12, the barge portion 11 is observed to be relatively darker than the base material portion 12.

【0044】ヘゲ部角度分布11aと母材部角度分布1
2aとでテンパ部6の面積率S(ξ)に違いがない場合
には図9(c)に示すように、正反射方向からの単なる
受光強度の差を観察するのみではヘゲ部11の存在を観
察できない。しかし、鏡面拡散反射成分の拡散性(角度
分布)に違いがあるときには図9(c)に示すように正
反射方向以外の拡散方向から欠陥が観察される。
Severe part angle distribution 11a and base material part angle distribution 1
If there is no difference in the area ratio S (ξ) of the temper portion 6 with that of the second portion 2a, as shown in FIG. I cannot observe its existence. However, when there is a difference in the diffusivity (angle distribution) of the specular diffuse reflection component, a defect is observed from a diffusion direction other than the regular reflection direction as shown in FIG.

【0045】例えば、ヘゲ部11の鏡面拡散反射成分の
拡散性(角度分布)が小さい時には、一般に正反射方向
に比較的近い拡散方向からはヘゲ部11は明るく観察さ
れ、正反射方向から離れるに従い明るさは小さくなり、
ある角度で観察不能となる。さらに正反射方向から遠ざ
かると今度はヘゲ部11は暗く観察される。
For example, when the diffusivity (angular distribution) of the specular diffuse reflection component of the barb portion 11 is small, the barge portion 11 is generally observed brightly from a diffusion direction relatively close to the specular reflection direction, and from the specular reflection direction. The brightness decreases as you move away,
It becomes unobservable at a certain angle. As the distance from the specular reflection direction further increases, the barbed portion 11 is observed darker.

【0046】このようなヘゲ部11を母材部12と確実
に区別して検出するためには、図10において、どうい
う角度(法線角度ξ)の微小面素13からの反射光を抽
出するのかを検討することが必要である。例えば、先の
図9(a)(b)の例のように、正反射方向でヘゲ部1
1と母材部12の違いを検出するということは、図10
で示される微小面素13の角度分布のうち微小面素13
の法線角度ξ=0について抽出し、ヘゲ部11と母材部
12との違いを検出していることになる。
In order to reliably detect such a scab 11 in distinction from the base material 12, the reflected light from the micro-surface element 13 at what angle (normal angle ξ) is extracted in FIG. It is necessary to consider whether or not. For example, as in the example shown in FIGS.
1 and the base material portion 12 are detected, as shown in FIG.
Of the angular distribution of the micro-surface element 13
Is extracted for the normal angle ξ = 0, and the difference between the barbed portion 11 and the base material portion 12 is detected.

【0047】ここで、微小面素13の法線角度ξ=0の
反射光を抽出するということを数学的に表現すると、図
10の特性(面積率S(ξ))それぞれに、図12
(a)に示すデルタ関数δ(ξ)で表される抽出特性を
示す関数(以後この関数を重み関数I(ξ)と呼ぶ)を
乗じて積分することに相当する。
Here, the extraction of the reflected light at the normal angle ξ = 0 of the microscopic element 13 can be mathematically expressed by the characteristics (area ratio S (ξ)) of FIG.
This corresponds to integration by multiplying by a function indicating an extraction characteristic represented by a delta function δ (ξ) shown in (a) (hereinafter, this function is referred to as a weight function I (ξ)).

【0048】また、例えば、入射角60°において、正
反射方向から20°ずれた40°の角度位置で反射光を
測定することは、図12(b)のようなデルタ関数δ
(ξ+10)なる重み関数I(ξ)を用いて計算するこ
とに相当する。
For example, measuring the reflected light at an angle of 40 ° shifted from the specular reflection direction by 20 ° at an incident angle of 60 ° requires a delta function δ as shown in FIG.
This corresponds to calculation using a weighting function I (ξ) of (ξ + 10).

【0049】なお、図11に示すように、反射角度θ´
と微小面素13の法線角度ξと入射光8の入射角度θと
の関係は簡単な幾何学的考察によって(1) 式で求まる。 θ´=−θ+2ξ …(1) すなわち、どういう角度(法線角度ξ)の微小面素13
からの反射光を抽出するかということは、どのような重
み関数I(ξ)を設計するかということに相当すること
が理解できる。
As shown in FIG. 11, the reflection angle θ '
And the normal angle ξ of the microscopic element 13 and the incident angle θ of the incident light 8 can be obtained from the equation (1) by simple geometrical considerations. θ ′ = − θ + 2ξ (1) That is, the small plane element 13 at what angle (normal angle ξ)
It can be understood that extracting the reflected light from is equivalent to what kind of weighting function I (ξ) is designed.

【0050】このような観点から、図10(a)(b)
(c)で表されるような各ヘゲ部11を母材部12と弁
別し検出するための重み関数I(ξ)を考えると、図1
2(a)(b)に示すデルタ関数δ(ξ),δ(ξ+1
0)も有効な重み関数I(ξ)の一つである。
From such a viewpoint, FIGS. 10A and 10B
Considering a weighting function I (ξ) for discriminating and detecting each barbed portion 11 from the base material portion 12 as shown in FIG.
Delta functions δ (ξ) and δ (ξ + 1) shown in FIGS.
0) is also one of the effective weight functions I (ξ).

【0051】なお、重み関数I(ξ)は、必ずしも図1
2に示した特定の法線角度のみを抽出する幅が無限小の
デルタ関数δ(ξ)である必要はなく、ある程度の信号
幅を有することも可能である。
Note that the weighting function I (ξ) is not always
The width for extracting only the specific normal angle shown in FIG. 2 does not need to be an infinitesimal delta function δ (ξ), and may have a certain signal width.

【0052】しかしながら、このような弁別手法におい
ては、2つの光学系の視野を同一にすることはできな
い。また、拡散反射光を測定するために一旦カメラを設
置すると、その重み関数I(ξ)を変更することは、カ
メラの設置位置を変更することが必要であるから、容易
ではない。
However, in such a discrimination method, the two optical systems cannot have the same field of view. Further, once a camera is installed for measuring diffuse reflection light, it is not easy to change the weight function I (ξ) because it is necessary to change the installation position of the camera.

【0053】前者の課題に対しては同一光軸上の測定が
必要ある。すなわち、拡散反射光を捉えるのでなく、鋼
板4の正反射方向からの測定のみで鏡面反射成分と鏡面
拡散反射成分との両成分が捉えられることが望ましい。
そして、後者の課題に対しては、重み関数I(ξ)をあ
る程度自由度を持って設定できることが望ましい。
For the former problem, measurement on the same optical axis is required. That is, it is desirable that both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component can be captured only by measurement from the specular reflection direction of the steel plate 4 instead of capturing the diffuse reflection light.
For the latter problem, it is desirable that the weighting function I (ξ) can be set with a certain degree of freedom.

【0054】そこで、本発明においては、まず光源とし
て、レーザのような平行光源ではなく拡散特性をもつ線
状の光源、すなわち線状拡散光源を用いている。また、
鋼板4の正反射方向から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成
分とを分離して抽出する必要があるので偏光を用いてい
る。
Therefore, in the present invention, a linear light source having a diffusion characteristic, that is, a linear diffusion light source, is used as a light source instead of a parallel light source such as a laser. Also,
Since it is necessary to separate and extract the specular reflection component and the specular diffuse reflection component from the specular reflection direction of the steel plate 4, polarized light is used.

【0055】この線状拡散光源の効果を説明するため
に、図13(a)(b)に示すように、線状拡散光源1
4を鋼板4の表面に平行に配置し、光源に垂直な面内に
あり、入射角が出射角と一致する方向である鋼板正反射
方向から鋼板4上の一点を観察したときの反射特性を考
える。
In order to explain the effect of this linear diffused light source, as shown in FIGS.
4 is arranged in parallel with the surface of the steel plate 4, and the reflection characteristic when observing one point on the steel plate 4 from the steel plate regular reflection direction, which is in a plane perpendicular to the light source and in which the incident angle coincides with the emission angle, is shown. Think.

【0056】図13(a)に示すように、線状拡散光源
14の中央部から照射された入射光8の場合、テンパ部
6に入射した入射光8は鏡面的に反射され、鋼板正反射
方向で全て捉えられる。一方、非テンパ部7に入射した
光は鏡面拡散的に反射され、たまたま鋼板法線方向と同
一方向を向いている微小面素13により反射された分の
みが捉えられる。このような方向を向いている微小面素
13は非常に少ないので、鋼板正反射方向に配設された
受光カメラで捉えられる反射光のうちではテンパ部6か
らの鏡面反射光が支配的である。
As shown in FIG. 13A, in the case of the incident light 8 radiated from the central portion of the linear diffused light source 14, the incident light 8 incident on the tempering portion 6 is specularly reflected, and the steel plate is regularly reflected. All are captured in the direction. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion 7 is specularly reflected, and only the light reflected by the minute surface element 13 that happens to be oriented in the same direction as the normal direction of the steel sheet is captured. Since the number of the micro-plane elements 13 oriented in such a direction is extremely small, the mirror-reflected light from the temper portion 6 is dominant among the reflected light captured by the light-receiving camera disposed in the steel plate regular reflection direction. .

【0057】これに対し、図13(b)に示すように、
線状拡散光源14の中央部以外の位置から照射された入
射光8の場合には、テンパ部6に入射した光は鏡面反射
して鋼板正反射方向とは異なる方向へ反射する。そのた
め、鏡面反射した光は鋼板正反射方向では捉えることが
できない。一方、非テンパ部7に入射した光は鏡面拡散
的に反射され、そのうち鋼板正反射方向に反射された分
が受光カメラで捉えられる。したがって、鋼板正反射方
向に配設された受光カメラで捉えられる反射光は全て非
テンパ部7で反射した鏡面拡散反射光である。
On the other hand, as shown in FIG.
In the case of the incident light 8 emitted from a position other than the center of the linear diffusion light source 14, the light incident on the tempering portion 6 is specularly reflected and reflected in a direction different from the steel plate regular reflection direction. Therefore, the specularly reflected light cannot be captured in the steel plate regular reflection direction. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion 7 is specularly diffusely reflected, of which the light reflected in the steel plate regular reflection direction is captured by the light receiving camera. Therefore, all the reflected light captured by the light receiving camera disposed in the steel plate regular reflection direction is the specular diffuse reflection light reflected by the non-tempered portion 7.

【0058】以上2つの場合を併せると、線状拡散光源
14の長尺方向全体から照射される全ての入射光8のう
ち鋼板正反射方向からの観察で捉えられるのは、テンパ
部6からの鏡面反射光と非テンパ部7からの鏡面拡散反
射光との和である。
When the above two cases are combined, the observation from the regular reflection direction of the steel plate out of all the incident light 8 emitted from the entire lengthwise direction of the linear diffused light source 14 This is the sum of the specular reflected light and the specular diffuse reflected light from the non-tempered part 7.

【0059】次に、鋼板4の正反射方向から線状拡散光
源14を使用して観察した場合に、偏光特性がどう変化
するかについて説明する。一般に、鏡面状の金属表面で
の反射においては、電界の方向が入射面に平行な光(p
偏光)あるいは入射面に直角な光(s偏光)において
は、反射によっても偏光特性は保存される。すなわち、
p偏光のまま又はs偏光のまま出射する。また、p偏光
成分とs偏光成分とを同時に持つ任意の偏光角を有した
直線偏光が反射されると、p、s偏光の反射率比 tanΨ
及び位相差Δに応じた楕円偏光となって出射する。
Next, how the polarization characteristics change when observed using the linear diffused light source 14 from the regular reflection direction of the steel plate 4 will be described. Generally, in reflection from a mirror-like metal surface, the direction of the electric field is parallel to the incident surface (p
In the case of (polarized light) or light perpendicular to the plane of incidence (s-polarized light), the polarization characteristics are preserved even by reflection. That is,
The light is emitted as p-polarized light or s-polarized light. When linearly polarized light having an arbitrary polarization angle having both p-polarized light component and s-polarized light component at the same time is reflected, the reflectance ratio of p and s-polarized light tanΨ
And elliptically polarized light corresponding to the phase difference Δ is emitted.

【0060】合金化亜鉛メッキ鋼板に線状拡散光源14
から光が照射される場合を図14(a)(b)を用いて
説明する。図14(a)に示すように、線状拡散光源1
4の中央部から出射した光は鋼板4のテンパ部6で鏡面
反射して鋼板正反射方向で観察される。これに関しては
上記一般の鏡面状の金属表面での反射がそのまま成立す
る。
A linear diffusion light source 14 is applied to an alloyed galvanized steel sheet.
14 (a) and 14 (b) will be described. As shown in FIG. 14A, the linear diffused light source 1
The light emitted from the central part of the steel sheet 4 is specularly reflected by the tempering part 6 of the steel sheet 4 and is observed in the steel sheet regular reflection direction. In this regard, reflection on the above-mentioned general mirror-like metal surface is established as it is.

【0061】一方、図14(b)に示すように、線状拡
散光源14の中央部以外の位置から出射した光は、鋼板
4の非テンパ部7の結晶表面の傾いた微小面素13で鏡
面反射して鋼板正反射方向で観察される。この場合、鋼
板4の入射面に平行なp偏光の光を入射したとしても実
際に反射する傾いた微小面素13に対して考えた場合に
は入射面は微小面素13に対して平行ではなく、p、s
両偏光成分を持つ直線偏光であるため、楕円偏光となっ
て出射する。線状拡散光源14からs偏光を入射した場
合も同様である。
On the other hand, as shown in FIG. 14B, light emitted from a position other than the center of the linear diffused light source 14 is generated by the inclined minute surface element 13 of the crystal surface of the non-tempered portion 7 of the steel plate 4. Specularly reflected and observed in the direction of regular reflection of the steel sheet. In this case, even if the p-polarized light parallel to the incident surface of the steel plate 4 is incident, the incident surface is not parallel to the minute surface element 13 in consideration of the tilted minute surface element 13 that actually reflects. No, p, s
Since it is linearly polarized light having both polarization components, it is emitted as elliptically polarized light. The same applies to the case where s-polarized light is incident from the linear diffusion light source 14.

【0062】また、線状拡散光源14からp、s両偏光
成分を持つ任意の偏光角αの直線偏光が鋼板4に入射し
た場合、線状拡散光源14の中央部以外の位置から傾い
た微小面素13に入射した光は偏光角αが傾いて作用す
るため、鋼板正反射方向に出射する楕円偏光の形状は、
線状拡散光源14の中央部から入射してテンパ部6で鏡
面反射した光とは異なる。
When linearly polarized light having an arbitrary polarization angle α having both p and s polarization components is incident on the steel plate 4 from the linear diffused light source 14, minute linear light inclined from a position other than the center of the linear diffused light source 14. Since the light incident on the surface element 13 acts with the polarization angle α inclined, the shape of the elliptically polarized light emitted in the steel plate regular reflection direction is
This is different from light that is incident from the center of the linear diffused light source 14 and is specularly reflected by the tempering unit 6.

【0063】以下、p,s両成分をもつ直線偏光を線状
拡散光源14から鋼板4に入射する場合について詳細に
検証する。まず、図15に示すように、線状拡散光源1
4からの入射光8を方位角(偏光角)αを有する偏光板
15で直線偏光にした後、水平に配置された鋼板4に入
射させ、その正反射光を受光カメラ16で受光する。前
述したように、線状拡散光源14上のC点から出射され
た入射光8については、鋼板4におけるテンパ部6によ
り鏡面反射された成分、及び、非テンパ部7におけるた
またま法線が鋼板4の鉛直方向を向いた法線角度ξ=0
の微小面素13から鏡面拡散反射された成分が鋼板4上
のO点から受光カメラ16方向へ反射する光に寄与して
いる。
The case where linearly polarized light having both p and s components is incident on the steel plate 4 from the linear diffusion light source 14 will be described in detail below. First, as shown in FIG.
After the incident light 8 from 4 is linearly polarized by a polarizing plate 15 having an azimuth (polarization angle) α, the light is made incident on a horizontally arranged steel plate 4, and the specularly reflected light is received by a light receiving camera 16. As described above, with respect to the incident light 8 emitted from the point C on the linear diffused light source 14, the component specularly reflected by the tempered portion 6 of the steel plate 4 and the normal of the non-tempered portion 7 happens to be the normal line. Normal angle ξ = 0 facing the vertical direction
Are reflected from the point O on the steel plate 4 and contribute to the light reflected toward the light receiving camera 16.

【0064】一方、図16に示すように、線状拡散光源
14上の鋼板4のO点から見て角度φだけずれた点Aか
らの入射光8については、鏡面反射成分は受光カメラ1
6方向とは異なる方向に反射されるため、前述した法線
角度ξの微小面素13による鏡面拡散反射成分のみが寄
与する。
On the other hand, as shown in FIG. 16, for the incident light 8 from the point A shifted by an angle φ when viewed from the point O of the steel plate 4 on the linear diffused light source 14, the specular reflection component is
Since the light is reflected in directions different from the six directions, only the specular diffuse reflection component by the micro-plane element 13 having the normal angle ξ contributes.

【0065】ここで、入射光8の入射方向を示す角度φ
と微小面素13の法線角度ξとの関係は、入射光8の鋼
板4に対する入射角度θを用いて、簡単な幾何学的考察
により、(2) 式で与えられる。 COSξ=[2・ cosθ・ cos2 (φ/2)] /[sin 2 φ+4・{ cos2 θ・ cos4 (φ/4) +sin 2 θ・ sin4 (φ/2)}]1/2 …(2) 次に、このようにして反射された光の偏光状態について
考える。
Here, the angle φ indicating the incident direction of the incident light 8
And the normal angle ξ of the microscopic element 13 is given by Expression (2) by simple geometric consideration using the incident angle θ of the incident light 8 with respect to the steel plate 4. COSξ = [2 · cosθ · cos 2 (φ / 2)] / [sin 2 φ + 4 · {cos 2 θ · cos 4 (φ / 4) + sin 2 θ · sin 4 (φ / 2)}] 1/2 ... (2) Next, the polarization state of the light reflected as described above will be considered.

【0066】C点から出射された入射光8が、方位角
(偏光角)αの偏光板15を通り、鋼板4上のO点にて
鏡面反射された後の偏光状態EC は、偏光光学で一般
に用いられるジョーンズ行列を用いて、 EC =T・Ein …(3) と表される。但し、Einは偏光板15の方位角(偏光
角)αの直線偏光ベクトルを示し、Tは鋼板4の反射
特性行列を示す。そして、直線偏光ベクトルEin及び
反射特性行列Tはそれぞれ(4) (5) 式で与えられる。
The polarization state E C after the incident light 8 emitted from the point C passes through the polarizing plate 15 having the azimuth angle (polarization angle) α and is specularly reflected at the point O on the steel plate 4 is represented by polarization optics. Using a Jones matrix generally used in Eq., E C = T · Ein (3) Here, Ein indicates a linear polarization vector of the azimuth angle (polarization angle) α of the polarizing plate 15, and T indicates a reflection characteristic matrix of the steel plate 4. Then, the linear polarization vector Ein and the reflection characteristic matrix T are given by equations (4) and (5), respectively.

【0067】[0067]

【数1】 (Equation 1)

【0068】但し、 tanΨ:p,s偏光の振幅反射率比 Δ:p,s偏光の反射率の位相差 rS :s偏光の振幅反射率 同様に、線状拡散光源14上のA点から出射した入射光
8が、法線角度ξの微小面素13で受光器16方向に反
射された光の偏光状態EA は、入射面が偏光板15及
び受光カメラ16の検光子と直交しているとすれば(6)
式で与えられる。
[0068] However, tan: p, s-polarized light amplitude reflectance ratio of the delta: p, the phase difference r S of the reflectance of s-polarized light: s-polarized light amplitude reflectance similarly, from the point A on the linear diffusion light source 14 emitting the incident light 8 which is found in the polarization state E a of light reflected by the light receiver 16 direction in the minute area element 13 of the normal angle xi], the plane of incidence orthogonal to the analyzer of the polarizing plate 15 and the light receiving camera 16 If you have (6)
Given by the formula.

【0069】 EA =R(ξ)・T・R(−ξ)・Ein …(6) 但し、Rは回転行列であり、(7) 式で与えられる。E A = R (ξ) · T · R (−ξ) · Ein (6) where R is a rotation matrix and is given by equation (7).

【0070】[0070]

【数2】 (Equation 2)

【0071】(3) 式は、(6) 式において微小面素13の
法線角度ξ=0とした特別の場合であり、鏡面反射成分
についても鏡面拡散反射成分についても(6) 式を用いて
統一的に考えることができる。(6) 式を計算し、法線角
度ξの微小面素13からの反射光の楕円偏光状態を図示
すると、図17に示すようになる。
The equation (3) is a special case where the normal angle ξ = 0 of the microscopic element 13 in the equation (6), and the equation (6) is used for both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component. Can be considered in a unified way. (6) is calculated, and the elliptically polarized light state of the reflected light from the microscopic surface element 13 at the normal angle ξ is illustrated in FIG.

【0072】但し、ここで入射偏光の方位角(偏光角)
αは45°、入射角θは60°、鋼板4の反射特性とし
てp,s偏光の振幅反射率比の逆正接Ψ=28゜、p,
s偏光の反射率の位相差Δ=120゜とした。図17よ
り、法線角度ξ=Oすなわち鏡面反射の場合の楕円に対
して法線角度ξの値が変化するに従って、楕円が傾いて
いくのが理解できる。
Here, the azimuth angle (polarization angle) of the incident polarized light is
α is 45 °, the incident angle θ is 60 °, and as the reflection characteristics of the steel plate 4, the arctangent of the amplitude reflectance ratio of p, s polarized light Ψ = 28 °, p,
The phase difference Δ of the reflectance of the s-polarized light was set to 120 °. It can be understood from FIG. 17 that the ellipse is inclined as the value of the normal angle に 対 し て changes with respect to the ellipse in the case of the normal angle ξ = O, that is, the specular reflection.

【0073】したがって、例えば受光カメラ16の前に
検光子17を挿入し、その検光角βを設定することによ
って、どの法線角度ξの微小面素13からの反射光をよ
り多く抽出するかを選択することができる。
Therefore, for example, by inserting the analyzer 17 in front of the light-receiving camera 16 and setting the detection angle β, it is possible to determine which normal angle ξ to extract more reflected light from the micro-plane element 13. Can be selected.

【0074】このことを定量化するために、図16に示
すように、(3) 式で表される偏光状態EA の反射光に
対して検光角βの検光子17を挿入した後における偏光
状態E0 を求めると、(8) 式となる。
[0074] To quantify this, as shown in FIG. 16, definitive after inserting the analyzer 17 of the detection optical angle β with respect to the reflected light of the polarization state E A represented by the formula (3) When the polarization state E 0 is obtained, the equation (8) is obtained.

【0075】 E0 =R(β)・A・R(−β)・EA =R(β)・A・R(−β)・R(ξ)・T・R(−ξ)・Ein …(8) 但し、Aは検光子17を表す行列であり、(9) 式で示
される。
[0075] E 0 = R (β) · A · R (-β) · E A = R (β) · A · R (-β) · R (ξ) · T · R (-ξ) · Ein ... (8) where A is a matrix representing the analyzer 17 and is represented by the equation (9).

【0076】[0076]

【数3】 (Equation 3)

【0077】次に、この(8) 式から受光カメラ16で検
出する法線角度ξの微小面素13からの反射光の光強度
を求める。前述したように、該当微小面素13の面積率
をS(ξ)とすると、下記(10)式が成立する。
Next, from this equation (8), the light intensity of the reflected light from the microscopic surface element 13 at the normal angle ξ detected by the light receiving camera 16 is obtained. As described above, when the area ratio of the microscopic element 13 is S (ξ), the following equation (10) is established.

【0078】 S(ξ)・|E0 2 =rS 2 P 2 ・S(ξ)・I(ξ,β) I(ξ,β)= tan2 Ψ・ cos2 (ξ−α)・ cos2 (ξ−β) +2・ tanΨ・ cosΔ・ cos(ξ−α)・ sin(ξ−α) × cos(ξ−β)・ sin(ξ−β) + sin2 (ξ−α)・ sin2 (β−ξ) …(10) 上式におけるI(ξ,β)は、前述したように、法線角
度ξの微小面素13からの反射光をどの程度抽出できる
かを示す重み関数であり、光学系及び被検体の偏光特性
に依存する。そして、それに鋼板4の反射率rS 2 、入
射光光量EP 2、面積率S(ξ)を乗じたものが検出さ
れる光強度になる。
[0078] S (ξ) · | E 0 | 2 = r S 2 E P 2 · S (ξ) · I (ξ, β) I (ξ, β) = tan 2 Ψ · cos 2 (ξ-α) · Cos 2 (ξ-β) + 2 · tanΨ · cos Δ · cos (ξ-α) · sin (ξ-α) × cos (ξ-β) · sin (ξ-β) + sin 2 (ξ-α) · sin 2 (β−ξ) (10) In the above equation, I (ξ, β) is a weighting function indicating how much the reflected light from the microscopic surface element 13 having the normal angle ξ can be extracted as described above. And depends on the optical system and the polarization characteristics of the subject. Then, it reflectance r S 2 of the steel plate 4, the incident light amount E P 2, multiplied by the area ratio S (xi]) is the light intensity detected.

【0079】表面処理鋼板などのように、鋼板表面の材
質が均−な対象を考える場合は反射率rS 2 の値は一定
と考えられる。また、入射光光量EP 2 は入射光量が光
源の位置によらず均一ならば同じく一定の値としてよ
い。
When considering an object having a uniform surface material such as a surface-treated steel sheet, the value of the reflectance r S 2 is considered to be constant. Further, the incident light amount E P 2 good as well constant value if uniform regardless of the position of the incident light amount is a light source.

【0080】したがって、受光カメラ16が検出する光
強度を求めるには、法線角度ξの微小面素13の面積率
S(ξ)と重み関数I(ξ,β)とを考えればよい。
Therefore, the light intensity detected by the light receiving camera 16 can be obtained by considering the area ratio S (ξ) of the small plane element 13 at the normal angle ξ and the weight function I (ξ, β).

【0081】ここで、重み関数I(ξ,β)について考
える。法線角度ξの微小面素13からの寄与が最も大き
くなるような検光子17の検光角β0 を選定しようとし
た場合、その候補は次の(11)式をβについて解くことに
よって与えられる。
Here, the weight function I (ξ, β) will be considered. If an attempt is made to select an analysis angle β 0 of the analyzer 17 such that the contribution of the normal angle ξ from the micro-plane element 13 is greatest, the candidate is given by solving the following equation (11) for β. Can be

【0082】[0082]

【数4】 (Equation 4)

【0083】(11)式により、法線角度ξ=0、すなわち
鏡面反射成分の寄与が最も大きくなるような検光角βを
求めると、検光角βは約−45°である。但し、ここで
も、鋼板4の反射特性として前述した反射率比の逆正接
Ψ=28°、位相差Δ=120°を採用し、線状拡散光
源14からの入射光8に対する偏光板15の方位角(偏
光角)α=45°を採用した。
When the normal angle ξ = 0, that is, the analysis angle β that maximizes the contribution of the specular reflection component, is obtained from the equation (11), the analysis angle β is about −45 °. However, also in this case, as the reflection characteristics of the steel plate 4, the inverse tangent 反射 = 28 ° and the phase difference Δ = 120 ° of the reflectance ratio described above are adopted, and the azimuth of the polarizing plate 15 with respect to the incident light 8 from the linear diffusion light source 14 is adopted. Angle (polarization angle) α = 45 ° was employed.

【0084】図18に、検光子17の検光角βが−45
°の場合における微小面素13の法線角度ξと重み関数
I(ξ,−45)との関係を示す。但し、見やすさのた
めに重み関数I(ξ,−45)の最大値を[1]に規格
化してある。
FIG. 18 shows that the detection angle β of the analyzer 17 is -45.
The relationship between the normal angle ξ of the microscopic element 13 and the weighting function I (ξ, −45) in the case of ° is shown. However, the maximum value of the weight function I (ξ, -45) is normalized to [1] for easy viewing.

【0085】図18の特性から、法線角度ξ=0°、す
なわち鏡面反射成分が最も支配的で、逆に法線角度ξ=
±35°付近の微小面素13からの鏡面拡散反射光が最
も抽出されないことが理解できる。
From the characteristics of FIG. 18, the normal angle ξ = 0 °, that is, the specular reflection component is the most dominant, and conversely, the normal angle ξ =
It can be understood that the specular diffuse reflection light from the minute surface element 13 near ± 35 ° is least extracted.

【0086】また、逆に法線角度ξ=±35°の反射光
を最もよく抽出するような検光子17の検光角βを(10)
式及び(11)式より求めると、およそβ=45°である。
検光子17の検光角β=45°に対する微小面素13の
法線角度ξと重み関数I(ξ,45)の関係を図19に
示す。
Conversely, the angle of analysis β of the analyzer 17 that best extracts the reflected light with the normal angle ξ = ± 35 ° is defined as (10)
According to the equations (11) and (11), β is approximately 45 °.
FIG. 19 shows the relationship between the normal angle ξ of the microscopic element 13 and the weighting function I (ξ, 45) with respect to the analysis angle β = 45 ° of the analyzer 17.

【0087】なお、図19の重み関数I(ξ,β)の特
性が左右対称でないのは、入射面(微小面素13に対す
る入射光8と反射光により張られる平面)を基準に考え
ると、微小面素13の法線角度ξが正の場合、見かけ上
入射光8の偏光の方位角(偏光角)αが小さくなる(p
偏光に近づく)ことと、鋼板4のp偏光反射率がs偏光
反射率より小さいことによる。
The reason why the characteristics of the weighting function I (ξ, β) in FIG. 19 are not bilaterally symmetric is based on the incident surface (the plane formed by the incident light 8 and the reflected light with respect to the minute surface element 13). When the normal angle ξ of the microscopic element 13 is positive, the apparent azimuth angle (polarization angle) α of the polarization of the incident light 8 becomes small (p
(Nearly polarized light) and the p-polarized light reflectance of the steel plate 4 is smaller than the s-polarized light reflectance.

【0088】また、検光子17の検光角β=−45°と
45°の中間の特性となるβ=90°についても計算し
た重み関数I(ξ,90)も図19に示した。
FIG. 19 also shows the weighting function I (ξ, 90) calculated for β = 90 °, which is a characteristic intermediate between the detection angle β = −45 ° and 45 ° of the analyzer 17.

【0089】(10)式で示したように、法線角度ξの微小
面素13からの反射光強度は、重み関数I(ξ,β)と
面積率S(ξ)の積により与えられるから、最終的に受
光カメラ16で受光する光強度は[S(ξ)・I(ξ,
β)]を法線角度ξについて積分したものになる。例え
ば、図20に示すような反射特性を有する鋼板4からの
反射光を、検光角βが−45°の検光子17を通して受
光した場合、図20で示される面積率S(ξ)を図18
に示す重み関数I(ξ,β)で示される重みをつけて積
分したものが実際に受光した光強度となる。
As shown by the equation (10), the intensity of the reflected light from the microscopic element 13 at the normal angle ξ is given by the product of the weighting function I (ξ, β) and the area ratio S (ξ). The light intensity finally received by the light receiving camera 16 is [S (ξ) · I (ξ,
β)] with respect to the normal angle ξ. For example, when the reflected light from the steel plate 4 having the reflection characteristics as shown in FIG. 20 is received through the analyzer 17 having the analysis angle β of −45 °, the area ratio S (ξ) shown in FIG. 18
The weighted function I (ξ, β) shown in (1) and the weighted integral are the integrated light intensity.

【0090】そこで、鋼板4の表面に、図9(a)
(b)(c)に示されるような特性のヘゲ部11が存在
した場合を考える。その場合の各面積率S(ξ)は、そ
れぞれ図10(a)(b)(c)のようになっている。
Then, the surface of the steel plate 4 is placed on the surface of FIG.
(B) Consider a case where the barbed portion 11 having characteristics as shown in (c) exists. In this case, the area ratios S (ξ) are as shown in FIGS.

【0091】まず、図9(b)、図10(b)のように
鏡面反射成分のみに違いがある場合を考える。このよう
な疵を検光角β=−45°の検光子17を通して受光し
たときの光強度は、図10(b)に示す面積率S(ξ)
に図18で表される重み関数I(ξ,β)をかけて積分
したものに相当するから、母材部12とヘゲ部11との
反射光量の違いを検出することができる。
First, consider the case where there is a difference only in the specular reflection component as shown in FIGS. 9 (b) and 10 (b). The light intensity when such a flaw is received through the analyzer 17 with the analysis angle β = −45 ° is the area ratio S (ξ) shown in FIG.
18 is multiplied by a weighting function I (ξ, β) shown in FIG. 18, the difference in the amount of reflected light between the base material portion 12 and the stub 11 can be detected.

【0092】また、同一疵を検光角β=45°の度検光
子17を通して受光したときの光強度については、図1
0(b)に示すように、鏡面拡散反射成分に違いがない
ため、図19の検光角β=45°の重み関数I(ξ,
β)をかけて積分することを考えると明らかなように、
母材部12とヘゲ部11との違いを検出することができ
ない。
The light intensity when the same flaw is received through the degree analyzer 17 with the analysis angle β = 45 ° is shown in FIG.
0 (b), since there is no difference in the specular diffuse reflection component, the weight function I (ξ,
β) and integrating
It is not possible to detect a difference between the base material portion 12 and the barb portion 11.

【0093】また、図9(c)、図10(c)のように
鏡面拡散反射成分のみに違いがある場合には、逆に、検
光角β=−45°の検光子17を通したのでは検出でき
ず、検光角β=45°の検光子17を通したときに検出
できる。
When there is a difference only in the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 9C and 10C, on the contrary, the light passes through the analyzer 17 having the analysis angle β = −45 °. Cannot be detected, and can be detected when the light passes through an analyzer 17 having an analysis angle β = 45 °.

【0094】但し、母材部12とヘゲ部11の鏡面拡散
反射成分の違いがなくなっている法線角度ξは、図10
(c)では法線角度ξ=±20°付近であったが、も
し、その角度がたまたま±30数度付近となる疵がある
と、検光角β=45°の検光子17を通しても検出でき
なくなる。
However, the normal angle ξ at which the difference between the specular diffuse reflection component of the base material portion 12 and the specular diffuse reflection component of the barge portion 11 is eliminated is as shown in FIG.
In (c), the normal angle ξ is around ± 20 °, but if there is a flaw whose angle happens to be around ± 30 degrees, it is detected through the analyzer 17 with the analysis angle β = 45 °. become unable.

【0095】その場合は、別の重み関数(例えばI
(ξ,90))となるような検光角β(例えば90゜)
の検光子17をもうーつ別に用意し、3番目の受光カメ
ラ16で受光するようにすればよい。
In that case, another weighting function (for example, I
(Ξ, 90)) is the analysis angle β (eg, 90 °)
Another analyzer 17 may be prepared separately, and the third light receiving camera 16 may receive the light.

【0096】一般に、鋼板4の表面の母材部12とヘゲ
部11の反射特性は図9(a)、(b)、(c)のいず
れかであるので、ヘゲ部11の見落としをなくするため
には、3つの異なる検光角βの検光子17を用い、対応
する3つの法線角度ξの微小面素13からの反射光を抽
出して受光するようにすることが必要である。
Generally, since the reflection characteristics of the base material portion 12 and the barge portion 11 on the surface of the steel plate 4 are any of FIGS. 9A, 9B, and 9C, the overlook of the barge portion 11 can be avoided. In order to eliminate the reflected light, it is necessary to use the analyzers 17 having three different analysis angles β to extract and receive the reflected light from the micro-plane element 13 having the corresponding three normal angles ξ. is there.

【0097】また、図9(a)、図10(a)のように
鏡面反射成分、鏡面拡散反射成分ともに違いがある場合
には、基本的には、例えば−45°と+45°とのいず
れの検光子17を通した反射光でも母材部12とヘゲ部
11との違いを検出できる。
When there is a difference between the specular reflection component and the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 9A and 10A, basically, for example, either -45 ° or + 45 ° The difference between the base material portion 12 and the barb portion 11 can be detected by the reflected light passing through the analyzer 17.

【0098】したがって、本発明では線状拡散光源14
を用い、第1の受光手段で被検査面からの正反射光に含
まれる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡
散反射成分に比較して鏡面反射成分をより多く抽出し受
光し、第2の受光手段で被検査面からの正反射光に含ま
れる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、鏡面反射
成分に比較して鏡面拡散反射成分をより多く抽出してい
る。
Therefore, in the present invention, the linear diffusion light source 14
Of the specular reflection component and the specular diffuse reflection component included in the specular reflection light from the surface to be inspected by the first light receiving unit, and extracts and receives more specular reflection components as compared with the specular reflection components, The second light receiving means extracts more of the specular reflection component from the specular reflection component and the specular diffusion reflection component included in the specular reflection light from the surface to be inspected as compared with the specular reflection component.

【0099】よって、たとえ被検査面からの正反射光の
みを受光する第1,第2の受光手段にてでも、図9
(a)(b)(c)に示す鋼板4の表面の各反射特性に
おけるヘゲ部11の存在を母材部12との比較において
確実に検出できる。
Therefore, even if the first and second light receiving means for receiving only the specularly reflected light from the surface to be inspected are used in FIG.
(A) The presence of the barbed portion 11 in each reflection characteristic of the surface of the steel plate 4 shown in (b) and (c) can be reliably detected by comparison with the base material portion 12.

【0100】このような光学系により、正反射方向から
の共通な光軸での測定であるため、鋼板距離変動や速度
変化に影響されることなく、鏡面反射・鏡面拡散反射そ
れぞれに対応した2つの信号を得ることが可能になり、
顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ疵を検出もれを生じ
ることなく検出可能な表面疵検査装置及び表面疵検査方
法が実現する。
With such an optical system, measurement is performed on a common optical axis from the specular reflection direction, so that it is possible to deal with both specular reflection and specular diffuse reflection without being affected by fluctuations in the steel plate distance or speed. Two signals,
A surface flaw inspection apparatus and a surface flaw inspection method capable of detecting a pattern-shaped barbed flaw having no remarkable unevenness without causing any omission are realized.

【0101】また、鋼板の製造条件の変更や鋼板品種が
変わった場合、被検査対象表面の母材部の物性値が異な
るため、被検査面の偏光に対する反射特性が変わり、受
光する偏光成分強度比が変わる。
Further, when the manufacturing conditions of the steel sheet are changed or the type of the steel sheet is changed, since the physical property value of the base material on the surface to be inspected is different, the reflection characteristic with respect to the polarized light of the surface to be inspected is changed, and the intensity of the polarized light component to be received is changed. The ratio changes.

【0102】たとえば、合金化亜鉛メッキ鋼板の異なる
品種A、Bの偏光反射特性は、鋼板の品種Aでは、p,
s偏光の振幅反射率比の逆正接Ψ=28゜、p,s偏光
の反射率の位相差Δ=120゜である。一方、鋼板の品
種Bでは、p,s偏光の振幅反射率比の逆正接Ψ=28
゜、p,s偏光の反射率の位相差Δ=80゜である。そ
して、(10)式に2品種の偏光反射特性値を代入し、前述
した模様状ヘゲ疵を検出可能とする検光角90゜、45
゜、−45゜における重み関数を算出し、表1に示す。
For example, the polarization reflection characteristics of different types A and B of the alloyed galvanized steel sheet are p, p,
The arc tangent of the amplitude reflectance ratio of the s-polarized light ゜ = 28 °, and the phase difference Δ = 120 ° of the reflectance of the p and s-polarized light. On the other hand, in the steel sheet type B, the arc tangent of the amplitude reflectance ratio of p, s polarized light Ψ = 28
The phase difference Δ of the reflectance of ゜, p, and s-polarized light is 80 °. Then, by substituting the polarization reflection characteristic values of the two types into the equation (10), the analysis angles 90 ° and 45
The weight function at {, -45} is calculated and is shown in Table 1.

【0103】[0103]

【表1】 [Table 1]

【0104】母材部は、調質圧延にて平坦につぶされた
テンパ部7であるので、(10)式でξ=0として、算出さ
れた重み関数の値を各検光角の受光光量の相対値とみな
すことが可能である。但し、ここで入射偏光の方位角
(偏光角)αは45゜、入射角θは60゜とした。
Since the base material portion is the temper portion 7 crushed flat by temper rolling, the value of the calculated weighting function is set to と し て = 0 in the equation (10), and the amount of received light at each analysis angle is calculated. Can be regarded as a relative value of Here, the azimuth angle (polarization angle) α of the incident polarized light was 45 °, and the incident angle θ was 60 °.

【0105】鋼板の品種A、Bそれぞれ3つの各検光角
では受光光量が異なるため、3検光角全てについて、S
/N比が良くなる最適な光量を得ることは困難である。
さらに、品種A、Bで比較すると、検光角90゜では、
受光光量に変化はないが、45゜、−45゜で2倍程度
の受光光量の変化が生ずる。したがって、品種Aと品種
Bとを同一の光学条件で測定すると、検光角45゜、−
45゜については、両品種でS/N比がよくなる信号を
得ることができず、どちらかの品種で光量が低すぎる、
あるいは飽和光量に達してしまうという問題が発生す
る。
Since the amount of received light differs at each of the three detection angles for each of the steel plate types A and B, S
It is difficult to obtain an optimal amount of light for improving the / N ratio.
Further, comparing the varieties A and B, when the analysis angle is 90 °,
Although there is no change in the amount of received light, the amount of received light changes about twice at 45 ° and −45 °. Therefore, when the type A and the type B are measured under the same optical conditions, an analysis angle of 45 °, −
With respect to 45 °, a signal with an improved S / N ratio cannot be obtained in both types, and the light amount is too low in either type.
Alternatively, a problem of reaching the saturated light amount occurs.

【0106】よって、本発明では、各受光手段の前に、
各受光手段に入射される被検査面からの正反射光の光路
に対して光量減少フィルターを挿入し、3つの各検光角
の受光手段に入射される光量が所定の値になるように調
整する。
Therefore, in the present invention, before each light receiving means,
A light quantity reduction filter is inserted in the optical path of the specularly reflected light from the surface to be inspected, which is incident on each light receiving means, and the light quantity incident on the light receiving means at each of the three detection angles is adjusted to a predetermined value. I do.

【0107】さらに、本発明では、被検査面の変更に応
じて、最適の透過率の光量減少フィルターを各光路に挿
入するための光量減少フィルター切換手段を備えること
によって、品種変化や製造条件変化等による、表面偏光
反射特性の変化に影響されることなく、模様状ヘゲ疵を
検出もれが生ずることなく検出可能な表面疵検査装置を
実現する。
Further, according to the present invention, a light quantity reduction filter switching means for inserting a light quantity reduction filter having an optimum transmittance into each optical path in accordance with a change of the surface to be inspected is provided. Thus, a surface flaw inspection apparatus capable of detecting a pattern-shaped barbed flaw without being affected by a change in the surface polarized light reflection characteristic without causing any omission is realized.

【0108】[0108]

【発明の実施の形熊】以下に本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1(a)は本発明の一実施形態に係
わる表面疵検査装置の側面図であり、図1(b)は同表
面疵検査装置の上面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a side view of a surface flaw inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a top view of the same surface flaw inspection apparatus.

【0109】この実施形態の表面疵検査装置は製鉄工場
における合金化亜鉛メッキ鋼板の品質検査ラインに設置
されている。図中矢印方向に搬送状態の鋼板21の搬送
路の上方位置に、この帯状の鋼板21の幅方向に線状拡
散光源22が配設されている。この線状拡散先源22
は、ー部に拡散反射塗料を塗布した透明導光棒の両端か
ら内部ヘメタルハライド光源の光を投光することによっ
て、鋼板21の幅方向に一様の出射光を得る。
The surface flaw inspection apparatus of this embodiment is installed on a quality inspection line of an alloyed galvanized steel sheet in an ironworks. A linear diffused light source 22 is arranged in the width direction of the strip-shaped steel plate 21 at a position above the transfer path of the steel plate 21 in the transfer state in the arrow direction in the drawing. This linear diffusion source 22
By projecting the light of the metal halide light source from both ends of the transparent light guide rod having the diffuse reflection paint applied to the part thereof, uniform emission light is obtained in the width direction of the steel plate 21.

【0110】線状拡散光源22の各位置から出射された
鋼板21に対する入射光23は、シリンドリカルレンズ
24と偏光板25を介して走行状態の鋼板21の全幅に
対して例えば60゜の入射角θで照射される。偏光板2
5の方位角(偏光角)αは45゜に設定されている。
The incident light 23 to the steel plate 21 emitted from each position of the linear diffused light source 22 is transmitted through the cylindrical lens 24 and the polarizing plate 25 to the incident angle θ of, for example, 60 ° with respect to the entire width of the running steel plate 21. Irradiation. Polarizing plate 2
The azimuth (polarization angle) α of No. 5 is set to 45 °.

【0111】鋼板21で反射された反射光26は鋼板の
正反射方向に配置された受光部27に入射する。この受
光部27は、レンズの前に検光角βがそれぞれ−45
゜、45゜、90゜に設定された検光子28a、28
b、28cを有する3台のリニアアレイカメラからなる
受光カメラ29a、29b、29cから構成されてい
る。
The reflected light 26 reflected by the steel plate 21 is incident on a light receiving section 27 arranged in the regular reflection direction of the steel plate. The light receiving section 27 has an analysis angle β of -45 in front of the lens.
Analyzers 28a, 28 set to ゜, 45 °, 90 °
The light receiving cameras 29a, 29b, and 29c are composed of three linear array cameras having b and 28c.

【0112】また、搬送路の上方位置に、光量減少フィ
ルター切換手段としてのフィルター切換機構50が設け
られている。
Further, a filter switching mechanism 50 as a light amount reduction filter switching means is provided at a position above the transport path.

【0113】この実施形態装置におけるフィルター切換
機構50には、6枚の光量減少フィルター20a、20
b、20c、20d、20e、20fが組込まれてい
る。具体的には、各光量減少フィルタ−20a、20
b、20c,20d、20e、20fは、透過する偏光
成分によらず一定の割合で光強度を弱めることが可能な
ニュートラルデンシティ・フィルタで構成されている。
そして、各光量減少フィルター20a〜20fにおける
各光の透過率は同一ではなく、それぞれ異なる値に設定
されている。
The filter switching mechanism 50 in this embodiment includes six light quantity reduction filters 20a, 20a.
b, 20c, 20d, 20e, and 20f are incorporated. More specifically, each of the light quantity reduction filters 20a, 20a
Each of b, 20c, 20d, 20e, and 20f is constituted by a neutral density filter capable of weakening the light intensity at a fixed rate regardless of the transmitted polarization component.
The transmittance of each light in each of the light quantity reduction filters 20a to 20f is not the same, but is set to a different value.

【0114】また、6枚の光量減少フィルター20a〜
20fは、3枚の光量減少フィルター20a、20b、
20cからなる第1のグループと、別の3枚の光量減少
フィルター20d,20e、20fからなる第2のグル
ープとに分割される。
The six light amount reduction filters 20a to 20a
20f denotes three light amount reduction filters 20a, 20b,
It is divided into a first group consisting of 20c and a second group consisting of another three light quantity reduction filters 20d, 20e and 20f.

【0115】フィルター切換機構50は、第1または第
2のグループに所属する3枚の光量減少フィルター20
a〜20c(又は20d〜20f)を受光カメラ29
a、29b、29cの前面に選択的に挿入する。
The filter switching mechanism 50 includes three light quantity reduction filters 20 belonging to the first or second group.
a to 20c (or 20d to 20f)
a, 29b, 29c.

【0116】第1または第2のいずれのグループに所属
する3枚の光量減少フィルターを、反射光26の光路に
挿入するかは、検査対象の鋼板21の品種に応じて定ま
り、上位計算機52からの指令に基づいて、フィルター
制御部51にて切換制御される。なお、図1(b)は、
第1のグループの各光量減少フィルター20a、20
b、20cを各受光カメラ29a、29b、29cの前
面に挿入した状態を示す図である。
Whether the three light quantity reduction filters belonging to the first group or the second group are inserted into the optical path of the reflected light 26 is determined according to the type of the steel plate 21 to be inspected. Is controlled by the filter control unit 51 based on the instruction. In addition, FIG.
Each light reduction filter 20a, 20 of the first group
It is a figure showing the state where b and 20c were inserted in the front of each light receiving camera 29a, 29b and 29c.

【0117】したがって、各光量減少フィルタ−20
a、20b、20cを通過する光の光量を、各受光カメ
ラ29a、29b、29c内に組込まれた各リニアアレ
イカメラで受光する光量を十分確保するとともに、光量
が飽和しない最適なレベルに設定することが可能であ
る。
Therefore, each light amount reduction filter -20
The amount of light passing through a, 20b, and 20c is set to an optimum level at which the amount of light received by each linear array camera incorporated in each of the light-receiving cameras 29a, 29b, and 29c is sufficiently secured and the amount of light is not saturated. It is possible.

【0118】検査対象となる鋼板21の品種が変更にな
ると、表面の複素屈折率や粗さ等の物性値が品種毎に変
化するため、3台の受光カメラ29a、29b、29c
で受光する各反射光の光量が変化する。
When the type of the steel plate 21 to be inspected is changed, the physical property values such as the complex refractive index and roughness of the surface change for each type, so that the three light receiving cameras 29a, 29b, and 29c
, The amount of each reflected light received changes.

【0119】この場合、フィルター切換機構50は、上
位計算機52の指示に基づき鋼板21の品種が変わるタ
イミングで、各品種に適したグループに所属する3個の
光量減少フィルタ−20a〜20c(又は20d〜20
f)をレンズの前面に切換え配置する。
In this case, at the timing when the type of the steel plate 21 changes based on the instruction of the host computer 52, the filter switching mechanism 50 switches the three light amount reduction filters 20a to 20c (or 20d) belonging to the group suitable for each type. ~ 20
f) is switched to the front of the lens.

【0120】また、各受光カメラ29a、29b、29
cの各光軸は互いに平行に維持されている。また、3台
の受光カメラ29a,29b,29c相互間における視
野のズレは、信萼処理部40において補正している。
Each of the light receiving cameras 29a, 29b, 29
The optical axes of c are maintained parallel to each other. Further, the deviation of the field of view among the three light receiving cameras 29a, 29b, 29c is corrected by the sepal processing unit 40.

【0121】このように各受光カメラ29a、29b、
29cの光軸が平行に維持されていると、3台の受光カ
メラ29a、29b、29cの各画素は同一視野サイズ
で一対一に対応する。このようにリニアアレイカメラを
採用することによつて、ビームスプリッタを用いるのに
比べて、光量のロスがなぐなり、効率的な測定が可能と
なる。
As described above, each of the light receiving cameras 29a, 29b,
When the optical axis of 29c is maintained parallel, the pixels of the three light receiving cameras 29a, 29b, and 29c correspond one-to-one with the same visual field size. By adopting a linear array camera in this way, the loss of light amount is reduced and efficient measurement is possible as compared with using a beam splitter.

【0122】ここで、受光部27において、リニアアレ
イカメラの代わりに2次元CCDカメラを使用すること
もできる。さらに、単一光検出素子とガルバノミラーや
ポリゴンミラーを組合わせた走査型の光検出器を使用す
ることも可能である。
Here, in the light receiving section 27, a two-dimensional CCD camera can be used instead of the linear array camera. Further, it is also possible to use a scanning photodetector in which a single photodetector is combined with a galvanometer mirror or a polygon mirror.

【0123】また、線状拡散光源22として、蛍光灯を
使用することもできる。また、バンドルファイバの出射
端を直線上に整列させたファイバー光源を使用すること
もできる。各ファイバーからの出射光は、ファイバーの
N/Aに対応して十分な広がり角を持つため、これを整
列させたフアイバー光源は実質的に線状拡散光源となる
ためである。
A fluorescent lamp can also be used as the linear diffusion light source 22. Further, a fiber light source in which the output ends of the bundle fiber are aligned in a straight line can be used. This is because the light emitted from each fiber has a sufficient divergence angle corresponding to the N / A of the fiber, so that the fiber light source in which the fibers are aligned becomes a substantially linear diffusion light source.

【0124】各受光カメラ29a、29b、29cで受
光された反射光26における鋼板21の幅方向の1ライ
ン分の各画素毎の光強度はそれぞれ光強度信号a,b,
cに変換されて判定処理部としての信号処理部40へ送
信される。
The light intensity of each pixel of one line in the width direction of the steel plate 21 in the reflected light 26 received by each of the light receiving cameras 29a, 29b, 29c is a light intensity signal a, b,
c is transmitted to the signal processing unit 40 as a determination processing unit.

【0125】図2は信号処理部40の概略構成を示すブ
ロック図である。一45゜の検光子28aが組込まれた
第1のカメラとしての受光カメラ29a、+45゜の検
先子28bが組込まれた第2のカメラとしての受光カメ
ラ29b、+90゜の検光子28cが組込まれた受光カ
メラ29cから入力された各光強度信号a,b,cはそ
れぞれ平均値間引き部30a,30b、30cへ入力さ
れる。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the signal processing unit 40. A light receiving camera 29a as a first camera in which a 45 ° analyzer 28a is incorporated, a light receiving camera 29b as a second camera in which a + 45 ° probe 28b is incorporated, and a + 28 ° analyzer 28c are incorporated. The light intensity signals a, b, and c input from the received light receiving camera 29c are input to average value thinning units 30a, 30b, and 30c, respectively.

【0126】各平均値間引き部30a〜30cは、各受
光カメラ29a〜29cのスキャン周期毎に各受光カメ
ラ29a〜29cから入力される各光強度信号a、b、
cを加算平均し、鋼板21が信号処理における長手方向
分解能に相当する距離を移動した場合に、1ライン分の
信号を出力する。
Each of the average value thinning sections 30a to 30c is adapted to output each of the light intensity signals a, b, inputted from each of the light receiving cameras 29a to 29c in each scanning cycle of each of the light receiving cameras 29a to 29c.
c is added and averaged, and a signal for one line is output when the steel plate 21 moves a distance corresponding to the longitudinal resolution in the signal processing.

【0127】このような間引き処理を行うことにより、
鋼板21の搬送速度が変化しても信号処理における1ラ
インの鋼板移動方向の分解能を一定にすることができ
る。また、スキャン周期毎の各光強度信号a、b、cを
平均しているので、信号処理における1ラインの鋼板移
動方向の分解能が受光カメラ29a〜29cの鋼板移動
方向の視野サイズよりも十分大きい場合にも、間を細か
く測定した加算平均値を用いることができるので、見落
としをなくすことができる。
By performing such thinning processing,
Even if the conveying speed of the steel plate 21 changes, the resolution of one line in the moving direction of the steel plate in the signal processing can be kept constant. In addition, since the light intensity signals a, b, and c for each scan cycle are averaged, the resolution of one line in the moving direction of the steel plate in the signal processing is sufficiently larger than the visual field size of the light receiving cameras 29a to 29c in the moving direction of the steel plate. In this case as well, since the average value obtained by measuring the interval can be used, oversight can be eliminated.

【0128】各平均間引き部30a〜30cで信号処理
された各光強度信号a、b、cは次の各前処理部31a
〜31cへ入力される。各前処理部31a〜31cは、
1ラインの信号の輝度むらを捕正する。ここでいう輝度
むらには、光学系に起因するムラも鋼板21の反射率に
起因するムラも含まれる。また、各前処理部31a〜3
1cは、鋼板21の両側のエッジ位置も検出し、エッジ
における急峻な光強度信号a、b、cの変化を疵と誤認
識することを防ぐ処理を実施する。各前処理部31a〜
31cで信号処理された各光強度信号a、b、cは次の
各2値化処理部32a〜32cヘ入力される。
Each of the light intensity signals a, b, c processed by each of the average thinning sections 30a to 30c is converted into the following preprocessing section 31a.
To 31c. Each of the pre-processing units 31a to 31c includes:
The uneven luminance of the signal of one line is corrected. The uneven brightness here includes unevenness caused by the optical system and unevenness caused by the reflectance of the steel plate 21. Further, each of the pre-processing units 31a to 31a
In step 1c, the edge positions on both sides of the steel plate 21 are also detected, and a process for preventing the steep changes in the light intensity signals a, b, and c at the edges from being erroneously recognized as flaws is performed. Each pre-processing unit 31a-
The light intensity signals a, b, and c that have been subjected to the signal processing in 31c are input to the following binarization processing units 32a to 32c.

【0129】各2値化処理部32a〜32cは、各光強
度信号a、b、cに含まれる各画素のデ一夕を予め決め
られたしきい値と比較し、疵候補点を抽出して、次の特
徴量算出部33a〜33cヘ送出する。特微量抽出部3
3a〜33cは、一続きとなっている疵候捕点をーつの
疵候捕領域と判定し、例えばスタートアドレス、エンド
アドレスなどの位置特徴量や、ピーク値など濃度特徴量
を算出する。
Each of the binarization processing sections 32a to 32c compares the data of each pixel included in each of the light intensity signals a, b, and c with a predetermined threshold value, and extracts flaw candidate points. Then, it is sent to the next feature amount calculation units 33a to 33c. Special trace extraction unit 3
3a to 33c determine a continuous flaw detection point as one flaw detection area, and calculate a position characteristic amount such as a start address and an end address and a density characteristic amount such as a peak value.

【0130】鏡面性疵判定部34及ひ鏡面拡散性疵判定
部35では、各受光カメラ29a〜29cに対応する各
特徴量抽出部33a〜33cにより算出された特徴量に
基づいて、疵の種類、程度を判定する。
The specular flaw judging section 34 and the specular diffusible flaw judging section 35 determine the type of the flaw based on the characteristic amounts calculated by the characteristic amount extracting sections 33a to 33c corresponding to the respective light receiving cameras 29a to 29c. , To determine the degree.

【0131】そして、疵総合判定部36では、鏡面性疵
判定部34及び鏡面拡散性疵判定部35での判定結果及
び特徴量により、検査対象としての鋼板21に対する最
終的な疵種及びその程度を判定する。
The flaw determining section 36 determines the final flaw type and the degree of the flaw on the steel plate 21 to be inspected based on the determination results and the characteristic amounts of the specular flaw determining section 34 and the specular diffuse flaw determining section 35. Is determined.

【0132】また、この総合判定部36では、各特徴量
抽出部33a〜33cからの位置特徴量を基に、各受光
カメラ29a〜29cにおける視野ズレの補正も行う。
このように、特徴量単位で受光カメラ29a〜29c相
豆間の視野ズレの補止を行うので、受光カメラ29a〜
29c相互間の視野を画素単位で調整しておく必要はな
い。
In addition, the comprehensive judgment section 36 also corrects the visual field shift in each of the light receiving cameras 29a to 29c based on the position feature amount from each of the feature amount extraction sections 33a to 33c.
As described above, the displacement of the visual field between the light-receiving cameras 29a to 29c is compensated for in the feature amount unit.
It is not necessary to adjust the field of view between the pixels 29c in units of pixels.

【0133】[0133]

【実施例】図1に示す実施形態の表面疵検査装置を用い
た合金化亜鉛メッキ鋼板の表面疵の測定結果を図3,図
4に示し、その測定結果に基づく判定結果を表2に示
す。
EXAMPLE FIGS. 3 and 4 show the results of measuring the surface flaws of an alloyed galvanized steel sheet using the surface flaw inspection apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, and Table 2 shows the judgment results based on the results of the measurements. .

【0134】測定した各疵は、図9(b)に示すテンパ
部6の面積率S(ξ)がヘゲ部11で母材部12より大
きいが、非テンパ部7の拡散性は変わらない疵と、図9
(c)に示すテンパ部6の面積率S(ξ)にはヘゲ部1
1と母材部12間に大きな差はないが、拡散性に差があ
る疵である。
In each of the measured flaws, the area ratio S (ξ) of the tempered portion 6 shown in FIG. 9B is larger at the barb portion 11 than at the base material portion 12, but the diffusivity of the non-tempered portion 7 does not change. Scratches and FIG.
The area ratio S (ξ) of the tempering portion 6 shown in FIG.
Although there is no large difference between No. 1 and the base material portion 12, the flaw has a difference in diffusibility.

【0135】そして、鋼板21の幅方向の中央部に図9
(b)に示すタイプの疵が発生した場合において、−4
5°、45°及び90°に各検光子28a,28b,2
8cの検光角βが設定された各受光カメラ29a,29
b,29cで鋼板21を幅方向に1ライン分走査して得
られた鋼材21の1幅分の光強度信号a〜cの変化を図
3(a)(b)(c)に示す。
Then, at the center of the steel plate 21 in the width direction, FIG.
When a flaw of the type shown in FIG.
At 5 °, 45 ° and 90 °, the analyzers 28a, 28b, 2
Each of the light receiving cameras 29a and 29 for which the detection angle β of 8c is set
3 (a), 3 (b) and 3 (c) show changes in the light intensity signals a to c for one width of the steel material 21 obtained by scanning the steel plate 21 by one line in the width direction at b and 29c.

【0136】図示するように、−45°に検光角βが設
定された受光カメラ29aの光強度信号aに疵(ヘゲ部
11)に対応するピーク波形が発生する。この場合、4
5°に検光角βが設定された受光カメラ29bの光強度
信号bには疵(ヘゲ部11)に対応するピーク波形は発
生しない。
As shown in the figure, a peak waveform corresponding to the flaw (the scab 11) is generated in the light intensity signal a of the light receiving camera 29a having the detection angle β set at -45 °. In this case, 4
The light intensity signal b of the light receiving camera 29b for which the detection angle β is set to 5 ° does not have a peak waveform corresponding to the flaw (heavy portion 11).

【0137】また、鋼板21の幅方向の中央部に図9
(c)に示すタイプの疵が発生した場合において、−4
5°、45°及び90°に各検光子28a,28b,2
8cの検光角βが設定された各受光カメラ29a,29
b,29cで鋼板21を幅方向に1ライン分走査して得
られた鋼材21の1幅分の光強度信号a〜cの変化を図
4(a)(b)(c)に示す。
FIG. 9 shows the central portion of the steel plate 21 in the width direction.
When a flaw of the type shown in FIG.
At 5 °, 45 ° and 90 °, the analyzers 28a, 28b, 2
Each of the light receiving cameras 29a and 29 for which the detection angle β of 8c is set
4 (a), (b) and (c) show changes in the light intensity signals a to c for one width of the steel material 21 obtained by scanning the steel plate 21 by one line in the width direction at b and 29c.

【0138】図示するように、45°に検光角βが設定
された受光カメラ29bの光強度信号bに疵(ヘゲ部1
1)に対応するピーク波形が発生する。この場合、−4
5°に検光角βが設定された受光カメラ29aの光強度
信号aには疵(ヘゲ部11)に対応するピーク波形は発
生しない。
As shown in the figure, the light intensity signal b of the light receiving camera 29b having the detection angle β set to 45 ° has a flaw (the hair portion 1).
A peak waveform corresponding to 1) is generated. In this case, -4
A peak waveform corresponding to the flaw (the stub 11) does not occur in the light intensity signal a of the light receiving camera 29a in which the detection angle β is set to 5 °.

【0139】[0139]

【表2】 [Table 2]

【0140】図9(c)のタイプの疵については、図示
するように、一般に拡散反射方向に検出不能となる角度
が存在するが、その角度が異なる2種類の疵について測
定を行った。
As shown in FIG. 9 (c), there are generally undetectable angles in the diffuse reflection direction as shown in the figure, but two types of flaws having different angles were measured.

【0141】なお、比較のため、従来技術で、入射角6
0°で光を入射し、正反射方向(60°)と入射方向か
ら20°ずれた受光角(−40゜)方向から無偏光で測
定した結果も同時に記載した。
For comparison, in the prior art, the incident angle was 6
Light was incident at 0 °, and the result of measurement with no polarization from the specular reflection direction (60 °) and the light receiving angle (−40 °) direction shifted by 20 ° from the incident direction was also described.

【0142】従来技術では、2つの受光角で受光しノイ
ズ除去のために論理和をとっているが、これらの疵につ
いては、2つの受光角を同時に検出することは不可能で
ある。さらに言うと、どちらの受光角でも検出できない
疵も存在する。
In the prior art, light is received at two light-receiving angles and a logical sum is taken to remove noise. However, it is impossible to detect the two light-receiving angles simultaneously for these flaws. Furthermore, there are flaws that cannot be detected at either of the light receiving angles.

【0143】それに対し、本発明の実施形態では、3つ
の異なる受光角に対応する反射光成分を、検光子28
a,28b,28cを用いることにより正反射方向から
抽出しているから、いずれかの受光カメラ29a〜29
cで検出することが可能である。また、検出する必要が
ある疵の反射特性に合わせて、検光角βを最適値に設定
することも容易である。
On the other hand, in the embodiment of the present invention, reflected light components corresponding to three different light receiving angles are analyzed by the analyzer 28.
a, 28b, and 28c, the light is extracted from the regular reflection direction.
It is possible to detect with c. Further, it is easy to set the detection angle β to an optimum value in accordance with the reflection characteristics of the flaw to be detected.

【0144】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。図1に示す実施形態装置において
は、3台の受光カメラ29a、29b、29cを用いた
が、−45°の検光子28aを有する受光カメラ29a
と、+45°の検光子28bを有する受光カメラ29b
との2台の受光カメラのみであっても、鋼板表面からの
正反射光の光軸方向からヘゲ部11の存在を母材部12
と区別して十分検出できる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiment shown in FIG. 1, three light receiving cameras 29a, 29b, and 29c are used, but the light receiving camera 29a having a -45 degree analyzer 28a is used.
And a light receiving camera 29b having a + 45 ° analyzer 28b
Even if only two light receiving cameras are used, the presence of the barbed portion 11 in the optical axis direction of the specularly reflected light from the surface of the steel plate
And can be detected sufficiently.

【0145】表3に、鋼板21における品種Aに対応し
たグループに所属する各光量減少フィルター20a〜2
0cの検光角90゜、45゜、−45゜の受光カメラ2
9a、29b、29cに対応する各透過率と、鋼板21
における品種Bに対応したグループに所属する各先量減
少フィルター20d〜20fの検光角90゜、45゜、
−45゜の受光カメラ29a、29b、29cに対応す
る各透過率との対応を示す。
Table 3 shows each light quantity reduction filter 20a-2 belonging to the group corresponding to the type A in the steel plate 21.
Receiving camera 2 with detection angle of 90 °, 45 °, -45 °
9a, 29b, and 29c, and the transmittance of the steel plate 21
, The analysis angles 90 ° and 45 ° of the tip amount reduction filters 20d to 20f belonging to the group corresponding to the type B in
The relationship with each transmittance corresponding to the light receiving cameras 29a, 29b, and 29c of -45 ° is shown.

【0146】[0146]

【表3】 [Table 3]

【0147】このように、鋼板21の品種A,Bが変更
になるタイミングで、各受光カメラ29a、29b、2
9cの前面に挿入されている各光量減少フィルター20
a〜20fの透過率が表3に示す値に切換設定される。
As described above, at the timing when the types A and B of the steel plate 21 are changed, each of the light receiving cameras 29a, 29b,
Each light amount reduction filter 20 inserted in front of 9c
The transmittances a to 20f are switched and set to the values shown in Table 3.

【0148】このように、たとえ、鋼板21の品種が変
更になっても、3の検光角の各受光光量を同等に保つこ
とが可能であるので、被検査面に対する表面疵の検出精
度を向上できる。
As described above, even if the type of the steel plate 21 is changed, the received light amounts at the three detection angles can be kept equal, so that the detection accuracy of the surface flaws on the inspection surface can be improved. Can be improved.

【0149】なお、図1に示す実施形態装置において
は、フィルター切換機構50を用いて、各受光カメラ2
9a、29b、29cの前面に挿入されている各光量減
少フィルターの透過率を鋼板21の品種A、B毎に変更
するようにした。
In the embodiment shown in FIG. 1, each light receiving camera 2 is provided by using a filter switching mechanism 50.
The transmittance of each light amount reduction filter inserted in front of 9a, 29b, 29c is changed for each type A, B of the steel plate 21.

【0150】しかし、鋼板21の品種A、Bが変わつて
も、反射光量が変わらない検光角に設定されたカメラが
ある場合、例えば、検光子の方位角(検光角)が90゜
の受光カメラについては透過率の切替機構がなく固定と
する構成としても、各検光角の受光カメラの受光光量を
同等にすることが可能である。
However, if there is a camera set at an analysis angle at which the amount of reflected light does not change even if the types A and B of the steel plate 21 change, for example, the azimuth angle (analysis angle) of the analyzer is 90 °. Even if the light receiving camera has a fixed structure without a transmittance switching mechanism, the light receiving amount of the light receiving camera at each detection angle can be made equal.

【0151】また、鋼板21の品種が複数でなく、1つ
の品種のみの場合は、各光量減少フィルターの透過率の
切換機構は必要でなく、フィルタは固定とする構成であ
ってもよい。
When the type of the steel plate 21 is not plural but only one type, the switching mechanism of the transmittance of each light quantity reduction filter is not required, and the filter may be fixed.

【0152】[0152]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面疵検
査装置においては、被検査面での正反射光が鏡面反射成
分と鏡面拡散反射成分とからなるという知見に基づい
て、それぞれの成分を区別して抽出して検出している。
具体的には、線状拡散光源を使用し、p偏光、s偏光を
共に有する偏光を被検査面に入射し、鋼板の正反射方向
から、検光角を適当に設定することにより、鏡面反射成
分をより多く含む成分と鏡面拡散反射成分をより多く含
む成分とを抽出する構成とし、さらに、正反射光の各成
分の強度を受光する際に光路途中に光量減少フィルター
を配置した。
As described above, in the surface defect inspection apparatus of the present invention, based on the knowledge that the specularly reflected light on the surface to be inspected comprises a specular reflection component and a specular diffuse reflection component, each component is reflected. Are extracted and detected.
Specifically, by using a linear diffused light source, a polarized light having both p-polarized light and s-polarized light is incident on the surface to be inspected, and by appropriately setting the analysis angle from the specular reflection direction of the steel sheet, specular reflection is performed. A component that contains more components and a component that contains more specular diffuse reflection components are extracted, and a light amount reduction filter is arranged in the middle of the optical path when receiving the intensity of each component of the regular reflection light.

【0153】この構成により、鏡面反射成分からのみで
は観察できない疵も検出可能となり、従来検出できなか
った顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ疵を検出漏れす
ることなく検出することが可能となった。
With this configuration, it is possible to detect a flaw that cannot be observed only from the specular reflection component, and it is possible to detect a pattern-shaped scorch flaw having no remarkable unevenness, which could not be detected conventionally, without omission. became.

【0154】また、鋼板正反射方向からの同一光軸上で
の測定で両成分が捕らえられるため、鋼板距離変動や速
度変化の影響を受けない測定が実現した。また、検光子
の検光角を調整することにより、どの角度の鏡面拡散反
射成分を抽出するかを選択できるようになった。
In addition, since both components are caught in the measurement on the same optical axis from the direction of the regular reflection of the steel sheet, the measurement is not affected by the fluctuation of the steel sheet distance or the change of the speed. Further, by adjusting the analysis angle of the analyzer, it is possible to select at which angle the specular diffuse reflection component is extracted.

【0155】さらに、被検査面の偏光反射特性の変化に
応じて、透過率の異なる光量減少フィルターを受光手段
の前に設けたり、異なる透過率の光量減少フィルターに
切り換えて、各受光手段の受光光量を一定に保つことが
できるため、被検査対象の種類や製造条件が変更し、正
反射光の鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分の強度比が変
化した場合にについても、各成分の受光手段の受光光量
をS/N比の良いレベルに調整し、安定した表面疵検査
結果が得られるようになった。
Further, in accordance with a change in the polarization reflection characteristic of the surface to be inspected, a light amount reducing filter having a different transmittance is provided in front of the light receiving means, or the light receiving means is switched to a light amount reducing filter having a different transmittance. Since the amount of light can be kept constant, even when the type of the object to be inspected or the manufacturing conditions are changed and the intensity ratio between the specular reflection component and the specular diffuse reflection component of the specular reflection light changes, the light receiving means for each component also changes. Was adjusted to a level having a good S / N ratio, and stable surface defect inspection results were obtained.

【0156】さらに、品質保証の観点からは、表面疵検
査装置は未検出がないことが絶対条件である。そこで、
本発明により表面処理鋼板等へ広く適用可能な未検出の
ない表面検査装置が実現できたので、従来までは検査員
による目視の検査に頼っていた表面疵検査を自動化でき
るようになった点で産業上の利用効果は大きい。
Further, from the viewpoint of quality assurance, it is an absolute condition that there is no undetected surface flaw inspection device. Therefore,
According to the present invention, a surface inspection device without undetection that can be widely applied to a surface-treated steel sheet or the like can be realized, so that a surface flaw inspection that has conventionally relied on visual inspection by an inspector can be automated. The industrial utilization effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態の表面疵検査装置の概略
構成を示す側面図及び上面図
FIG. 1 is a side view and a top view showing a schematic configuration of a surface flaw inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同表面疵検査装置の信号処理部の概略構成を
示すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a signal processing unit of the surface flaw inspection apparatus.

【図3】 同表面疵検査装置で測定された光強度信号波
形図
FIG. 3 is a waveform diagram of a light intensity signal measured by the surface flaw inspection apparatus.

【図4】 同じく同表面疵検査装置で測定された光強度
信号波形図
FIG. 4 is a waveform diagram of a light intensity signal measured by the same surface defect inspection apparatus.

【図5】 同表面疵検査装置の検査対象となる合金化亜
鉛メッキ鋼板の製造方法及び詳細断面構造を示す図
FIG. 5 is a view showing a manufacturing method and a detailed cross-sectional structure of an alloyed galvanized steel sheet to be inspected by the surface defect inspection apparatus.

【図6】 検査対象の鋼板におけるテンパ部と非テンパ
部における入射光と反射光との関係を示す断面模式図
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a relationship between incident light and reflected light in a tempered portion and a non-tempered portion of a steel plate to be inspected.

【図7】 同テンパ部と非テンパ部とにおける反射光の
角度分布図
FIG. 7 is an angle distribution diagram of reflected light between the tempered portion and the non-tempered portion.

【図8】 鋼板に存在するヘゲ部の生成過程を説明する
ための図
FIG. 8 is a diagram for explaining a generation process of a scab on a steel plate;

【図9】 ヘゲ部における鏡面反射成分及び鏡面拡散反
射成分と、母材部における鏡面反射成分及び鏡面拡散反
射成分との関係を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a specular reflection component and a specular diffuse reflection component in a stub, and a specular reflection component and a specular diffuse reflection component in a base material portion.

【図10】 鋼板の照射部における微小面素の法線角度
と面積率との関係を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a micro planar element and an area ratio in an irradiated portion of a steel sheet.

【図11】 鋼板に対する入射光の入射角と微小面素の
法線角度との関係を示す図
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an incident angle of incident light on a steel plate and a normal angle of a small surface element.

【図12】 微小面素の法線角度と重み関数との関係を
示す図
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small surface element and a weight function;

【図13】 線状拡散光源の各位置からの各入射光と鋼
板上の入射位置との関係を示す図
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between each incident light from each position of the linear diffused light source and the incident position on the steel plate.

【図14】 線状拡散光源の各入射光が偏光されていた
場合における反射光の偏光状態を示す図
FIG. 14 is a diagram illustrating a polarization state of reflected light when each incident light of the linear diffusion light source is polarized.

【図15】 線状拡散光源の中央部からの各入射光が偏
光されていた場合における微小面素からの反射光を示す
FIG. 15 is a view showing reflected light from a minute surface element when each incident light from the center of the linear diffused light source is polarized.

【図16】 線状拡散光源の中央部以外の位置からの各
入射光が偏光されていた場合における微小面素からの反
射光を示す図
FIG. 16 is a view showing reflected light from a minute surface element when each incident light from a position other than the center of the linear diffused light source is polarized.

【図17】 微小面素の法線角度と反射光の楕円偏光状
態との関係を示す図
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small plane element and an elliptically polarized state of reflected light.

【図18】 反射光の光路に検光子を挿入した場合にお
ける微小面素の法線角度と重み関数との関係を示す図
FIG. 18 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small plane element and a weighting function when an analyzer is inserted in an optical path of reflected light.

【図19】 検光子の検光角を変更した場合における微
小面素の法線角度と重み関数との関係を示す図
FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between a normal angle of a microscopic element and a weighting function when the analysis angle of the analyzer is changed.

【図20】 微小面素の法線角度と面積率との関係を示
す図
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small surface element and an area ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4、21…鋼板 6…テンパ部 7…非テンパ部 8,23…入射光 9…鏡面反射光 10…鏡面拡散反射光 11…ヘゲ部 12…母材部 14,22…線状拡散光源 15,25…偏光板 16,29a,29b,29c…受光カメラ 17,28a,28b,28c…検光子 20a,20b、20c、20d、20e,20f…光
量減少フィルター 24…シリンドリカルレンズ 26…反射光 27…受光部 40…信号処理部 50…フィルター切換機構 51…フィルター制御部 52…上位計算機
4, 21 ... steel plate 6 ... tempered part 7 ... non-tempered part 8, 23 ... incident light 9 ... specular reflected light 10 ... specular diffuse reflected light 11 ... hedged part 12 ... base material part 14, 22 ... linear diffused light source 15 , 25 ... Polarizing plate 16, 29a, 29b, 29c ... Receiving camera 17, 28a, 28b, 28c ... Analyzer 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f ... Light quantity reducing filter 24 ... Cylindrical lens 26 ... Reflected light 27 ... Light receiving unit 40: signal processing unit 50: filter switching mechanism 51: filter control unit 52: host computer

フロントページの続き (72)発明者 猪股 雅一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 吉川 省二 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 大重 貴彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 杉浦 寛幸 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 2G051 AA37 AA90 AB07 AC04 BB01 BB09 CA04 CA06 CB01 EA11 EA12 EA16 EA24 EC01 EC03 ED07 Continued on the front page (72) Inventor Masakazu Inomata 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Shoji Yoshikawa 1-1-2, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Inside Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Takahiko Oshige 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. F term in the company (reference) 2G051 AA37 AA90 AB07 AC04 BB01 BB09 CA04 CA06 CB01 EA11 EA12 EA16 EA24 EC01 EC03 ED07

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検査面に対してこの被検査面に平行な
方位角の成分及び垂直な方位角の成分を有する偏光を入
射する線状拡散光源と、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち鏡面拡散反射成分に比較して鏡
面反射成分をよリ多く抽出する方位角の検光子を有する
第1の受光手段と、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち鏡面反射成分に比較して鏡面拡
散反射成分をよリ多く抽出する方位角の検光子を有する
第2の受光手段と、 前記第1及び第2の受光手段で受光された鏡面反射成分
及び鏡面拡散反射成分に基づいて前記被検査面の表面疵
の有無を判定する判定処理部とを備えた表面疵検査装置
であつて、 前記第1及び第2の受光手段に入射される前記被検査面
からの正反射光の光路に、前記第1及び第2の受光手段
に入射される各光量を所定値に制御するための光量減少
フィルターを挿入したことを特徴とする表面疵検査装
置。
1. A linear diffuse light source for entering polarized light having an azimuth component parallel to and perpendicular to the surface to be inspected with respect to the surface to be inspected, and specularly reflected light from the surface to be inspected. First light receiving means having an azimuth analyzer for extracting more specular reflection components than specular diffuse reflection components among specular reflection components and specular diffuse reflection components included in the inspection target surface; A second light receiving unit having an azimuth analyzer for extracting more specular diffuse reflection components than specular reflection components among specular reflection components and specular diffuse reflection components included in specular reflection light; And a determination processing unit for determining the presence or absence of a surface flaw on the surface to be inspected based on the specular reflection component and the specular diffuse reflection component received by the second light receiving means. The test object incident on the first and second light receiving means The optical path of the specular reflection light from the surface, surface flaw inspection apparatus characterized by inserting the light amount reduction filter for controlling each amount of light entering the predetermined value to said first and second light receiving means.
【請求項2】 光の透過率が異なる複数の光量減少フィ
ルターが組込まれ、前記被検査面の変更に応じて、最適
の透過率の光量減少フィルターを前記各光路に挿入する
ための光量減少フィルター切換手段を備えたことを特徴
とする請求項1記載の表面疵検査装置。
2. A light quantity reduction filter for incorporating a plurality of light quantity reduction filters having different light transmittances into each of the optical paths according to a change in the surface to be inspected. 2. The surface flaw inspection apparatus according to claim 1, further comprising switching means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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