JP2002156333A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高信頼性の自動検査を実現するための調整作
業を効率化し、短時間で確実に作動できる表面検査装置
を提供すること。 【解決手段】 表面検査装置は、鋼板表面を観測するセ
ンサ部２０、センサ部２０における観測結果とその観測
条件に基づいて鋼板１０の表面の欠陥を検出する検出部
３０、前記観測結果及び観測条件を記録し、任意に再生
する記録／再生部４０、記録／再生部４０が再生する観
測結果及び観測条件に基づいて鋼帯表面を再度検査及び
検出部３０における検出結果を確認する予備検出部５０
とを備えており、記録／再生部４０が記録を再生するこ
とで、過去の検査状態を再現、または創成できるため、
表面検査装置の自動化のための調整作業を効率化できる
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表面検査装置に
関するもので、特に鉄鋼、銅、アルミニウム等の金属の
熱間、冷間製造プロセスにおける表面検査技術に係る。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼、銅、アルミニウムなどの製造プロ
セスにおいては、材料自身の内部にある不純物の偏析
や、圧延加工中に生じる疵等が原因で、製品表面に欠陥
が現れる。これらの欠陥には様々な種類があり、特に重
大な欠陥の存在は、製品の信頼性に大きな影響を及ぼす
ため、確実に検出しなければならない。

【０００３】従来の鉄鋼、銅、アルミニウム等の表面に
生じた欠陥の検出は、検査員が目視により行っていた。
しかし、この方法は検査員に大きな負担をかけると同時
に、製造ラインの高速化の妨げとなっていた。

【０００４】そのため、最近ではレーザやＣＣＤカメラ
を用いた光学的方法により、表面を自動的に検査する表
面検査装置が普及してきており、こうした装置を用いて
欠陥を検出する技術が数多く提案されている。ただし、
表面検査装置は、温度、質量、膜厚といった絶対量の計
測装置とは異なり絶対基準が無いことから、装置の所望
の性能を発揮させるためには、多くの欠陥種と程度につ
いて目視との整合をとり、表面検査装置の検査基準の調
整を行う必要がある。すなわち、検査基準が高すぎると
過剰な検出を行うことになり、逆に低すぎると十分な検
出が出来ず、装置の信頼性を得ることが出来ない。この
ため、適正な感度と弁別能力の調整が表面検査装置の実
用化のための鍵となっている。

【０００５】一般に表面検査装置の調整は、次のような
手順により行われる。

【０００６】（１）製品の欠陥部分を切り出したサンプ
ルを用いて、表面検査装置の感度及び弁別ルールを調整
する。

【０００７】（２）有る程度の調整が済んだ段階で実際
の操業に試用する。

【０００８】（３）表面検査装置による検査と目視検査
とを同時に行い、装置の性能を見極める。

【０００９】（４）または、試用で検査した製品を再度
ゆっくりと目視検査して、表面検査装置による検査結果
と照合する。

【００１０】しかし、上記（１）のような、製品から切
り出したサンプルによる試験では、その表面が酸化した
り、塗油膜の状態が時間と共に変化し易いなどの性質か
ら、表面検査装置の感度及び弁別ルールを完全に確立す
るのは困難であり、有る程度の調整までで妥協せざるを
得ない。そこで次に上記（２）のように、実際の操業に
試用して、プロセス下で検査の試験を行うことになる。
しかし、鋼板製造プロセスは通常ライン化され、連続的
で途切れがないため、上記（３）のような、製品を目視
検査しながらの照合では、製品を停止または減速させる
必要がある。そのため、このような目視検査は操業を阻
害する原因となる。一方、上記（４）のように操業を阻
害しないよう、製造ライン内では表面検査装置による検
査のみを行い、後で製造した製品を別な場所で展開して
目視検査を行い照合する方法も行われているが、時間的
にも人的にも多くの手間を要する。更に、鋼板表面に出
現する欠陥は多種多様であり、上記何れの方法において
も表面検査装置の調整を完了するには非常に多くの試験
運転が必要である。その結果、多くの表面検査装置は十
分な調整が行われずに、検査員の単なる補助としてのみ
機能していることが多い。

【００１１】例えば特開平５−３２２７９１号にその例
が記載されている。この提案による表面検査装置の構成
図を図５に示す。図示するように表面検査装置は、表面
及び裏面検査部１００ａ、１００ｂ、表面及び裏面オペ
レータ支援部２００ａ、２００ｂ、制御部３００、及び
監視部４００から構成されている。上記表面及び裏面検
査部１００ａ、１００ｂは、金属などの被検査物５００
が連続走行する検査工程ラインの上流に設けられてお
り、被検査物５００の走行方向に対して並列する６台の
イメージセンサ（図示省略）によりそれぞれ構成されて
いる。

【００１２】また、上記表面及び裏面オペレータ支援部
２００ａ、２００ｂは、オペレータが欠陥の目視検査を
行う検査工程ラインの下流に設けられており、データを
編集する支援部コントローラ２１０ａ、２１０ｂ、オペ
レータに対してデータを表示するＣＲＴ２２０ａ、２２
０ｂ、及びオペレータの入力操作により欠陥の目視検査
結果を目視データとして出力するタッチパネル２３０
ａ、２３０ｂから構成されている。

【００１３】更に、上記制御部３００は、表面及び裏面
検査部１００ａ、１００ｂからの検出信号に基いて欠陥
の検出データを作成する表面及び裏面検出部３１０ａ、
３１０ｂ、表面及び裏面検出部３１０ａ、３１０ｂによ
り作成された検出データを欠陥の長さに基づいて判別す
る長さ判別部３２０ａ、３２０ｂ、長さ判別部３２０
ａ、３２０ｂから出力される検出データをロギングする
検出コントロール部３３０、及びタッチパネル２３０
ａ、２３０ｂから出力される目視データをロギングする
入力コントロール部３４０から構成されている。

【００１４】そして、上記監視部４００は、検出データ
と目視データとを比較すると共に、被検査物５００の材
質、寸法等を示す製品データを管理する監視部コントロ
ーラ４１０、検出データと目視データとの比較結果、及
び製品データを表示または印字するＣＲＴ４３０、検査
表印字部４２０、及び監視員の入力操作により製品デー
タを出力するキーボード４４０から構成されている。

【００１５】なお、上記支援部コントローラ２１０ａ、
２１０ｂ、検出コントロール部３３０、入力コントロー
ル部３４０、及び監視部コントローラ４１０は互いにＬ
ＡＮケーブル６００で接続されている。

【００１６】次に上記表面検査装置の動作について説明
する。まず表面及び裏面検査部１００ａ、１００ｂの１
台のイメージセンサが１回のスキャンで欠陥による光の
反射吸収量の変動を検出し、表面及び裏面検出部３１０
ａ、３１０ｂへそれぞれ出力する。そして表面及び裏面
検出部３１０ａ、３１０ｂは光の反射吸収量と幅方向の
大きさを示す検出データを作成し、この検出データを長
さ判別部３２０ａ、３２０ｂへ出力する。長さ判別部３
２０ａ、３２０ｂでは所定の数の検出データから欠陥の
長さを判別し、この長さの情報を含んだ検出データを作
成する。この検出データには欠陥の状態に加えて、欠陥
を検出したイメージセンサの設置位置と欠陥の存在する
距離地点の情報が含まれている。この検出データを受け
る検出コントロール部３３０は、長さ判別部３２０ａ、
３２０ｂにより作成された検出データの距離地点の情報
を補正して支援部コントローラ２１０ａ、２１０ｂに出
力する。支援部コントローラ２１０ａ、２１０ｂは受け
た検出データを編集し、ＣＲＴ２２０ａ、２２０ｂがオ
ペレータの目視検査の参考情報として検出データを表示
する。入力コントロール部３４０は、タッチパネル２３
０ａ、２３０ｂから出力された目視データに含まれる距
離地点の情報を補正すると共に、この目視データをロギ
ングする。ここで、この目視データとは、オペレータに
より判断された目視検査結果であり、種類と大きさに分
類した欠陥の状態、イメージセンサ設置位置に対応した
欠陥の存在位置、及び欠陥の距離地点の情報が含まれて
いる。そして、監視部コントローラ４１０は、優先順位
によって検出データと目視データとを比較し、その比較
結果を出力する。

【００１７】上記構成及び動作によれば、表面及び裏面
検査部１００ａ、１００ｂからの検査データ及び欠陥部
の画像を、オペレータ支援部２００ａ、２００ｂでオペ
レータに提示し、オペレータは自分自身の目視検査結果
をも判断要素としながら、欠陥判定結果をタッチパネル
２３０ａ、２３０ｂより入力して、監視部４００が最終
的な検査結果を作成する。そのため、オペレータの目視
検査の負担を軽減でき、また検出データと目視データと
の相関性が認識できる。しかしこの方法は、自動検査と
目視検査との照合方法の１つを示唆するものではある
が、あくまで十分な調整が完成しない場合の検査装置の
不完全な性能を補完する運用方法であり、完全な自動検
査を実施するものではない。そのため、前に述べたよう
に自動検査を実現するためには非常に多くの欠陥につい
て、装置の検査結果と目視結果との照合が必要であり、
かつ装置側では繰り返し試験を行い、性能評価及び調整
を行う必要がある。しかし、その性能評価と調整には以
下のような問題点が存在する。

【００１８】（１）検査装置の出力は、センサからの原
信号の内欠陥または欠陥の候補として抽出された部分を
何らかの方法で加工した結果であり、原信号は二度と再
現されない。このため目視検査との照合をする段階で不
整合が生じても、信号を加工したどの段階に問題があっ
たかを特定できない。場合によってはセンサの原信号自
体に問題があったかもしれないが、追求不可能である。

【００１９】（２）目視では検出されたが、検査装置で
は未検出の欠陥があって、その原因を突き止めようとし
た場合、従来の方法では検査装置側には何も手がかりが
残らないので、未検出の原因を特定できない。

【００２０】（３）一度通過した製品を複数回同じ状態
で検査装置の設置された製造ライン内を通過させること
はほとんど不可能であり、そのため特に発生頻度の低い
欠陥に対する検査装置の調整は非常に困難である。

【００２１】（４）数多くの欠陥種、程度について、実
際の欠陥の十分なサンプル数を採取するには非常に多く
の手間がかかる。

【００２２】（５）目視検査、欠陥サンプルの切り出し
などに多くの人員を要する。

【００２３】（６）製造しながら目視検査を行うには、
製造ラインを減速または停止させる必要がある場合があ
り、生産性を阻害する。

【００２４】上記問題点を解決するには、従来は十分な
手間をかけて非常に多くの製品による多くの確認作業を
実施する以外に方法がなかった。しかしながら、例えば
鋼板の冷間圧延プロセスにおいては、少なくとも２０種
類の欠陥が存在し、かつ各々の欠陥はその程度により５
段階程度のグレードに分類される。すなわち、検査装置
には２０×５＝１００程度の弁別能力が要求される。ま
た、欠陥種とグレードの弁別の信頼性を向上させるため
には、例えば各欠陥種とグレード毎に１００個程度のサ
ンプルが必要となる。加えて製品の品種毎に性能確認が
必要なため、３品種を製造しているのであれば、装置の
調整に必要な欠陥サンプル数は１００×１００×３＝３
００００個に達する。

【００２５】現在の製造技術では、例えば自動車の外板
用の冷延鋼板を製造する場合、１０００ｍ乃至２０００
ｍの製品１本につき高々１０個程度の欠陥が発生するの
みである。そのため、検査装置の調整を十分にするため
の統計的母集団を得るためには３０００本以上の製品に
ついて、装置による試験的検査及び目視による確認作業
を行わなくてはならない。加えて、欠陥部分のみなら
ず、実際は欠陥のようでありながら欠陥ではない部分
が、欠陥の数倍以上存在している場合もある。検査装置
はこれらについて、欠陥ではないという判別をする必要
があるので、こうした部位のサンプルについての検査及
び目視確認も必要である。

【００２６】以上の作業は膨大であり、サンプルの母集
団が得られない場合は結局前述のような不十分な運用を
せざるを得ない。あるいは検査装置が信頼性の高い結果
を出力しはじめるのに長い時間がかかることになる。

【００２７】更に、検査装置が製造プロセスに設置され
てから調整するためには、有る程度生産性を犠牲にして
の調整作業が必要となる場合が多く、生産を優先すれ
ば、検査装置の調整には長い時間を要することとなる。

【００２８】そして、上記検査装置を自動化するための
調整方法を効率化する方法についての提案はこれまでな
されていなかった。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の表面検査装
置において、自動検査を実現するためには、非常に多く
の製品についての検査装置と目視による検査結果とを照
合して、検査装置を調整する必要があった。しかしなが
ら、調整のために必要なサンプル数は膨大であり、製品
の生産性を犠牲にするという問題があった。

【００３０】また、完全な自動検査を実現するために十
分な調整を行うのは事実上困難であり、表面検査装置は
目視検査を行う検査員の補助的役割を果たすにすぎず、
その性能を十分に発揮できないという問題があった。

【００３１】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、調整作業を効率化し、短時間で高信
頼性の自動検査を実現できる表面検査装置を提供するこ
とにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載した表面検査装置は、被検査体を製造するプロセスで
用いられ、前記被検査体の表面に発生する欠陥をセンサ
を用いて光学的に検査する表面検査装置であって、前記
センサの出力と製造条件に対応するデータとに基づい
て、欠陥の有無を検出する検出装置と、前記センサから
出力される少なくとも一部の検出データ、及び製造条件
に対応するデータを記録するデジタル方式の記録装置
と、前記記録装置に記録されたデータを再生して出力す
る再生装置とを具備し、前記再生装置で再生したデータ
を、前記検出装置における前記センサからのデータ、及
び製造条件に対応するデータに代えて入力、または別の
検出装置に入力することにより、製造時の検査状況を再
現することを特徴としている。

【００３３】また、この発明の請求項２に記載した表面
検査装置は、被検査体を製造するプロセスで用いられ、
前記被検査体の表面に発生する欠陥をセンサを用いて光
学的に検査する表面検査装置であって、前記センサの出
力と製造条件に対応するデータとに基づいて、欠陥の有
無を検出する検出装置と、複数の模擬信号が記録された
デジタル方式の記録装置と、前記記録装置に記録された
模擬信号を再生して出力する再生装置とを具備し、前記
再生装置から出力された模擬信号を、前記検出装置にお
ける前記センサからのデータ、及び製造条件に対応する
データに代えて入力することにより、製造時と同様な検
査状況を含む任意の検査状況を創成することを特徴とし
ている。

【００３４】更に、この発明の請求項３に記載した表面
検査装置は、被検査体を製造するプロセスで用いられ、
前記被検査体の表面に発生する欠陥をセンサを用いて検
査する表面検査装置であって、前記センサの出力と製造
条件に対応するデータとに基づいて、欠陥の有無を検出
する検出装置と、前記センサから出力される少なくとも
一部の検出データ、製造条件に対応するデータ、または
模擬信号を記録するデジタル方式の記録装置と、前記記
録装置に記録されたデータまたは模擬信号を再生して出
力する再生装置とを具備し、前記再生装置で再生したデ
ータまたは模擬信号と、前記センサから出力される少な
くとも一部の検出データまたは前記製造条件に対応する
データとを混合して、前記検出装置における前記センサ
からのデータ、及び製造条件に対応するデータに変えて
入力することにより、製造時と同様な検査状況を含む任
意の検査状況を創成することを特徴としている。

【００３５】請求項４に記載したように、請求項１乃至
３いずれか１項記載の表面検査装置において、前記被検
査体は、鋼板、条鋼、または鋼管であることを特徴とし
ている。

【００３６】請求項１のような表面検査装置によれば、
記録装置に過去のセンサの出力及び製造条件に対応する
データを記録し、この記録されたデータを再生装置によ
り再生することで、検出装置において過去の製造時の検
査状況を再生している。そのため、実際の製造とは無関
係に、過去の検査結果の是非を確認できる。また、検査
装置における欠陥検出の弁別ルールなどを変えてのシミ
ュレーションを行うことで、表面検査装置の評価及び調
整を効率よく行うことが出来る。よって表面検査装置の
高信頼性の自動検査を行うための調整期間を大幅に短縮
できる。

【００３７】請求項２のような表面検査装置によれば、
記録装置にセンサの出力及び製造条件に対応する模擬信
号を記録し、この記録されたデータを再生装置により再
生することで、検出装置において新たな検査状況を創成
している。そのため、実際に欠陥の発生を待たずに、様
々な欠陥種についての欠陥検出のシミュレーションを行
うことが出来る。そのため、表面検査装置の評価及び調
整を効率よく行うことが出来、表面検査装置の高信頼性
の自動検査を行うための調整期間を大幅に短縮できる。

【００３８】請求項３のような表面検査装置によれば、
記録装置にセンサの出力及び製造条件に対応する模擬信
号を記録し、この記録されたデータを再生装置により再
生し、かつ実際に測定した信号とを混合することで、検
出装置において新たな検査状況を創成している。そのた
め、請求項２と同様に実際に欠陥の発生を待たずに、様
々な欠陥種についての欠陥検出のシミュレーションを行
うことが出来る。更に実際の製造装置の動作と疑似欠陥
とを組み合わせることで、装置全体の調整を効率化でき
るため、表面検査装置の高信頼性の自動検査を行うため
の調整期間を大幅に短縮できる。

【００３９】請求項４のように、この発明は、鋼板、条
鋼、または鋼管の製造プロセスに適用できる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、
共通する部分には共通する参照符号を付す。

【００４１】この発明の一実施形態に係る表面検査装置
について図１を用いて説明する。図１は鋼板の表面検査
装置の概略図である。図示するように、表面検査装置は
大きく４つの部位に大別でき、それらは、鋼板表面を観
測するセンサ部２０、センサ部２０における観測結果と
その観測条件に基づいて鋼板表面の欠陥を検出する検出
部３０、前記観測結果及び観測条件を記録し、任意に再
生可能な記録／再生部４０、記録／再生部４０が再生す
る観測結果及び観測条件に基づいて鋼板表面を再度検査
する予備検出部５０である。

【００４２】欠陥を検出すべき鋼板１０は、ロール１１
上に戴置、搬送されており、このロール１１には鋼板１
０の搬送距離を測定するためのパルスジェネレータ１２
が設けられている。また、鋼板製造時に様々な処理を行
うための製造装置側コンピュータ１３が設けられてい
る。

【００４３】センサ部２０は、鋼板１０の表面に光を照
射する光源２１と、光源２１によって照らされた鋼板１
０上の検査線１４の位置を観測するセンサ２２とを備え
ている。光源２１は例えば光ファイバを櫛状に並べた投
光器であり、センサ２２はラインセンサカメラである。

【００４４】検出部３０は、光源２１が出力する光量信
号６０、パルスジェネレータが出力するパルスジェネレ
ータ信号６１及び製造装置コンピュータが出力する製造
信号６２等の様々な外部信号を受ける外部信号入力装置
３１、この外部信号入力装置３１を経て入力される外部
信号及びセンサ部２０が出力するセンサ信号６３から、
鋼板１０表面の欠陥を検出する検出装置３２、検出装置
３２による検出結果を表示する表示装置３３とを備えて
いる。

【００４５】また記録／再生部４０は、光源２１が出力
する光量信号６０、パルスジェネレータが出力するパル
スジェネレータ信号６１、製造装置コンピュータが出力
する製造信号６２等の様々な外部信号及びセンサ部２０
が出力するセンサ信号６３をデジタル信号へ変換する入
力信号変換器４１、これらの信号を記録、再生する記録
／再生装置４２、記録／再生装置４２を制御する制御装
置４３、記録／再生装置４２が再生するデジタル信号を
原信号の形に変換して出力する出力信号変換器４４、擬
似的な外部信号及びセンサ信号を生成するための編集用
コンピュータ４５とを備えている。なお、記録／再生装
置４２は例えば複数のチャネルを有したデジタル記録装
置である。

【００４６】更に予備検出部５０は、記録／再生部４０
の出力信号変換器４４が出力する原信号の内、再生光量
信号６０’、再生パルスジェネレータ信号６１’、再生
製造信号６２’等の再生外部信号を受ける予備外部信号
入力装置５１、この予備外部信号入力装置５１を経て入
力される再生外部信号、及び出力信号変換器４３が出力
する再生センサ信号６３’から鋼板表面の欠陥を再度検
出する、または検出部３０の検出結果を確認する予備検
出装置５２、予備検出装置５２による検出結果を表示す
る予備表示装置５３とを備えている。

【００４７】次に上記構成の表面検査装置の動作につい
て説明する。

【００４８】まず、鋼板１０がロール１１上に戴置、搬
送される。センサ部２０の光源２１は鋼板１０の検査線
１４に光を照射し、その位置をセンサ２２が観測する。
このセンサ２２で得られたセンサ信号６３は、検出部３
０の検出装置３２へ送られる。また、光源２１の光量レ
ベルを示す光量信号６０、鋼板１０の搬送距離を知るた
めのパルスジェネレータ信号６１、及び鋼板製造に必要
な製造装置側コンピュータ１３からの製造信号６２等の
外部信号が、検出部３０の外部信号入力装置３１を介し
て検出装置３２へ送られる。検出装置３２ではこれらの
信号から、鋼板１０の欠陥の検出処理が行われる。

【００４９】同時に、センサ信号６３、及び光量信号６
０、パルスジェネレータ信号６１、製造信号６２等の外
部信号は記録／再生部４０へも送られる。これらの信号
はまず入力信号変換器４１へ入力される。入力信号変換
器４１は、例えばセンサ信号６３はアナログ信号、パル
スジェネレータ信号６１はデジタル信号、光量信号６０
はリレー接点信号といったようにそれぞれ異なる仕様の
信号を、全てデジタル信号に変換する。こうしてデジタ
ル信号化された各信号は記録／再生装置４２に記録され
る。このように、実際の検査において検出部３０の検出
装置３２に入力される全ての信号が、記録／再生装置４
２に所定の時間分記録される。

【００５０】記録の終了後、記録／再生装置４２は記録
を再生して予備検出部５０へ送出する。記録／再生装置
４２が再生した各デジタル信号は、まず出力信号変換器
４４で各々の原信号と同様の仕様の信号に変換される。
それらの信号は、実際の検査の際と同様に、再生光量信
号６０’、再生パルスジェネレータ信号６１’、及び再
生製造信号６２’は予備外部信号入力装置５１を介して
予備検出装置５２へ入力され、再生センサ信号６３’は
直接予備検査装置５２へ入力される。予備検出装置５２
では、これらの信号に基づいて当該信号に相当する鋼板
の欠陥検査を行う。

【００５１】上記表面検査装置における記録／再生装置
４２を制御装置４３で操作することで、以下の作業が可
能となる。

【００５２】（１）任意の検査箇所の記録データを再生
することで、当該検査状態の再現が可能であり、予備表
示装置で欠陥部分の画像を目視しながら、検出部の検出
装置の検査結果とを照合する。

【００５３】（２）予備検査装置内では例えばセンサ信
号を２値化するなどの処理が行われるが、２値化のしき
い値を変えるなど、検出条件を自由に変えて、繰り返し
再現試験をする。

【００５４】（３）編集用コンピュータ４５を用いて、
記録されたセンサ信号を加工するか、または新たに作成
して、仮想的な欠陥信号を再生することで、実際にはサ
ンプルを集め難い欠陥に対する検出シミュレートをおこ
なう。

【００５５】（４）編集用コンピュータ４５を用いて、
記録された外部信号を加工するか、または新たに作成し
て、様々な検査状況のシミュレートを行う。

【００５６】上記のような装置及び方法によれば、実際
の鋼板１０の表面の欠陥検出処理に必要な全ての信号
を、記録／再生装置４２にて記録している。そしてその
記録を再生して予備検出装置５２へ出力している。その
ため、（１）、（２）に記載したように、検査装置本体
とは無関係に予備検出装置５２を用いて、表面検査装置
の性能の評価と調整を進めることが出来る。また、現在
の調整で、表面検査装置が見過ごした欠陥があっても、
原信号を再生することで再調整が可能となる。更に、製
造を阻害することなく欠陥サンプルの信号を次々に収集
可能であり、加えて、（３）、（４）に記載したよう
に、疑似信号を用いて実際には発生し難い欠陥に対する
シミュレーションを行うことで、実際の欠陥の発生を待
つことなく調整を進められる。また、所望の製造条件に
おけるシミュレーションを行うことで、製造装置全体を
実際にその条件に変更することを必要としない。そし
て、予備検出部５０で得られた調整の結果は、例えば図
示しないネットワークを通じて、直ちに実際の検出部の
設定に反映させることが可能である。よって、従来は膨
大な手間と時間を要した表面検査装置の性能評価と調整
の大幅な効率化を図ることが出来、時間の短縮を図るこ
とが出来る。

【００５７】次に、上記実施形態に係る表面検査装置の
第１の応用例として、図１の表面検査装置を、鋼板の途
切れることのない冷間圧延プロセスに適用場合について
説明する。

【００５８】すなわち、図示しないランプの光をバンド
ルファイバーに入射し、ファイバーを鋼板１０の幅方向
に並べた構造の光源２１によって、シート状に鋼板１０
の表面の検査線１４を照らす。センサ２２には４０９６
画素子のラインセンサカメラを用いている。このセンサ
２２の出力は検査線１４の１次元イメージをアナログ信
号として、検出部３０の検出装置３２へ送られる。ま
た、パルスジェネレータ１２から送られるパルスジェネ
レータ信号６１等の種々の外部信号は、外部信号入力装
置３１を介して検出装置３２へ入力される。そして、検
出装置３２はこれらの信号から画像を構成し、現段階に
おける感度及び欠陥の弁別ルールに基づいて、鋼板１０
の欠陥を検出する。オペレータは当該検出結果を表示装
置３３により知ることが出来る。

【００５９】しかし、現段階における表面検出装置の感
度及び弁別ルールは未完成であるため、当該検出結果が
適当か否かを確認する必要がある。一方で、冷間圧延プ
ロセスでは、製造ラインにおいて製品が途切れることが
ない。そのため、検出結果の確認のために検出装置３２
の検出動作を停止させることは、鋼板１０の品質検査に
重大な影響を及ぼす。そのため、出来るだけ製造に影響
を及ぼさないように検査装置の調整を進めて、より信頼
性を上げなければならない。

【００６０】そこで、鋼板１０の製造装置及び検出部３
０により行われている、現在製造中の鋼板についての欠
陥検出処理とは無関係に、記録／再生部４０及び予備検
出装置５０を用いて本表面検査装置の評価及び調整を行
う。

【００６１】センサ信号６３及び種々の外部信号は、検
出部３０のみならず、当該信号をデジタル信号に変換す
る記録／再生部４０の入力信号変換器４１を介して、記
録／再生装置４２に記録される。ここで、例えば鋼板１
０の幅は最大２０００ｍｍ、搬送速度は毎分０乃至２０
０ｍである。流れ方向分解能は２ｍｍであり、センサ２
２の輝度分解能は２５６階調である。従って、１０００
ｍｍあたり２Ｍｂｙｔｅｓ（＝４０９６画素×５００ラ
イン×１ｂｙｔｅ）、１０００ｍの製品につき２Ｇｂｙ
ｔｅｓのセンサ信号６３が記録／再生装置４２に記録さ
れる。記録／再生装置４２は他に、パルスジェネレータ
１２等からの外部信号も同期的にデジタル記録する。

【００６２】そして、記録／再生装置４２に記録された
信号を、出力信号変換器４４を介して予備検出部５０へ
出力する。オペレータは、これらの信号に基づいて予備
検出装置５２が構成した鋼板１０の表面の画像を予備表
示装置５３により見ることが出来る。そして、検出装置
３２の検出結果が適当であったかどうかを確認出来る。
更に、予備検出装置５２の感度及び弁別ルールを様々に
変えて欠陥検出のシミュレーションを行うことで、表面
検査装置の調整を行う。また、記録／再生装置４２に
は、実際のセンサ信号６３及び種々の外部信号だけでな
く、編集用コンピュータ４５により作成された、擬似的
な欠陥を表す欠陥信号を制御装置４３を介して記録出来
る。そのため、発生頻度の少ない欠陥種については、こ
の疑似欠陥信号を用いたシミュレーションを行うこと
で、欠陥検出のための弁別ルールを容易に確立出来る。
この予備検出部５０による調整は、鋼板１０の製造プロ
セス及び検出部３０とは無関係に行われている。すなわ
ち、予備検出部５０による調整が行われている間も、鋼
板１０の製造は行われており、該鋼板１０の表面の欠陥
検出も検出部３０によって行われており、上記調整によ
り鋼板１０の製造が妨げられることはない。

【００６３】以上のような表面検査装置の調整方法を、
同様な検査装置を従来の方法で調整した場合と比較し
て、表１に示すような調整作業の効率化効果が得られ
た。

【００６４】

【表１】

【００６５】表１は、表１右端の検出率を得るために要
した各種の手間をまとめたものである。例えば、従来方
法で欠陥の検出率７０％を得るためには、総調整期間に
１０ヶ月を要した。一方、本実施形態による装置と方法
では、検査装置による自動検査実用化の目安である検出
率９５％を得た上で、総調整期間は２ヶ月で済んだ。調
整期間の短縮に成功した要因は、表１の「コイル数」、
「実欠陥数」、及び「疑似欠陥数」の相違である。従来
方法では実欠陥サンプルの収集にも手間がかかるが、そ
れ以上に試験にも手間がかかる。なぜなら試験は製造を
停止してセンサ２２の下部にサンプルをおいて実施する
必要があるからである。センサ２２を製造ラインの横に
引き出せるような工夫をしてある場合でも、手間は同様
である。疑似欠陥による試験も、例えば鋼板１０にヤス
リで欠陥らしく加工した疑似欠陥サンプルを数多く用意
する必要がある。一方で本発明の装置と方法では、実欠
陥の信号と、例えばそれらをパソコンの一般的な画像編
集用のソフトウェアにて加工した疑似欠陥信号とを用い
て繰り返し試験することで、従来方法より大幅に少ない
手間で、かつ短時間に調整を進めることが出来る。

【００６６】表１における疑似欠陥数の差は、製造で発
生が予想される欠陥に対する検査装置の信頼性評価に大
きく影響し、結果として本発明による方法では高い検出
率を得ることが出来る。

【００６７】また、欠陥のあった製品を再度通過させて
検査装置の性能を確認する作業や、目視のために製造プ
ロセスを減速するなどの製造阻害も激減させることが出
来た。加えて、顧客の使用段階において、過去の調整状
態で見逃した欠陥があったことが判明しても、該当記録
を再生して、最適な検査条件に再設定することが出来、
以降の欠陥流出をくい止めることが出来る。このような
状況には、従来方法では全く対応不可能であった。これ
は、欠陥検出に必要な信号の全てを記録／再生装置４２
に記録し、この記録を再生することで、予備表示装置５
３に当該信号に相当する鋼板１０の表面の画像を得るこ
とが出来、あたかも過去に検出を行った鋼板を再度通過
させているのと同様の状況を再現できるからである。

【００６８】次に、表面検査装置の第２の応用例とし
て、熱間圧延プロセスに適用した場合について、図２を
用いて説明する。

【００６９】図２は鋼板の熱間圧延プロセスにおける表
面検査装置の概念図である。熱間圧延プロセスは、冷間
圧延プロセスと異なり、一般に数百ｍ乃至数ｋｍ毎に製
品が途切れて圧延される。このようなプロセスでは、鋼
板が通過していない時間は表面検査装置は稼働していな
い。そこで、表面検査装置の調整にそれ自身を用いてい
る。そのため、熱間圧延プロセスにおける表面検査装置
の構成は、図２に示すように、第１の応用例で説明した
冷間圧延プロセスで用いた予備検出部５０を必要としな
い。その他の構成は第１の応用例と同様であるため、説
明を省略する。

【００７０】表面検査装置は、鋼板１０の通過中はセン
サ信号６３及びパルスジェネレータ信号６１等の外部信
号を受けて、検出装置３２で鋼板１０の表面の欠陥検出
を行うと同時に、当該信号を記録／再生装置４２に記録
する。

【００７１】次に、一製品が通過し、鋼板１０が途切れ
ている間の様子を図３に示す。鋼板１０のない時間は、
センサ信号６３及び外部信号は検出部３０及び記録／再
生部４０へは入力されない。そのかわり、鋼板１０が通
過している際に記録された記録／再生装置４２からの各
々の再生信号、または編集用コンピュータ４５で作成し
た疑似欠陥信号等が検出部３０へ入力される。そしてオ
ペレータは検出部３０において、第１の応用例で説明し
たように、欠陥検出の確認及び調整を進める。

【００７２】熱間圧延プロセスでは、図示しない鋼板の
巻き取り装置付近に目視検査場所があり、例えば圧延ロ
ールの異常が鋼板に転写して発生する周期性の欠陥につ
いての情報等が、当該鋼板の通過後数分以内に得られ
る。もし検出装置３２がその欠陥を検出していなかった
り、あるいは過剰なグレードで検出していた場合、至近
の鋼板のない時間に当該鋼板の記録を再生して確認作業
を行う。こうして熱間圧延プロセスでも検査装置の性能
評価と調整を効率的に行うことが出来る。

【００７３】鋼板の熱間圧延プロセスでは、スケールと
呼ばれる酸化物の層が鋼板の表面に急速に成長するた
め、圧延プロセス直後に検査した結果と、鋼板が冷えて
スケールが成長しきった状態での目視検査の結果とでは
整合が取りにくい。すなわち、冷えて表面の状態がプロ
セス中とは大きく異なった切り出しサンプルによる調整
はほとんど意味がないので、検査時の信号を再生可能な
本システムは有効性が特に高いということができる。ま
た、品種毎に専用化が進んでいる冷間と異なり、材料の
品種や厚みが多様であり、検査条件も多様となる。ま
た、鋼板の表面温度なども検査条件の重要な項目である
ので、本発明の装置構成にて、温度条件に依存した２値
化しきい値のシミュレート等が可能となり、調整作業が
効率化出来る。

【００７４】次に、表面検査装置の第３の応用例を図４
を用いて説明する。図４は、実際の製造装置からの信号
と、記録／再生装置からの信号とを混合して使用してい
るものである。

【００７５】製造装置からの信号には、何らかの通信回
線を通じての鋼板製造番号、ロールの回転数を拾うパル
スジェネレータ信号、鋼板と次の鋼板とを接合している
溶接点部分のトラッキング信号、切断機からの信号など
があり、多種多様である。本発明の装置では、疑似欠陥
信号に限らず、製造装置からのこうした信号に対するシ
ミュレーションも可能であるが、検査装置の動作検証に
は、製造装置からの信号は実信号を取り入れたほうが手
間が省ける場合が多い。

【００７６】図４はその応用例であり、鋼板製造の最終
工程に近い、鋼板切断装置付近に表面検査装置を設置し
ており、図示するように、鋼板１０の切断機１５の手前
の位置に、表面検査装置のセンサ部２０が設けられてい
る。装置の仕様は第２の応用例に示したものとほぼ同様
であるが、２台のセンサ２２、２２’を用いて板幅方向
の分解能を向上させている。センサ２２、２２’は、例
えば４０９６画素のラインセンサカメラである。この２
台のセンサ２２、２２’の出力のうち、センサ２２から
のセンサ信号６３は鋼板１０の表面の実欠陥データとし
て検出部３０の検出装置３２へ入力される。しかし、も
う一方のセンサ２２’から出力されるセンサ信号６５
は、外部信号入力装置３１を介して検出装置３２へ入力
される。すなわち、センサ２２’のセンサ信号６５は鋼
板１０の実欠陥データとしては使用せず、外部信号とし
て使用する。検出装置３２へはセンサ２２から鋼板１０
の検査線１４における半分のデータ量しか入力されない
ため、残りの半分のデータとしては、記録／再生部４０
からの疑似欠陥信号６３’が入力される。上記のよう
に、一方のセンサ信号６３のみを実欠陥データとして検
出装置３２へ入力し、他方のセンサ信号６５を外部信号
として扱う理由は、カメラは鋼板１０の表面の平均明る
さをも検知し、図示しない回線にて表面検査装置が光源
２１の明るさの制御を行っており、この機能を実際に動
作させるためである。

【００７７】また、製造装置からの信号には、パルスジ
ェネレータ信号６１、切断機信号６４、及び製造装置側
コンピュータからの製造番号や検査条件の設定値などの
信号６２がある。これら外部信号は製造条件などによっ
て様々にタイミングと順序が変わるので、表面検査装置
全体の調整には早い段階で図の如く実際の信号を取り入
れた方が不具合の発見と修正がより早く行える。

【００７８】特に、鋼板の切断機１５付近では、鋼板の
不要部分のカット長さが製品ごとに変動するため、製品
と次の製品との区切りについての取り扱いが複雑であ
る。表面検査の結果をカット前後のどちらの製品に組み
込むのか、あるいは欠陥部分のみをカットしてしまうの
かによって、検査装置が最終的に出力する欠陥情報を変
えねばならないからである。更に、欠陥が大きく、カッ
ト前後の両製品にまたがってしまう場合は、表面検査装
置が鋼板の搬送速度を減速させる信号を出力したり、欠
陥検出結果を鋼板のカット分だけ削除したりといった複
雑な処理が必要であり、欠陥検出結果の取り扱いも難し
い。

【００７９】このように、製造装置と直結した、全体と
しての動作確認は、実際の欠陥を待っていてもなかなか
実施できない。そこで２台のセンサからのセンサ信号の
うちの１つについては記録／再生装置からの疑似欠陥信
号に置き換え、切断機付近での動作確認を実施すること
で、実際の欠陥発生を待つことなく短期間で動作の確認
と不具合の修正を完了出来る。

【００８０】上記のように、表面検査装置に記録／再生
部を設け、この記録／再生部に過去の観測データまたは
疑似データを記録させ、該データを再生することによ
り、過去、または擬似的な観測状況を再生、または創成
することができる。この観測状況を用いて欠陥検出のた
めの表面検査装置の感度及び弁別ルールの調整を行うこ
とで、自動検査のための調整作業を効率化でき、短時間
で自動検査を実現できる。

【００８１】なお、本実施形態においては、センサ信号
と検査装置に必要な他の外部信号とを記録／再生する装
置を有し、記録した信号を任意に再生可能であることが
重要であり、センサ部３０にはどの様な構成を用いても
良い。しかしながら、記録／再生装置４２は任意データ
の再生、加工、新たな記録という作業を効率的に行うた
め、デジタル方式であることが必須である。更に、装置
構成においては、予備検出部５０に全く別な検査装置を
用意しても良い。このような構成では、例えば既存の検
査装置を生かしたまま、新規に開発を進めている装置の
性能確認も容易である。もちろん、記録／再生装置と媒
体を別途用意すれば、予備検出部が現在の検査装置と直
結している必要はなく、全く別な場所で記録を再生し、
調整を行っても良い。また、本実施形態にでは鋼板の製
造プロセスを例に挙げて説明したが、鋼板に限らず条
鋼、鋼管などの製造プロセスにも適用できるのは言うま
でもなく、勿論、金属材料の製造プロセスにのみ限定さ
れるものでもなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で
適宜変形して実施することが出来る。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高信頼性の自動検査を実現するための調整作業を効
率化し、短時間で確実に作動できる表面検査装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態及びその第１の応用例に
係る表面検査装置について説明するためのもので、表面
検査装置の概念図。

【図２】この発明の一実施形態の第２の応用例に係る表
面検査装置について説明するためのもので、熱間圧延プ
ロセスにおいて、鋼板通過中の表面検査装置の概念図。

【図３】この発明の一実施形態の第２の応用例に係る表
面検査装置について説明するためのもので、熱間圧延プ
ロセスにおいて、鋼板非通過中の表面検査装置の概念
図。

【図４】この発明の一実施形態の第３の応用例に係る表
面検査装置について説明するためのもので、鋼板切断機
付近の表面検査装置の概念図。

【図５】従来の表面検査装置について説明するためのも
ので、表面検査装置の機能ブロック図。

【符号の説明】

１０…鋼板 １１…ローラ １２…パルスジェネレータ １３…製造装置側コンピュータ １４…検査線 １５…切断機 ２０…センサ部 ２１…光源 ２２、２２’…センサ ３０…検出部 ３１…外部信号入力装置 ３２…検出装置 ３３…表示装置 ４０…記録／再生部 ４１…入力信号変換器 ４２…記録／再生装置 ４３…制御装置 ４４…出力信号変換器 ４５…編集用コンピュータ ５０…予備検出部 ５１…予備外部信号入力装置 ５２…予備検出装置 ５３…予備表示装置 ６０、６０’…光量信号 ６１、６１’…パルスジェネレータ信号 ６２、６２’…製造信号 ６３、６３’、６５…センサ信号 ６４…切断機信号 １００ａ、１００ｂ…検査部 ２００ａ、２００ｂ…オペレータ支援部 ２１０ａ、２１０ｂ…支援部コントローラ ２２０ａ、２２０ｂ、４３０…ＣＲＴ ２３０ａ、２３０ｂ…タッチパネル ３００…制御部 ３１０ａ、３１０ｂ…検出部 ３２０ａ、３２０ｂ…長さ判別部 ３３０…検出コントロール部 ３４０…入力コントロール部 ４００…監視部 ４１０…監視部コントローラ ４２０…検査表印字部 ４４０…キーボード ５００…被検査物 ６００…ＬＡＮケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陶山 恒夫 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 AA44 AB07 CA03 CA11 CB01 DA13 EA11 EA12 EA14 EB01 EC02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体を製造するプロセスで用いら
   れ、前記被検査体の表面に発生する欠陥をセンサを用い
   て光学的に検査する表面検査装置であって、 前記センサの出力と製造条件に対応するデータとに基づ
   いて、欠陥の有無を検出する検出装置と、 前記センサから出力される少なくとも一部の検出デー
   タ、及び製造条件に対応するデータを記録するデジタル
   方式の記録装置と、 前記記録装置に記録されたデータを再生して出力する再
   生装置と を具備し、 前記再生装置で再生したデータを、前記検出装置におけ
   る前記センサからのデータ、及び製造条件に対応するデ
   ータに代えて入力、または別の検出装置に入力すること
   により、製造時の検査状況を再現することを特徴とする
   表面検査装置。
2. 【請求項２】 被検査体を製造するプロセスで用いら
   れ、前記被検査体の表面に発生する欠陥をセンサを用い
   て光学的に検査する表面検査装置であって、 前記センサの出力と製造条件に対応するデータとに基づ
   いて、欠陥の有無を検出する検出装置と、 複数の模擬信号が記録されたデジタル方式の記録装置
   と、 前記記録装置に記録された模擬信号を再生して出力する
   再生装置と を具備し、 前記再生装置から出力された模擬信号を、前記検出装置
   における前記センサからのデータ、及び製造条件に対応
   するデータに代えて入力することにより、製造時と同様
   な検査状況を含む任意の検査状況を創成することを特徴
   とする表面検査装置。
3. 【請求項３】 被検査体を製造するプロセスで用いら
   れ、前記被検査体の表面に発生する欠陥をセンサを用い
   て検査する表面検査装置であって、 前記センサの出力と製造条件に対応するデータとに基づ
   いて、欠陥の有無を検出する検出装置と、 前記センサから出力される少なくとも一部の検出デー
   タ、製造条件に対応するデータ、または模擬信号を記録
   するデジタル方式の記録装置と、 前記記録装置に記録されたデータまたは模擬信号を再生
   して出力する再生装置とを具備し、 前記再生装置で再生したデータまたは模擬信号と、前記
   センサから出力される少なくとも一部の検出データまた
   は前記製造条件に対応するデータとを混合して、前記検
   出装置における前記センサからのデータ、及び製造条件
   に対応するデータに変えて入力することにより、製造時
   と同様な検査状況を含む任意の検査状況を創成すること
   を特徴とする表面検査装置。
4. 【請求項４】 前記被検査体は、鋼板、条鋼、または鋼
   管であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項
   記載の表面検査装置。