JP2004132800A

JP2004132800A - 帯状体の表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2004132800A
Application number: JP2002296935A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Konno; 今野　雄介
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】時間遅延積分型ビデオカメラを用いた表面欠陥検査装置において、低い光強度の光源により任意の撮像角度で帯状体面を撮像し、表面欠陥を検出することができる帯状体の表面欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】帯状体の表面欠陥検査装置は、移動する帯状体１の表面に帯状体１を横切る線状光１２を照射する照明装置１０と、帯状体面で反射された線状光１２の反射像を撮像する時間遅延積分型ビデオカメラ２０とを備えている。前記線状光１２の幅は前記ビデオカメラ２０の受光面幅より狭く、前記ビデオカメラ２０の画素列のシフト速度が帯状体１の移動速度に対し無関係な一定速度に調整されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属、プラスチックその他材料からなる帯状体を移動しながら表面欠陥を光学的に検出する帯状体の表面欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板などの帯状体について、表面の疵、汚れ、色調などの表面欠陥検査が行なわれている。これらの表面欠陥の検査では、帯状体をこれの長手方向に送りながら帯状体面を照明し、帯状体面で反射された照明光の反射像をビデオカメラで撮像して帯状体からの反射像の形状、色調、反射光の光量分布などにより表面欠陥を検出している。
【０００３】
従来、表面欠陥検査方法の一つとして、幅が１０〜１００ｍｍ程度の帯状光で帯状体面を照射し、帯状体面で反射された帯状光の反射像をＣＣＤラインセンサ、ＣＭОＳラインセンサなどを備えたビデオカメラ（以下、ラインカメラという）で撮像していた。光源として、例えば直管形蛍光灯や白熱灯と帯状光ファイバ束との組合せなどが用いられている。しかし、上記ラインセンサは露光時間が短いため、欠陥検出に必要な光量を得るには高強度の照明が必要であった。照明の幅をラインカメラの撮像分解能（通常１ｍｍ以下）程度に狭くすれば、照明の強度は大幅に低減できるが、帯状体表面の凹凸やうねりにより、照明の照射位置とラインカメラの視点とが容易にずれるため、実際には照明の幅を狭くするのは難しい。
【０００４】
ところで、光源の強度が低い、または微弱な反射光しか得られない場合、高感度ラインカメラとして用いられている時間遅延積分型ビデオカメラ（以下、ＴＤＩカメラという）を利用することが考えられる。ＴＤＩカメラのセンサ（以下、ＴＤＩセンサという）は受光部が並列する複数の１次元画素列からなり、１つの画素列から隣りの次の画素列に画像信号を一定周期で転送、蓄積する時間遅延積分機能をもっている。このために、画素列の並列方向（積分方向）へのシフト速度を帯状体の移動速度に同期させると、光強度の高い画像信号が得られる。しかし、ＴＤＩセンサには微小な漏れ電流があり、電荷蓄積時間が限られるので、画素列のシフト周期はある周期（例えば、３．５ｋＨｚ）以上でなければならない。帯状体の移動速度が遅い（例えば、画素長さ１ｍｍの場合、３．５ｍ／ｓｅｃ以下）場合、シフト速度を帯状体の移動速度と同期させることができない。この結果、移動速度の遅い帯状体については検査することができない。また、欠陥検出条件によっては、撮像光学系の光軸を帯状体面に対し傾斜するようにしてカメラを配置する必要があるが、ＴＤＩカメラは傾けると画像がボケて表面欠陥の検出精度が落ちるという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、時間遅延積分型ビデオカメラを用いた表面欠陥検査装置において、低い光強度の光源により任意の撮像角度で帯状体面を撮像し、表面欠陥を検出することができる帯状体の表面欠陥検査装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の帯状体の表面欠陥検査装置は、移動する帯状体の表面に帯状体を横切る線状光を照射する照明装置と、帯状体面で反射された線状光の反射像を撮像する時間遅延積分型ビデオカメラとを備えている。前記線状光の幅が前記ビデオカメラの受光面幅より狭く、かつ前記ビデオカメラのシフト速度が帯状体の移動速度と無関係に一定である。
【０００７】
上記表面欠陥検査装置は、通常のラインカメラを使用した場合に比べて幅の細い線状光を照射するため、低強度の光源を用いることができる。また、帯状体の凹凸やうねりにより照射位置がずれた場合でもＴＤＩセンサの受光面の幅は線状光の幅より大きいため、撮像に影響を及ぼさない。また、通常の時間遅延積分型ビデオカメラの使用法と比較しても、照明幅が狭いため、カメラの傾きによるボケは少なく、なおかつ画素列のシフト速度は一定であるため、移動速度の遅い帯状体であっても、表面欠陥を検査することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の１実施の形態を示しており、帯状体の表面欠陥検査装置の構成概略図である。
【０００９】
表面欠陥検査装置は主として、照明装置１０、ＴＤＩカメラ２０および画像処理装置３０とからなっている。
【００１０】
照明装置１０は、帯状体１を幅方向Ｃいっぱいに横切る線状光１２を帯状体面に照射する。線状光１２の幅はＴＤＩセンサの１画素に相当する太さの０．３ｍｍ程度である。線状光の幅が１画素の場合、照射部分でのパワー密度、すなわち照度（単位ルクス）は、通常のラインカメラと同程度必要であるが、照射面積は狭いので、パワー密度の積分値である光源の強度は小さくなる。照明装置１０として、市販の線状レーザ光照明装置、白熱灯、蛍光灯などと帯状光ファイバ束との組合せなどが用いられる。
【００１１】
ＴＤＩカメラ２０は、照明装置１０に対向する位置にあって、画素列が帯状体１の幅方向Ｃに沿うように配置されている。撮像光学系の光軸は、帯状体面に対し傾斜している。傾斜角度は検査条件により決定される。傾斜角度は、９０゜つまり光軸が帯状体面に垂直であってもよい。ＴＤＩセンサは、例えば帯状体１の長手方向Ｌに９６画素、幅方向に１０２４画素で構成されている。１画素の大きさは、例えば帯状体面において０．３ｍｍ　×０．３ｍｍである。ＴＤＩカメラ２０の視野２２の幅は２８．８ｍｍ程度であり、帯状体の凹凸やうねりによる線状光照射位置の移動量がこの幅に収まっておればよい。
【００１２】
画像処理装置３０は入力側にＴＤＩカメラ２０が、出力側にモニタ３５がそれぞれ接続されている。
【００１３】
帯状体１は、搬送ローラ（図示しない）などで帯状体１の長手方向Ｌに一定速度で移動される。
【００１４】
以上のように構成された装置において、ＴＤＩセンサの画素列の並列方向（積分方向）のシフト速度は、帯状体１の移動速度と無関係の一定速度、例えば最高速度に等しく調整する。帯状体１の移動速度は、例えば帯状体搬送用ローラに設けたパルスジェネレータ（いずれも図示しない）からのパルス信号により計測する。
【００１５】
帯状体１をこれの長手方向に移動させながら、照明装置１０で帯状体表面を線状光１２で照明する。帯状体１はこれの長手方向Ｌに移動しているので、線状光１２により帯状体全面を走査することになる。ＴＤＩカメラは、帯状体面で反射された線状光１２の反射像を撮像する。この実施の形態においては線状光の幅は１画素であるので、通常のラインカメラで撮像したと同様の画像が得られる。一般に、線状光の幅をＮ画素分とした場合には、照度を１画素の場合と同じに保ち、シフト速度をＮ倍にしたのち、Ｎラインに１回だけ画像信号を取り込むようにすれば、長手方向画素の大きさがＮ倍になったと同様な画像が得られる。線状光の幅が１画素より太い場合でかつカメラ光軸が垂直に対し傾いている場合は、帯状体の幅方向のボケは発生するが、レンズの画角を小さくすることでＮ画素程度以下にすることが実用上可能である。
【００１６】
ＴＤＩカメラ２０からの画像信号は、画像処理装置３０に入力される。画像処理装置３０は、必要に応じて画質改善、画像解析、画像生成などの処理を行なう。画像処理により得られた画像情報に基づき、帯状体の凹凸、われ、汚れなどによる光量変化、または色調の変化などにより表面欠陥を検出する。モニタ３５は、撮像画像、または撮影画像とともに欠陥の種類、大きさ、位置などのデータを表示する。なお、表面欠陥の帯状体長手方向Ｌの位置は、上記パルスジェネレータからのパルス信号により求める。
【００１７】
この発明は、上記実施の態様に限られるものではない。例えば、ＴＤＩカメラ２０を線状光の帯状体面上の入射点の真上に位置し、カメラの光軸が帯状体面に垂直となるように配置してもよい。また、ＴＤＩカメラ２０で撮像した画像を画像処理することなく、モニタ３５に直接表示してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
この発明では、細い線状光を用いるので、照明の照射面積が狭くなり低強度の光源を用いることができる。時間遅延積分型ビデオカメラを用いるので帯状体の凹凸やうねりがある場合でも反射像を撮像することができる。また、任意の撮像角度で撮像しても通常の時間遅延積分型カメラの使用法に比べてボケの少ない画像を得ることができ、表面欠陥の種類、形状などに応じて撮像角度を変えることにより、種々の表面欠陥を検査することが可能である。さらに、画素列のシフト速度を帯状体の移動速度に同期させないので、帯状体の移動速度の遅くなった場合でも、表面欠陥を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１実施の形態を示しており、帯状体の表面欠陥検査装置の構成概略図である。
【符号の説明】
１　帯状体　　　　　　　　　　　１０　照明装置
１２　線状光　　　　　　　　　　　２０　ＴＤＩカメラ
２２　ＴＤＩカメラ視野　　　　　　３０　画像処理装置
３５　モニタ
Ｌ　帯状体長手方向　　　　　　　　Ｃ　帯状体幅方向

Claims

移動する帯状体の表面に帯状体を横切る線状光を照射する照明装置と、帯状体面で反射された線状光の反射像を撮像する時間遅延積分型ビデオカメラとを備えた帯状体の表面欠陥検査装置において、前記線状光の幅が前記ビデオカメラの受光面幅より狭く、かつ前記ビデオカメラのシフト速度が帯状体の移動速度と無関係に一定速度であることを特徴とする帯状体の表面欠陥検査装置。