JP2004132801A - 帯状体の表面欠陥検査装置 - Google Patents

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であって、任意の角度で撮像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を横切る棒状照明光Ｉを照射する照射装置１０と、帯状体面で反射した照明光Ｉの反射像を帯状体１の移動速度に画素列のシフト速度が同期して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。前記ビデオカメラ２０はセンサ２２の光軸２４が帯状体面に対し垂直となるように配置されており、ビデオカメラ２０の撮像レンズが帯状体１の長手方向Ｌに光軸２８がシフト可能なシフトレンズ２６からなっている。検査条件または照明光の反射角に応じてシフトレンズ２６のシフト量δを調整することにより、任意の角度で撮像してもボケのない鮮鋭な画像を得ることができる。
【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、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】
光源の輝度が低い、あるいは微弱な反射光しか得られない場合、ビデオカメラに時間遅延積分型ビデオカメラ（以下、ＴＤＩカメラという）を用いることが行なわれている。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）のシフト速度を反射像つまり帯状体の移動速度に一致させると、光強度の高い画像信号が得られ、ＴＤＩカメラは高感度ラインカメラとして機能する。
【０００４】
ＴＤＩカメラ２０を帯状体１の表面欠陥検査に用いる場合、ＴＤＩカメラ２０はその構造上、図２に示すように撮像光学系の光軸が帯状体面に垂直になるように配置する必要がある。塗装面や金属面の検査のように対象が鏡面性を有する場合、正反射と乱反射との双方で検査すると有用な場合が多い。例えば、鋼板表面疵の検査では、ＴＤＩカメラ２０を図３に示すように光軸が正反射光Ｒの方向に一致するように配置する。しかし、光軸を傾けると、帯状体長手方向（積分方向）に平行に延びる直線は、ＴＤＩセンサの素子面に図４に示すように積分方向に対し斜めの線５として写る。この結果、画像信号を積分すると画像がボケて、表面欠陥の検出精度が落ちる。このために、ＴＤＩカメラを表面欠陥検査に用いる場合、任意の角度で撮像できないという問題がある。
【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、任意の角度で撮像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棒状照明光を照射する照射装置と、帯状体面で反射した照明光の反射像を帯状体の移動速度に画素列のシフト速度が同期して撮像する時間遅延積分型ビデオカメラとを備えている。前記ビデオカメラはセンサの光軸が帯状体面に対し垂直となるように配置されており、ビデオカメラの撮像レンズが帯状体の長手方向に光軸がシフト可能なシフトレンズからなっている。
【０００７】
上記帯状体の表面欠陥検査装置において、検査条件または照明光の反射角に応じてシフトレンズのシフト量を調整する。これにより、任意の角度で撮像してもボケのない鮮鋭な画像を得ることができる。
【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。照明装置１０は、帯状体１の幅方向に延びる直管形蛍光灯を光源１２としている。ＴＤＩカメラ２０は、ＴＤＩセンサ２２の光軸２４が帯状体１の表面に対し垂直となる姿勢で、正反射光Ｒを受光できる位置に配置されている。ＴＤＩセンサ２２は、例えば帯状体１の長手方向Ａ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、例えば物体の表面において０．３ｍｍ　×０．３ｍｍである。ＴＤＩカメラ２０の撮像レンズは、市販のシフトレンズ２６からなっている。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。
【００１０】
以上のように構成された装置において、ＴＤＩセンサ２２への入射光が正反射光Ｒを含むように、シフトレンズ１６のシフト量δを調整する。シフト量δがゼロの場合は、ＴＤＩセンサ２２の視点はカメラ直下の部分Ｐであるが、シフト量δを増すに従い、照明の中心位置Ｑへの視点が移動する。したがって、例えばモニタ３５の画像を見ながら、最も画面が明るくなるようにシフト量δを調整すればよい。また、帯状体１の移動速度に同期するように画素列の並列方向（積分方向）のシフト速度を調整する。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られ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。
【００１１】
帯状体１をこれの長手方向Ｌに移動させながら、蛍光灯２２で帯状体１の表面を照明する。帯状体面には、帯状体１を横切る蛍光灯２２の棒状の照明像が生じる。帯状体１はこれの長手方向に移動しているので、ＴＤＩセンサ１２の画素列で反射像を帯状体長手方向に帯状体面を走査することになる。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。
【００１２】
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、図２に示すように照明光Ｉの帯状体面上の入射点の真上、あるいは正反射光Ｒより外れた位置にＴＤＩカメラ２０を配置してもよい。照明装置１０の光源は、他の棒状光源、例えばＬＥＤを棒状に配列したものや白熱灯などの光を透明ファイバで導き棒状に配列したものであってもよい。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。
【００１３】
【発明の効果】
この発明では、検査条件または照明光の反射角に応じてシフトレンズのシフト量を調整することにより、任意の角度で撮像してもボケのない鮮鋭な画像を得ることができる。この結果、時間遅延積分型ビデオカメラを用いて、種類、形状など異なる種々の表面欠陥を高い精度で検出することができる。また、照明装置およびＴＤＩカメラ配置の自由度が高くなる。
【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。
【図２】光軸を帯状体面に垂直にしてＴＤＩカメラを配置した通常の配置を模式的に示す図面である。
【図３】光軸を正反射方向に一致させてＴＤＩカメラを配置した場合を模式的に示す図面である。
【図４】図３に示す配置のＴＤＩカメラで平行線を撮像した場合の画像を模式的に示す図面である。
【符号の説明】
１　帯状体　　　　　　　　　　　１０　照明装置
１２　光源　　　　　　　　　　　　２０　ＴＤＩカメラ
２２　ＴＤＩセンサ　　　　　　　　２４　ＴＤＩセンサの光軸
２６　シフトレンズ　　　　　　　　２８　シフトレンズの光軸
３０　画像処理装置　　　　　　　　３５　モニタ
Ｉ　照明光　　　　　　　　　　　　Ｒ　正反射光
Ｐ　シフト量がゼロの場合の視点　　Ｑ　照明光の中心
Ｌ　帯状体の長手方向　　　　　　　δ　シフトレンズのシフト量

Claims (1)

1. 移動する帯状体の表面に帯状体を横切る棒状照明光を照射する照射装置と、帯状体面で反射した照明光の反射像を帯状体の移動速度に画素列のシフト速度が同期して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、前記ビデオカメラはセンサの光軸が帯状体面に対し垂直となるように配置されており、ビデオカメラの撮像レンズが帯状体の長手方向に光軸がシフト可能なシフトレンズからなっていることを特徴とする帯状体の表面欠陥検査装置。

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