【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば薄鋼板等の微小凹凸性疵を光学的に検出する表面検査装置に関するものであり、さらに詳しくは、薄鋼板等の微小凹凸性欠陥を、その表面粗さに影響されることなく自動検出可能な表面検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄鋼板の製造プロセスにおいては、ロール疵またはチャタマークなどの凹凸性の疵が発生する場合がある。これらの疵の大きさは数ｍｍ〜数十ｍｍ程度であるが、凹凸は数μｍ程度と非常に小さいものである。この凹凸は鋼板の表面粗さと同じ程度であるため、そのままの状態で観察しても発見することができない。ところが、塗装され、表面粗さが塗料に埋められ表面が滑らかになると、明瞭に見えるようになり、外観上大きな問題となる。そのため、このような疵を出荷しないようにすることは、品質管理上重要な問題である。
【０００３】
疵の形態としては、前述のロール疵のような点状の疵、チャタマークのような鋼板の幅方向に続く線状の疵がある他、線状マーク、絞りマークのように鋼板の長手方向に続く疵もある。
【０００４】
これらの疵の発生原因を考えてみると、例えばロール疵は、ロールに付着した異物、あるいはその異物がロールに噛み込んだことによってロール自体に生じた凹凸であり、また、チャタマークは製造プロセスにおけるロールもしくは鋼板自体の振動によるものである。そのため、これらの疵が一旦発生すると、ロールを交換したりプロセスを改善したりするまで連続的に発生するため、早期に発見し対策を講じることは、歩留向上の点からも極めて重要である。
【０００５】
このような疵を見つけるために、製鉄プロセスの各検査ラインにおいては、全てのコイルについて、操業中に鋼板の走行を一度停止し、検査員が砥石がけを行った後に目視検査をしている。砥石がけを行うと、凹部に比べて凸部がより砥石にあたり、反射率が高くなるので、凹凸部の差が明確になり、目視で確認可能となる。
【０００６】
しかしながら、このような方法は、検査ラインを停止して行わなければならず、かつ、かなりの時間を要するので、作業能率を低下させるという問題があった。それに対する対策として、凹凸が数μｍ程度の微小凹凸性疵を自動検査する方法の開発が行われてきた。このような、自動表面検査装置の例としては、特開昭５８−８６４０８号公報（特許文献１）、特開平５−２５６６３０号公報（特許文献２）、特開平６−５８７４３号公報（特許文献３）、特開２０００−３１４７０７号公報（特許文献４）に開示された技術がある。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−８６４０８号公報
【特許文献２】特開平５−２５６６３０号公報
【特許文献３】特開平６−５８７４３号公報
【特許文献４】特開２０００−３１４７０７号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている技術は、鏡面を対象とした検査装置であり、表面粗さの大きい対象に適用しようとすると、疵の凹凸による収束光・発散光が、表面粗さによる拡散光に紛れてしまうため、疵を検出することができない。
【０００８】
前記特許文献２に開示されている技術は、鋼板を対象にしたものであるが、やはりステンレス鋼板等のように鏡面性の高い対象でなければ有効でない。また、照明光と垂直の向きの凹凸欠陥に対しては有効であるが、平行の向きの凹凸欠陥は十分な検出能が得られないという問題がある。
【０００９】
また、前記特許文献３に開示されている技術は、研磨する前の表面の粗いウエハを対象としているが、全体光量により疵の有無を判定しているため、疵による明確な信号は検出できない。よって、検出精度が低いという問題がある。
【００１０】
さらに、前記特許文献４に開示されている技術は、光の照射方向を被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向にすることにより、点状欠陥、被検査体の長手方向に長い欠陥、被検査体の幅方向に長い欠陥を検出するものである。またこの技術は、照明光の波長に対する入射角の余弦の値の比が、被検査面の表面粗さから決定される所定の値以下となるようにすることにより、表面粗さと同等の深さの微小凹凸性疵を検出するものである。しかしながら、被検査全体の形状（例えば、フラットな形状、半径Ｒのロールに巻き付いた形状）や、被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向をどのように選べば、所定の疵が検出できるようになるか、あるいは、検出能が向上するかについては、全く分かっていなかった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、表面粗さの粗い被検査対象物においても、凹凸が数μｍ程度の微小凹凸性疵を、被検査体のパスライン変動や大きな凹凸の影響を除去しながら確実に検出でき、かつ、点状の疵、被検査体の幅方向に長い疵、被検査体の長さ方向に長い疵のいずれをも検出できる装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、被検査体の表面に、波長に対する入射角の余弦の比の値が前記被検査面の表面粗さから決定される所定の値以下となるような光を、被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向から照射する光源と、被検査体の表面により反射された光を検出する検出系とを有し、反射された光量の変化から微小凹凸疵を検出する表面検査装置であって、前記被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向は、検出の対象となる前記微小凹凸疵の前記幅方向に沿った方向の形状、前記長手方向に沿った方向の形状、及び被検査体の形状から決定されることを特徴とする表面検査装置（請求項１）である。
【００１３】
本手段においては、光源からの光の照射方向が、被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向とされている。すなわち、平面的に見た場合、光の照射方向は、被検査体の長手方向に対しても幅方向に対しても斜め方向から被検査体を照射している。よって、点状欠陥、被検査体の長手方向に長い欠陥、被検査体の幅方向に長い欠陥のいずれをも、精度良く検出できる。
【００１４】
また、本手段においては、照射光の波長に対する照射光の入射角の余弦の値の比が、前記被検体の表面粗さから決定される所定の値以下となるように、前記波長または前記入射角の一方もしくは両方が選定されている。
【００１５】
本発明者らは、表面粗さの粗い鋼板に対しても、反射光のうち鏡面反射が支配的な条件を作り出すことができれば、魔鏡現象が成立し、疵を検出することが可能になると考えた。そこで、まず、表面粗さと反射特性について検討を行った。
Ｂｅｃｋｍａｎｎ著Ｔｈｅ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅｓ ｆｒｏｍ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ （Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ， １９６３）によると、凹凸量の分布が正規分布となるモデルを仮定した場合、下記のパラメータｇが小さいほど鏡面性が高いといえる。また、σ、λ、θ１、θ２のそれぞれの値にかかわらず、ｇの値が等しければ鏡面性の程度は同等である。
ｇ ＝ ｛２πσ（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）／λ｝２ …（１）
ここで、σは凹凸量の正規分布の標準偏差、λは照射光の波長、θ１は入射角、θ２は出射角である。ここで、正反射光を受光することを考え、入射角θ１及び出射角θ２がともに等しく、その値をθとすると、
ｇ ＝ ｛４πσｃｏｓθ／λ｝２ …（２）
となる。
【００１６】
上式によれば、σが大きな対象であっても、ｃｏｓθ／λを所定の値以下にすれば、鏡面性を確保できることがわかる。例えばσ＝０．５μｍの粗面を有する被検査体の鏡面性ｇを、σ＝０．０２５μｍ程度の鏡面が、可視光の波長０．５μｍ、入射角０度に対して有するのと同程度の鏡面性ｇと同じ程度にしようとした場合、その方法の例としては、波長はそのままで入射角を８７度程度に大きくするか、入射角はそのままで波長を１０μｍ程度に大きくすることが考えられる。
【００１７】
（１）、（２）式は、凹凸量が正規分布をなすことを仮定しているので、必ずしも全ての鋼板に対して適用できるとは限らないが、多くの場合、凹凸量は近似的に正規分布をなすと考えられるので、（１）、（２）式が適用できる。また、（１）、（２）式が適用できない場合であっても、（１）、（２）式に相当する関係式を実験的に求めることも可能である。
【００１８】
すなわち、本手段においては、光源の波長λに対する前記入射角θの余弦の値の比ｃｏｓθ／λが、前記被検体の表面粗さに対応して決定される所定の値以下となるように、前記波長と前記入射角の関係が選定されている。よって、鏡面性が上がって魔鏡現象が起こり、微小凹凸により反射された集束光・発散光が、表面粗さによる拡散光に紛れることがなくなるので、表面粗さと同等の深さの微小凹凸性疵を確実に検出することができる。
【００１９】
どの程度のｇ値とすべきかは、被検査体によっても異なるので、実験的に求めるようにする。
【００２０】
ここで、魔鏡光学系によって得られる明暗のパターンについて考察する。
【００２１】
図５に示すように、フラットであると仮定した被検査体上に座標軸ｘを、それと直交する方向にｈ軸をとり、被検査体の凹凸が一次元の分布ｈ（ｘ）をしているとする。このとき、入射角θで点（ｘ、ｈ（ｘ））に入射した光が、点（ｘ、ｈ（ｘ））における傾きφ（ｘ）の微小面素により正反射し、スクリーン上に入射するとする。ここで、
ｔａｎφ（ｘ）＝ｄｈ／ｄｘ
なる関係が成り立っている。
【００２２】
スクリーンはｘ軸に対し角度Θで設置されているとし、スクリーン上にｕ軸をとる。ｕ軸の原点は、ｘ軸の原点の正反射位置に対応させ、それぞれの軸の原点間の距離をＬとする。従って、ｕ軸の原点は、ｘ−ｈ座標では
（Ｌ・ｓｉｎθ， Ｌ・ｃｏｓθ）である。同様に、ｕ軸上の任意の点は、ｘ−ｈ座標で
（Ｌ・ｓｉｎθ＋ｕ・ｃｏｓΘ， Ｌ・ｃｏｓθ−ｕ・ｓｉｎΘ）と表される。
【００２３】
このとき、点（ｘ、ｈ（ｘ））からの反射光がスクリーン上に照射される点ｕを求める。点（ｘ、ｈ（ｘ））からの反射光は、ｈ軸に対し角度θ−２φ（ｘ）を有するから、
【００２４】
【数１】
（Ｌ・ｓｉｎθ＋ｕ・ｃｏｓΘ−ｘ）／（Ｌ・ｃｏｓθ−ｕ・ｓｉｎΘ−ｈ（ｘ））＝ｔａｎ（θ−２φ（ｘ）） …（３）
よって、
【００２５】
【数２】
【００２６】
凹凸量が十分小さく、Ｌ・ｃｏｓθ≫ｈ（ｘ）とおける場合は、
【００２７】
【数３】
【００２８】
ここで、スクリーンが光軸と垂直、すなわち、Θ＝θの場合、
【００２９】
【数４】
ｕ＝｛ｃｏｓθ＋ｓｉｎθｔａｎ（２φ（ｘ））｝ｘ−Ｌ・ｔａｎ（２φ（ｘ）） …（６）
と書ける。
【００３０】
さらに、入射光の傾きが被検査体上の凹凸の傾きよりも十分大きい、すなわち、１／ｔａｎθ≫ｔａｎ（２φ（ｘ））とすると、
【００３１】
【数５】
となる。
【００３２】
ここで、スクリーン上の明点は、図６（ａ）のようにｘを増加させたときに各点からの反射光がｕ軸上で重なり合ったり、図６（ｂ）のように重なり合うことはなくても密になるということで説明できる。また、逆に暗点は各点からの反射光がｕ軸上で疎になる領域として理解することができる。特に、凹凸量が十分小さく、ｕ（ｘ）が一価関数となる場合には、スクリーン上の明暗は、微小区間ｄｘに照射された光量が微小区間ｄｕへ投影されると考えると、ｄｘ／ｄｕで計算できる。
【００３３】
すなわち、（７）式より、
ｄｕ／ｄｘ＝ｃｏｓθ（１−２Ｌ・ｄ２ｈ／ｄｘ２／ｃｏｓθ）
よって、
ｄｘ／ｄｕ≒（１＋２Ｌ・ｄ２ｈ／ｄｘ２／ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ …（７’）
となる。ただし、凹凸変化は非常に小さいとし、
２Ｌ・ｄ２ｈ／ｄｘ２／ｃｏｓθ≪１と仮定している。
【００３４】
（７）式は次のように理解できる。すなわち括弧の前のｃｏｓθは、スクリーン上に投影される像の大きさを表す倍率である。入射角が大きくなるほど、像の大きさは小さくなる。また、ｄｈ／ｄｘの前に係数１／ｃｏｓθがかかっており、図７に示すように、入射角θが大きいほど明暗のパターンが現れやすくなる。
【００３５】
従って、ｃｏｓθ／λを所定の値以下とし鏡面性を高めるためにθを大きく（すなわちｃｏｓθを小さく）することは、１／ｃｏｓθだけ感度を向上することにもつながっている。
【００３６】
また、スクリーンの角度をｘ軸と平行に設置した場合、（７）式に対応して、
ｕ＝ｘ−２Ｌ・ｔａｎ２θ・ｄｈ／ｄｘ …（８）
が得られる。この場合、投影された像の倍率は入射角θによらず一定であるが、入射角が大きいほど感度が高いのは同様である。
【００３７】
これらの考察によれば、被検査面に凹凸があるとき、その部分からの反射光がスクリーン上で正常部より明るくなったり、暗くなったりするので、スクリーン上の明暗点を検出することにより被検査面に発生する凹凸疵を検出することができ、その検出感度は、照射光の入射角が大きいほど高いことが分かる。
【００３８】
ただし、図５で疵の形状変化がｘ軸方向にはなく、ｘ軸と垂直方向（ｙ軸とする）にのみ形状変化があるような場合がある。例えば、鋼板の長手方向に沿った方向に光を入射した場合における、長手方向に長い線状マーク、絞りマークなどが例としてあげられる。その場合、ｙ軸方向（被検査体の幅方向）にｈ（ｙ）なる形状が、ｘ軸方向（被検査体の長さ方向）に無限に続いているとすると、（７）式において、ｄｈ／ｄｘ＝０であるため、疵を検出することができない。
【００３９】
そこで、ｘ軸に沿った方向ではなく、ｙ軸に沿った方向、もしくはｘ軸とｙ軸の中間の方向から光を入射することが考えられる。ところが、鋼板には、長手方向に沿った前述の欠陥とともに、幅方向に長いチャタマークなども発生することが想定されるため、両方を検出するためには、図８に示すように、ｘ軸とｙ軸の中間の方向から光を入射することが必要である。この光の方向をｓ軸にとる。
【００４０】
このときの定式化は、先に導いた式（７）において、
ｘ→ｓ
と置いたものに等しいから、例えば（７）式は、
ｕ≒ｃｏｓθ（ｓ−２Ｌ・ｄｈ／ｄｓ／ｃｏｓθ）
とかける。従って、
ｄｕ／ｄｓ≒ｃｏｓθ（１−２Ｌ・ｄ２ｈ／ｄｓ２／ｃｏｓθ）
である。ここで、ｓ方向とｘ軸（被検査体の長手方向）のなす角をφとすると、
ｓ＝ｙ／ｓｉｎφであるから、
【００４１】
【数６】
ｄｕ／ｄｓ ≒ｃｏｓθ（１−２Ｌ・ｓｉｎ２φ・ｄ２ｈ（ｓｉｎφ）／ｄｙ２／ｃｏｓθ）
よって、
【００４２】
【数７】
ｄｓ／ｄｕ≒（１＋２Ｌ・ｓｉｎ２φ・ｄ２ｈ（ｓｉｎφ）／ｄｙ２／ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ …（７’’）
となる。この式は、疵の明暗のコントラストは、魔鏡現象に寄与するｙ方向の疵形状変化と光学条件に依存する係数２Ｌ・ｓｉｎφ／ｃｏｓθにより決定されることを意味する。ここで、魔鏡現象に寄与するｙ方向の疵形状変化とは、（７’）または（７’’）式の導出過程における近似が成り立つ場合にはｄ２ｈ／ｄｙ２で簡単に表現できるが、その場合に限られるものではない。
【００４３】
また、上述の入射方向に対して、幅方向（ｙ軸方向）に沿った欠陥に対しての定式化は、先の導出過程と同様に、
【００４４】
【数８】
ｄｓ／ｄｕ≒（１＋２Ｌ・ｃｏｓ２φ・ｄ２ｈ／ｄｘ２／ｃｏｓθ）／ｃｏｓθ …（７’’’）
となる．この場合も，疵がｘ軸方向（被検査体の長さ方向）についてｈ（ｘ）の形状をもち，それがｙ軸方向（幅方向）に同一形状のまま連続していると仮定した。
【００４５】
以上の説明においては、議論を分かりやすくするために、幅方向及び長手方向に無限に連続する線状の疵について説明したが、ｘ軸方向、ｙ軸方向に有限のサイズを持つ疵については、疵形状のｘ方向の形状変化及びｙ方向の形状変化を考えればよい。
【００４６】
よって、光を照射すべき方向を、検出の対象となる微小凹凸疵の幅方向に沿った方向の形状、長手方向に沿った方向の形状及び被検査体の形状に応じて決定することにより、微小凹凸疵を検出力良く検出することができる。
【００４７】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記被検査体の形状がフラットな形状のときに微小凹凸疵を検出するものであり、前記被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向が長手方向となす角度をφとした場合に、前記被検査体の長手方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にｃｏｓ２φを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値と、前記被検体の幅方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にｓｉｎ２φを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値が、ともに同一の所定の値より大きくなるようにφが設定されていることを特徴とする前記被検査体の形状はフラットな形状であり、前記被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向が長手方向となす角度をφとした場合に、前記微小凹凸疵の長手方向に沿った方向の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にｃｏｓ２φを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値と、幅方向に沿った方向の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にｓｉｎ２φを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値が、ともに同一の所定の値より大きくなるようにφが設定されていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００４８】
前述のように、スクリーンに投影される反射光の明暗の度合いを決定する数値であるｄｓ／ｄｕは、ｙ軸方向（幅方向）についてｈ（ｙ）の形状をもつ欠陥に対しては（７’’）式で、ｘ軸方向（長さ方向）についてｈ（ｘ）の形状をもつ欠陥に対しては（７’’’）式で決定される。一つの光源についてはθは一定であるから、結局、ｄｓ／ｄｕは、ｘ軸方向についてｈ（ｘ）の形状をもつ欠陥に対しては、ｃｏｓ２φ・ｄ２ｈ／ｄｘ２、ｙ軸方向についてｈ（ｙ）の形状をもつ欠陥に対しては、ｓｉｎ２φ・ｄ２ｈ／ｄｙ２で決定されることになる。
【００４９】
今、図８においてｘ軸方向を非検査体の長さ方向とすると、ｄ２ｈ／ｄｘ２は、被検査体の長手方向に沿った方向の微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量である。また、ｄ２ｈ／ｄｙ２は、被検査体の幅方向に沿った方向の微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量である。よって、これらにそれぞれｃｏｓ２φ、ｓｉｎ２φをかけた値のうち検出すべき疵の中での最小値、すなわち、ｄ２ｈ／ｄｘ２の検出すべき疵の中での最小値を（ｄ２ｈ／ｄｘ２）ｍｉｎとし、ｄ２ｈ／ｄｙ２の検出すべき疵の中での最小値を（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎとするとｃｏｓ２φ・（ｄ２ｈ／ｄｘ２）ｍｉｎ、ｓｉｎ２φ・（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎが共に同一の所定の値より大きくなるようにφを設定しておけば、ｘ軸方向、ｙ軸方向のいずれの方向を向いた微小欠陥も検出できる。また、種々の方向を向いた微小欠陥は、ｘ軸方向、ｙ軸方向にそれぞれ所定形状を有する欠陥の重ね合わせとして表されるので、どちらの方向を向いた微小欠陥でも、検出することができる。
【００５０】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記被検査体の形状がフラットな形状のときに微小凹凸疵を検出するものであり、前記被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向が長手方向となす角度をφとした場合に、前記被検査体の長手方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にｃｏｓ２φを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値と、前記被検体の幅方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にｓｉｎ２φを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値とが、等しくなるようにφが設定されていることを特徴とする（請求項３）である。
【００５１】
前記第２の手段の説明で考察したように、微小凹凸疵の、被検査体の長手方向に沿った方向については、その魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量ｄ２ｈ／ｄｘ２にｃｏｓ２φを乗じた値が、スクリーンに投影される反射光の明暗の度合いを決定する。同様、被検査体の長手方向に沿った方向については、その魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量ｄ２ｈ／ｄｙ２にｓｉｎ２φを乗じた値が、スクリーンに投影される反射光の明暗の度合いを決定する。
【００５２】
よって、長手方向（ｘ方向）について、魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量ｄ２ｈ／ｄｘ２のうち、検出すべき微小欠陥について最小となるものを（ｄ２ｈ／ｄｘ２）ｍｉｎ、魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量ｄ２ｈ／ｄｙ２のうち、検出すべき微小欠陥について最小となるものを（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎとするとき、
ｃｏｓ２φ・（ｄ２ｈ／ｄｘ２）ｍｉｎ＝ｓｉｎ２φ・（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎ
となるように、すなわち、
φ＝ｔａｎ−１｛（（ｄ２ｈ／ｄｘ２）ｍｉｎ／（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎ）１／２｝
とすれば、いずれの疵も同じ感度で検出できるようになる。
【００５３】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段であって、前記被検査体が半径Ｒのロールに巻き付いた状態で微小凹凸疵を検出するものであり、前記被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向が長手方向となす角度をφとした場合に、前記被検査体の長手方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にＲを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値と、前記被検体の幅方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量にｔａｎ２φ・Ｒを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値が、ともに同一の所定の値より大きくなるようにφが設定されていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００５４】
被検査体の形状が半径Ｒのロールに巻き付いた形状である場合を考える。この場合は、被検査体のばたつきや被検査体自体の大きな凹凸形状を抑制することができる。よって、照射光の入射角を大きくしても、受光位置が大きく変動することがなく、安定した検出が可能となる。
【００５５】
前記第１の手段の説明のうち、魔鏡光学系に得られる明暗のパターンの考察において述べたように、１次元の凹凸分布ｈ（ｔ）を持つ被検査体が、図９のように半径Ｒのロールに巻き付いているとする。このとき、Ｒを付けても凹凸量は変化せず、すなわち、凹凸分布はロールの中心Ｏを原点とした図のような極座標系で、（Ｒ＋ｈ（Ｒ・ｔ），ｔ）と表されるものとする。
【００５６】
ここで、Ｒ≫ｈであり、ｔが小さいことを考慮すると
ｘ＝｛Ｒ＋ｈ（Ｒ・ｔ）｝・ｓｉｎｔ≒Ｒ・ｔ
ｚ＝｛Ｒ＋ｈ（Ｒ・ｔ）｝・ｃｏｓｔ−Ｒ≒ｈ（Ｒ・ｔ）−Ｒ・ｔ２／２
すなわち、
ｚ＝ｈ（ｘ）−ｘ２／（２Ｒ）
とおける。よって、前記第１の手段の説明のうち、魔鏡光学系に得られる明暗のパターンの考察において述べた考察においてｈ（ｘ）をｈ（ｘ）−ｘ２／（２Ｒ）に置き換えれば、全く同様に定式化できる。すなわち、（６）式に対応して、
【００５７】
【数９】
ｕ＝｛ｃｏｓθ＋２ｓｉｎθ・（ｄｈ（ｘ）／ｄｘ−ｘ／Ｒ）・ｘ−２Ｌ・｛ｄｈ（ｘ）／ｄｘ−ｘ／Ｒ｝ …（９）
が得られる。
【００５８】
ここでＬ≫ｘ・ｓｉｎθとすると、
ｕ＝ｘ・ｃｏｓθ−２Ｌ・｛ｄｈ（ｘ）／ｄｘ−ｘ／Ｒ｝ …（１０）
となり、これはＲ〜∞のときの（７）式に相当する。
【００５９】
さらに、２Ｌ／Ｒ≫ｃｏｓθのときには
ｕ＝２Ｌ・｛ｘ／Ｒ−ｄｈ（ｘ）／ｄｘ｝ …（１１）
となり、検出感度は、検出距離Ｌや入射角θにはあまり依存せず、ロール半径Ｒに大きく依存する。
【００６０】
先に対象が平面の場合に考察したように、被検査体の長手方向に沿った欠陥と幅方向に沿った欠陥両方を検出するために、図１０のようにｘ軸とｙ軸の中間の方向から光を入射する場合を考えると、幅方向（ｙ軸方向）の疵に対するこのときの定式化は、先に導いた各式において、
ｘ→ｓ
Ｒ→Ｒ／ｃｏｓ２φ （楕円となるため）
と置いたものに等しいから、例えば（１１）式は、
ｕ≒２Ｌ・（ｓ・ｃｏｓ２φ／Ｒ−ｄｈ／ｄｓ）となる。
よって、
ｄｕ／ｄｓ≒２Ｌ・ｃｏｓ２φ・（１−Ｒ・ｔａｎ２φ・ｄ２ｈ／ｄｙ２）／Ｒ
ｄｓ／ｄｕ≒Ｒ（１＋Ｒ・ｔａｎ２φ・ｄ２ｈ／ｄｙ２）／（２Ｌｃｏｓ２φ）
となる。ただし、
Ｒ・ｔａｎ２φ・ｄ２ｈ（ｙ）／ｄｙ２≪１と仮定した。また、この場合も、疵がｙ軸方向（幅方向）についてｈ（ｙ）の形状をもち、それがｘ軸方向（長さ方向方向）に同一形状のまま連続していると仮定した。
【００６１】
従って、この場合には、感度はＲ・ｔａｎ２φ・ｄ２ｈ／ｄｙ２で決定される。感度に対するφ依存性を図１１に示した。図１１において、横軸はφ、縦軸は疵検出の相対感度を示している。鋼板長手方向の疵に対する入射方向が大きくなるにつれて検出感度が向上するのがわかる。
【００６２】
また、上述の入射方向に対して、長さ方向（ｘ軸方向）に沿った欠陥に対しての定式化は、先の導出過程と同様に、
ｕ≒２Ｌ・｛ｓ・ｃｏｓ２φ／Ｒ−ｃｏｓφ・ｄｈ（ｓ・ｃｏｓφ）／ｄｓ｝
＝２Ｌ・ｃｏｓφ・｛ｙ−Ｒ・ｄｈ（ｙ）／ｄｘ｝／Ｒ となるので、
ｄｘ／ｄｕ≒Ｒ・（１＋Ｒ・ｄ２ｈ（ｘ）／ｄｘ２）／（２Ｌｃｏｓφ）
となる。この場合も、疵がｘ軸方向についてｈ（ｘ）の形状をもち、それがｙ軸方向に同一形状のまま連続していると仮定した。
【００６３】
この場合は、感度はＲ・ｄ２ｈ（ｘ）／ｄｘ２で決定される。感度に対するφの影響を図１２に示した。図１２において、横軸はφ、縦軸は疵検出の相対感度を示している。鋼板長手方向の疵に対する入射方向が大きくなるにつれて検出感度が向上するのがわかる。
【００６４】
従って、対象がフラットな形状である場合と同様に、長手方向（ｘ軸方向）についての形状変化の値ｄ２ｈ／ｄｘ２のうち、検出すべき疵の中で最小となるものを（ｄ２ｈ／ｄｘ２）ｍｉｎとし、同様に幅方向（ｙ軸方向）について、形状変化の値ｄ２ｈ／ｄｙ２のうち、検出すべき疵の中で最小となるものを（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎとすると、Ｒ・（ｄ２ｈ／ｄｘ２）ｍｉｎ、及びＲ・ｔａｎ２φ・（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎが所定の値以上になっていれば、これらのいずれの方向の欠陥の検出も可能であり、任意の方向を向いた欠陥はこれらの欠陥の重ね合わせで表されるので、結局、任意の方向を向いた欠陥の検出が可能となる。
【００６５】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段であって、前記被検査体が半径Ｒのロールに巻き付いた状態で微小凹凸疵を検出するものであり、前記被検査体の幅方向に沿った方向と長手方向に沿った方向の中間の方向が長手方向となす角度をφとした場合に、前記被検査体の長手方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量のうち検出すべき疵の中での最小値と、前記被検体の幅方向に沿った方向の、前記微小凹凸疵の魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量の値にｔａｎ２φを乗じた値のうち検出すべき疵の中での最小値とが、等しくなるようににφが設定されていることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００６６】
前記第４の手段で説明したように、長さ方向に凹凸を有する疵に関する明暗の感度は、Ｒ・ｄ２ｈ（ｘ）／ｄｘ２で決定され、幅方向に凹凸を有する疵に関する明暗の感度は、Ｒ・ｔａｎ２φ・（ｄ２ｈ／ｄｙ２）で決定される。
【００６７】
よって、Ｒ・（ｄ２ｈ（ｘ）／ｄｘ２）ｍｉｎ＝Ｒ・ｔａｎ２φ・（ｄ２ｈ／ｄｙ２）ｍｉｎ
すなわち、（ｄ２ｈ（ｘ）／ｄｘ２）ｍｉｎ＝ｔａｎ２φ・（ｄ２ｈ（ｙ）／ｄｙ２）ｍｉｎ
となるようにφを選べば、任意の方向の疵を同じ感度で検出することができる。
【００６８】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第２の手段から第５の手段のいずれかであって、前記魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量として、凹凸形状の２階微分値を採用したことを特徴とするもの（請求項６）である。
【００６９】
既に、前記第２の手段から第５の手段の説明において説明したように、魔鏡現象に寄与する凹凸形状変化量として、凹凸形状の２階微分値を用いることが理論的にも最も好ましい。
【００７０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である表面検査装置の構成を示す概要図である。図１において１は鋼板、２はロール、３は検出ヘッド、４は光源、５はミラー、６はスクリーン、７は２次元カメラ、８は信号処理装置、９は出力装置である。なお、以下の図においては、同じ構成要素には同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００７１】
鋼板１は、２つのロール２によって張力をかけられ、平面に張られて走行している。鋼板１の表面に近接して検出ヘッド３が設置されている。検出ヘッド３中には、光源４が設けられ、鋼板１の表面に、可視域の波長の平行光を入射角θが９０度近くの大きな角度、例えば８７度で照射している。平行光は、ランプからの光を一旦集光し、ピンホールを透過させた後、レンズまたは放物面鏡を用いて形成している。この平行光は、ミラー５で反射された後、前記の入射角で鋼板１の表面を照射する。
【００７２】
鋼板１の表面で反射された光は、半透明のスクリーン６上に像を結ぶ。その像をスクリーン６の背面から２次元カメラ（ＣＣＤカメラ等）７で撮像し、信号処理装置８で画像処理を行うことにより凹凸性疵を検出する。鋼板表面からの反射光は鏡面反射光となるが、凹凸性疵があると、その部分が、明るい又は暗いパターンとしてスクリーン６に写るので、疵の存在を検出することができる。画像処理の方法としては、２値化処理等、周知の手法を使用することができる。鋼板１の移動速度が高速の場合、撮影した像のぶれを防ぐために、ストロボ光源を使用して照明時間を短くすることが必要である。
【００７３】
図２は、鋼板１の上方から見た鋼板１の長さ方向と光源からの光の照射方向の関係を示す図である。この実施の形態は、検出すべき対象の疵に対して、３（ｄ２ｈｘ／ｄｘ２）ｍｉｎ＝（ｄ２ｈｙ／ｄｙ２）ｍｉｎなる関係があるような場合の実施の形態である。すなわち、
φ＝ｔａｎ−１｛（（ｄ２ｈｘ／ｄｘ２）ｍｉｎ／（ｄ２ｈｙ／ｄｙ２）ｍｉｎ）１／２｝＝３０°
に設定されている。φは、前述のように、照射光の入射方向とｙ軸とがなす角である。これにより、チャタマークのように鋼板の幅方向に発生する疵（ｘ軸方向、すなわち鋼板の長さ方向に凹凸変化が現れる疵）と、線状マーク、絞りマークのように鋼板長手方向に発生する疵（ｙ軸方向、すなわち鋼板の幅方向に凹凸変化が現れる疵）のいずれもが検出可能になる。上記の関係式では、チャタマークのように鋼板の幅方向に発生する疵に対する検出感度を、鋼板長手方向に発生する疵に対して３倍高めている。これは、前者の方が、凹凸が小さくても有害な欠陥とされるからである。
【００７４】
欠陥の性質により、（ｄ２ｈｘ／ｄｘ２）ｍｉｎと（ｄ２ｈｙ／ｄｙ２）ｍｉｎとの間に別の関係がある場合は、その関係に応じてφを決定すればよい。
【００７５】
図３は、本発明の第２の実施の形態である表面検査装置の構成を示す概要図である。図３において、図１に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付し、説明を省略すると共に、図１と同じ機能についても説明を省略する。この実施の形態においては、光源４としてレーザ光源を用い、平行光を照射している。そして、スクリーン上に投影されたパターンを、ＣＣＤカメラを用いて撮影する代わりに、リニアアレイカメラ１１の撮像素子上に明暗パターンを投影するようにしている。
【００７６】
その際、幅方向広のレーザ反射光を小さな撮像素子上に投影するために、シリンドリカルレンズ１２、１３を介して、反射光の幅方向を狭くしてからリニアアレイカメラ１１の撮像素子上に投影している。光源からの照射光は、図２に示すように鋼板の長さ方向に対して３０°傾いて照射され、その結果チャタマークのように鋼板の幅方向に発生する疵（ｘ軸方向、すなわち鋼板の長さ方向に凹凸変化が現れる疵）と、線状マーク、絞りマークのように鋼板長手方向に発生する疵（ｙ軸方向、すなわち鋼板の幅方向に凹凸変化が現れる疵）のいずれもが検出可能になることは、図１に示した実施の形態と同じである。
【００７７】
図４は、本発明の第３の実施の形態である表面検査装置の構成を示す概要図である。図４において、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。鋼板２１は、ロール２２に接触して、その進行方向を変えられるように走行している。この実施の形態においては、鋼板２１がロール２２に巻き付いている位置で測定を行っている。これにより、鋼板２１のばたつきによるパスラインの変動が無く、かつ、鋼板２１自体にうねりがあるような場合であっても、張力によりロール２２に巻き付いているので、鋼板２１がうねりのない理想的なＲ形状の状態で検査を行うことができる。
【００７８】
光源２３からは、鋼板２１の幅方向に広いレーザスリット光２４が鋼板２１面に照射され、反射光は図２に示した実施の形態と同じように、リニアアレイカメラ２５の撮像素子上に投影されるが、その際、図３に示した実施の形態と同じように、シリンドリカルレンズ２６、２７により、反射光の幅方向を狭くしてからリニアアレイカメラ１１の撮像素子上に投影している。
【００７９】
（ｂ）において示される、鋼板２１の走行方向（ｘ軸方向）とレーザスリット光の投光方向とのなす角φは、
（ｄ２ｈ（ｘ）／ｄｘ２）ｍｉｎ＝ｔａｎ２φ・（ｄ２ｈ（ｙ）／ｄｙ２）ｍｉｎ
が成り立つように設定されている。よって、鋼板２１の長さ方向に凹凸がある疵（チャタマーク等）や、鋼板２１の幅方向に凹凸がある疵（線状マーク、絞りマーク等）の両方を等しく検出することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、表面粗さの粗い被検査対象物においても、凹凸が数μｍ程度の微小凹凸性疵を、被検査体のパスライン変動や大きな凹凸の影響を除去しながら確実に検出でき、かつ、点状の疵、被検査体の幅方向に長い疵、被検査体の長さ方向に長い疵のいずれをも検出できる装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である表面検査装置の構成を示す概要図である。
【図２】鋼板１の上方から見た鋼板１の長さ方向と光源からの光の照射方向の関係を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である表面検査装置の構成を示す概要図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態である表面検査装置の構成を示す概要図である。
【図５】魔鏡光学系によって得られる明暗のパターンの発生を説明するための図である。
【図６】魔鏡光学系によって得られる明点における光線の集束状況を示す図である。
【図７】入射角と明暗のパターンのピッチとの関係を示す図である。
【図８】ｙ軸方向に凹凸を有する疵に対して斜め方向から照射光を照射した場合の計算式を説明するための図である。
【図９】ロールに巻き付いた被検査体を示す図である。
【図１０】ロールに巻き付いた状態におけるｙ軸方向に凹凸を有する疵に対して斜め方向から照射光を照射した場合の計算式を説明するための図である。
【図１１】ロールに巻き付いた状態におけるｙ軸方向に凹凸を有する疵に対する、照射光の入射方向と、検出器で得られる明暗の強度とを示す図である。
【図１２】ロールに巻き付いた状態におけるｘ軸方向に凹凸を有する疵に対する、照射光の入射方向と、検出器で得られる明暗の強度とを示す図である。
【符号の説明】
１：鋼板、２：ロール、３：検出ヘッド、４：光源、５：ミラー、６：スクリーン、７：２次元カメラ、８：信号処理装置、９：出力装置、１１：リニアアレイカメラ、１２：シリンドリカルレンズ、１３：シリンドリカルレンズ、２１：鋼板、２２：ロール、２３：光源、２４：レーザスリット光、２５：リニアアレイカメラ、２６：シリンドリカルレンズ、２７：シリンドリカルレンズ、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface inspection device that optically detects, for example, minute unevenness defects such as a thin steel sheet, and more specifically, relates to a minute unevenness defect such as a thin steel sheet, which is affected by the surface roughness. The present invention relates to a surface inspection apparatus capable of automatic detection without any problem.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a thin steel sheet, irregular flaws such as roll flaws or chatter marks may occur. The size of these flaws is about several mm to several tens of mm, but the irregularities are as small as about several μm. Since the unevenness is almost the same as the surface roughness of the steel sheet, it cannot be found even when observed as it is. However, when the surface is painted and the surface roughness is buried in the paint and the surface becomes smooth, the surface becomes clearly visible, which is a serious problem in appearance. Therefore, preventing such flaws from being shipped is an important problem in quality control.
[0003]
Examples of the form of the flaw include a point-like flaw such as the above-mentioned roll flaw, a linear flaw such as a chatter mark that continues in the width direction of the steel sheet, and a longitudinal direction of the steel sheet such as a linear mark and a draw mark. Some flaws follow.
[0004]
Considering the cause of these flaws, for example, a roll flaw is a foreign matter adhered to the roll, or unevenness generated on the roll itself due to the foreign matter being caught in the roll. And the vibration of the roll or the steel plate itself. Therefore, once these flaws occur, they occur continuously until the roll is replaced or the process is improved, so it is extremely important to detect them early and take countermeasures from the viewpoint of improving the yield. .
[0005]
In order to find such flaws, in each inspection line of the iron making process, the running of the steel sheet is stopped once for all the coils during operation, and a visual inspection is performed after the inspector grinds the stone. When the grinding stone is applied, the convex portion hits the grinding stone more than the concave portion, and the reflectance increases, so that the difference between the concave and convex portions becomes clear and can be visually confirmed.
[0006]
However, such a method has to be performed while the inspection line is stopped, and requires a considerable amount of time, so that there is a problem that the working efficiency is reduced. As a countermeasure against this, development of a method for automatically inspecting microscopic irregularity flaws having irregularities of about several μm has been performed. Examples of such an automatic surface inspection apparatus include JP-A-58-86408 (Patent Document 1), JP-A-5-256630 (Patent Document 2), and JP-A-6-58743 (Patent Document 1). 3) and a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-314707 (Patent Document 4).
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-58-86408
[Patent Document 2] JP-A-5-256630
[Patent Document 3] JP-A-6-58743
[Patent Document 4] JP-A-2000-314707
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique disclosed in Patent Document 1 is an inspection apparatus for a mirror surface, and if it is applied to an object having a large surface roughness, convergent light and divergent light due to the unevenness of the flaws cause the surface roughness. Flaws cannot be detected.
[0008]
The technique disclosed in Patent Literature 2 is directed to a steel plate, but is not effective unless the target is highly specular, such as a stainless steel plate. In addition, although it is effective for uneven defects in a direction perpendicular to the illumination light, there is a problem that sufficient detectability cannot be obtained for uneven defects in a parallel direction.
[0009]
Further, the technique disclosed in Patent Document 3 targets a wafer having a rough surface before polishing. However, since the presence or absence of a flaw is determined based on the total amount of light, a clear signal due to the flaw cannot be detected. Therefore, there is a problem that detection accuracy is low.
[0010]
Further, the technique disclosed in Patent Document 4 discloses that a light irradiation direction is set to an intermediate direction between a direction along a width direction and a direction along a longitudinal direction of an object to be inspected. This is to detect defects that are long in the longitudinal direction of the inspection object and defects that are long in the width direction of the inspection object. In addition, this technique has a depth equal to the surface roughness by making the ratio of the cosine value of the incident angle to the wavelength of the illumination light equal to or less than a predetermined value determined from the surface roughness of the surface to be inspected. This is to detect the microscopic uneven flaws. However, how is the shape of the whole inspected (for example, a flat shape, a shape wound around a roll having a radius R) or a direction intermediate between the direction along the width direction and the direction along the longitudinal direction of the inspected object? It has not been known at all whether it is possible to detect a predetermined flaw or to improve the detection ability if it is selected.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and even in an object to be inspected having a rough surface roughness, irregularities having small irregularities of about several μm, path line fluctuations of the object to be inspected and large irregularities. It is an object of the present invention to provide an apparatus that can reliably detect an influence while removing an influence, and can detect any of a point-like flaw, a flaw long in a width direction of a test object, and a flaw long in a length direction of the test object. And
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above-mentioned problem is that the value of the ratio of the cosine of the incident angle to the wavelength on the surface of the inspection object is not more than a predetermined value determined from the surface roughness of the inspection surface. A light source that irradiates the light from the intermediate direction between the direction along the width direction and the direction along the longitudinal direction of the test object, and a detection system that detects light reflected by the surface of the test object. A surface inspection apparatus for detecting minute unevenness flaws from a change in reflected light amount, wherein an intermediate direction between a direction along the width direction and a direction along the longitudinal direction of the inspection object is a detection target. A surface inspection apparatus (Claim 1), wherein the shape is determined from a shape of the fine irregularities in a direction along the width direction, a shape in a direction along the longitudinal direction, and a shape of an object to be inspected. .
[0013]
In this means, the irradiation direction of the light from the light source is set to an intermediate direction between the direction along the width direction of the test object and the direction along the longitudinal direction. That is, when viewed in a plan view, the light irradiation direction irradiates the inspection object from an oblique direction with respect to the longitudinal direction and the width direction of the inspection object. Therefore, any of a point defect, a defect long in the longitudinal direction of the test object, and a defect long in the width direction of the test object can be detected with high accuracy.
[0014]
Further, in this means, the wavelength or the incident light is adjusted so that the ratio of the value of the cosine of the incident angle of the irradiation light to the wavelength of the irradiation light is equal to or less than a predetermined value determined from the surface roughness of the subject. One or both corners are selected.
[0015]
The present inventors, even for a steel plate having a rough surface roughness, if it is possible to create a condition where specular reflection is dominant in reflected light, a magic mirror phenomenon is established, and it becomes possible to detect flaws. Thought. Therefore, first, the surface roughness and the reflection characteristics were examined.
According to Beckmann, The scattering of electromagnetic waves from rough surface (Pergamon Press, 1963), it can be said that the smaller the parameter g is, the higher the specularity is, assuming a model in which the distribution of unevenness is a normal distribution. Also, σ, λ, θ1, Θ2Irrespective of the value of, if the value of g is equal, the degree of specularity is the same.
g = ｛2πσ (cos θ1+ Cosθ2) / Λ｝2 … (1)
Here, σ is the standard deviation of the normal distribution of the amount of unevenness, λ is the wavelength of the irradiation light, θ1Is the incident angle, θ2Is the emission angle. Here, considering that the regular reflection light is received, the incident angle θ1And emission angle θ2Are equal and the value is θ,
g = {4πσcosθ / λ}2 … (2)
Becomes
[0016]
According to the above equation, it can be seen that even if the σ is a large target, the specularity can be secured if cos θ / λ is equal to or less than a predetermined value. For example, the specularity g of the inspected object having a rough surface of σ = 0.5 μm is about the same as that of a mirror surface of about σ = 0.025 μm for a wavelength of visible light of 0.5 μm and an incident angle of 0 °. When trying to make it approximately the same as the specularity g of the above, as an example of the method, it is conceivable to increase the incident angle to about 87 degrees while keeping the wavelength or to increase the wavelength to about 10 μm while keeping the incident angle as it is. Can be
[0017]
Equations (1) and (2) assume that the amount of unevenness has a normal distribution, so it is not necessarily applicable to all steel plates. However, in many cases, the amount of unevenness is approximately Since it is considered to form a normal distribution, equations (1) and (2) can be applied. Further, even when the expressions (1) and (2) cannot be applied, the relational expressions corresponding to the expressions (1) and (2) can be experimentally obtained.
[0018]
That is, in the present means, the ratio cos θ / λ of the value of the cosine value of the incident angle θ to the wavelength λ of the light source is equal to or less than a predetermined value determined according to the surface roughness of the subject. The relationship between the wavelength and the angle of incidence is selected. Therefore, the specularity rises, a magic mirror phenomenon occurs, and the focused light and divergent light reflected by the minute unevenness will not be scattered by the diffused light due to the surface roughness, so the minute unevenness with the same depth as the surface roughness The flaw can be reliably detected.
[0019]
The degree of the g value to be obtained differs depending on the test object, and is determined experimentally.
[0020]
Here, a light and dark pattern obtained by the magic mirror optical system will be considered.
[0021]
As shown in FIG. 5, the coordinate axis x is set on the test object assumed to be flat, and the h axis is set in a direction orthogonal to the coordinate axis x, and the unevenness of the test object has a one-dimensional distribution h (x). And At this time, the light incident on the point (x, h (x)) at the incident angle θ is specularly reflected by the minute surface element having the inclination φ (x) at the point (x, h (x)), and is incident on the screen. Then here,
tanφ (x) = dh / dx
Relationship is established.
[0022]
The screen is assumed to be installed at an angle ｘ with respect to the x axis, and the u axis is set on the screen. The origin of the u-axis corresponds to the specular reflection position of the origin of the x-axis, and the distance between the origins of the respective axes is L. Therefore, the origin of the u-axis is in xh coordinates
(L · sin θ, L · cos θ). Similarly, any point on the u axis can be represented by xh coordinates.
(L · sin θ + u · cosΘ, L · cos θ−u · sinΘ).
[0023]
At this time, a point u at which the reflected light from the point (x, h (x)) is irradiated on the screen is obtained. Since the reflected light from the point (x, h (x)) has an angle θ-2φ (x) with respect to the h axis,
[0024]
(Equation 1)
(L · sin θ + u · cosΘ−x) / (L · cos θ−u · sinΘ−h (x)) = tan (θ−2φ (x)) (3)
Therefore,
[0025]
(Equation 2)
[0026]
When the amount of unevenness is sufficiently small and L · cos θ≫h (x) can be satisfied,
[0027]
(Equation 3)
[0028]
Here, when the screen is perpendicular to the optical axis, that is, when Θ = θ,
[0029]
(Equation 4)
u = {cosθ + sinθtan (2φ (x))} x−L · tan (2φ (x)) (6)
Can be written.
[0030]
Further, if the inclination of the incident light is sufficiently larger than the inclination of the unevenness on the inspection object, that is, 1 / tan θ≫tan (2φ (x)),
[0031]
(Equation 5)
Becomes
[0032]
Here, the bright spot on the screen is such that when x is increased as shown in FIG. 6A, the reflected light from each point overlaps on the u-axis or overlaps as shown in FIG. 6B. It can be explained that it becomes dense even without it. Conversely, a dark point can be understood as a region where reflected light from each point is sparse on the u-axis. In particular, when the amount of unevenness is sufficiently small and u (x) is a monovalent function, the light and darkness on the screen is expressed by dx / It can be calculated by du.
[0033]
That is, from equation (7),
du / dx = cos θ (1-2L · d2h / dx2/ Cosθ)
Therefore,
dx / du ≒ (1 + 2L · d2h / dx2/ Cos θ) / cos θ (7 ′)
Becomes However, it is assumed that the irregularity change is very small,
2L ・ d2h / dx2/ Cos θ≪1.
[0034]
Equation (7) can be understood as follows. That is, cos θ before the parenthesis is a magnification representing the size of the image projected on the screen. The larger the angle of incidence, the smaller the size of the image. In addition, a coefficient 1 / cos θ is applied before dh / dx. As shown in FIG. 7, the larger the incident angle θ, the more likely a bright and dark pattern appears.
[0035]
Therefore, increasing θ (ie, decreasing cos θ) in order to increase cos θ / λ to a predetermined value or less and enhance specularity also leads to improvement in sensitivity by 1 / cos θ.
[0036]
When the screen angle is set parallel to the x-axis,
u = x-2L tan2θ · dh / dx (8)
Is obtained. In this case, the magnification of the projected image is constant regardless of the incident angle θ, but the larger the incident angle, the higher the sensitivity.
[0037]
According to these considerations, when the surface to be inspected has irregularities, the reflected light from that part becomes brighter or darker than the normal part on the screen. The unevenness flaws generated on the inspection surface can be detected, and it can be seen that the detection sensitivity is higher as the incident angle of the irradiation light is larger.
[0038]
However, in FIG. 5, there is a case where the shape of the flaw does not change in the x-axis direction but changes only in the direction perpendicular to the x-axis (the y-axis). For example, when light is incident in a direction along the longitudinal direction of the steel plate, a linear mark, a stop mark, and the like that are long in the longitudinal direction can be given as examples. In this case, assuming that the shape of h (y) in the y-axis direction (the width direction of the test object) continues infinitely in the x-axis direction (the length direction of the test object), Since dh / dx = 0, no flaw can be detected.
[0039]
Therefore, it is conceivable that light is incident not from the direction along the x-axis but from the direction along the y-axis or from a direction intermediate between the x-axis and the y-axis. However, since it is supposed that a chatter mark that is long in the width direction is also generated on the steel plate along with the above-described defect along the longitudinal direction, in order to detect both, as shown in FIG. It is necessary to make light incident from a direction intermediate between y and y axes. The direction of this light is taken on the s-axis.
[0040]
The formulation at this time is as follows in equation (7) derived above.
x → s
So, for example, equation (7) is
u ≒ cos θ (s-2L · dh / ds / cos θ)
And multiply. Therefore,
du / ds ≒ cos θ (1-2L · d2h / ds2/ Cosθ)
It is. Here, assuming that the angle between the s direction and the x axis (the longitudinal direction of the test object) is φ,
Since s = y / sin φ,
[0041]
(Equation 6)
du / ds ≒ cos θ (1-2L · sin2φ ・ d2h (sinφ) / dy2/ Cosθ)
Therefore,
[0042]
(Equation 7)
ds / du ≒ (1 + 2L · sin2φ ・ d2h (sinφ) / dy2/ Cos θ) / cos θ (7 ″)
Becomes This equation means that the contrast between the light and dark of the flaw is determined by the flaw shape change in the y direction contributing to the magic mirror phenomenon and the coefficient 2L · sin φ / cos θ depending on the optical conditions. Here, the change in the flaw shape in the y direction contributing to the magic mirror phenomenon is d when the approximation in the derivation process of the equation (7 ′) or (7 ″) holds.2h / dy2, But it is not limited to this case.
[0043]
Also, with respect to the above-described incident direction, the formulation for the defect along the width direction (y-axis direction) is performed in the same manner as in the above-described derivation process.
[0044]
(Equation 8)
ds / du ≒ (1 + 2L · cos2φ ・ d2h / dx2/ Cos θ) / cos θ (7 ″ ′)
Becomes Also in this case, it is assumed that the flaw has a shape of h (x) in the x-axis direction (the length direction of the test object), and that the flaw continues in the y-axis direction (the width direction) with the same shape.
[0045]
In the above description, in order to make the discussion easier to understand, linear flaws that are infinitely continuous in the width direction and the longitudinal direction have been described. However, for flaws having a finite size in the x-axis direction and the y-axis direction, What is necessary is just to consider the shape change of the flaw shape in the x direction and the shape change in the y direction.
[0046]
Therefore, by determining the direction to irradiate light according to the shape in the direction along the width direction of the minute irregularities to be detected, the shape in the direction along the longitudinal direction, and the shape of the test object, Fine irregularities can be detected with good detection power.
[0047]
A second means for solving the above-mentioned problem is the first means, which detects minute unevenness flaws when the shape of the object to be inspected is a flat shape. When the angle between the longitudinal direction and the intermediate direction between the direction along the width direction and the longitudinal direction is φ, the magic mirror of the fine unevenness flaw in the direction along the longitudinal direction of the test object is φ. Cos2The minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ and the unevenness change amount contributing to the magic mirror phenomenon of the fine unevenness flaws in the direction along the width direction of the object are sin.2The shape of the object to be inspected is characterized in that φ is set so that the minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ is larger than the same predetermined value. The shape, the direction along the longitudinal direction of the minute uneven flaws, when the angle between the direction along the width direction and the direction along the longitudinal direction of the test object and the direction along the longitudinal direction and the longitudinal direction is φ, The cos2The minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ and the unevenness change amount contributing to the magic mirror phenomenon in the direction along the width direction are sin.2φ is set so that the minimum value of the flaws to be detected among the values multiplied by φ is larger than the same predetermined value (claim 2).
[0048]
As described above, ds / du, which is a numerical value that determines the degree of brightness of reflected light projected on the screen, is (7) for a defect having a shape of h (y) in the y-axis direction (width direction). In the expression ''), a defect having a shape of h (x) in the x-axis direction (length direction) is determined by the expression (7 ′ ″). Since θ is constant for one light source, ds / du eventually becomes cos for a defect having the shape of h (x) in the x-axis direction.2φ ・ d2h / dx2, Sin for defects having the shape of h (y) in the y-axis direction2φ ・ d2h / dy2Will be determined by
[0049]
Now, assuming that the x-axis direction is the length direction of the non-inspected body in FIG.2h / dx2Is the amount of change in the concavo-convex shape contributing to the magic mirror phenomenon of the minute concavo-convex flaw in the direction along the longitudinal direction of the test object. Also, d2h / dy2Is the amount of change in the concavo-convex shape contributing to the magic mirror phenomenon of the fine concavo-convex flaw in the direction along the width direction of the test object. Therefore, each of these2φ, sin2The minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ, that is, d2h / dx2The minimum value among the flaws to be detected is (d2h / dx2)minAnd d2h / dy2The minimum value among the flaws to be detected is (d2h / dy2)minThen cos2φ ・ (d2h / dx2)min, Sin2φ ・ (d2h / dy2)minAre set to be larger than the same predetermined value, it is possible to detect a minute defect in any of the x-axis direction and the y-axis direction. In addition, since micro defects oriented in various directions are represented as superposition of defects each having a predetermined shape in the x-axis direction and y-axis direction, micro defects oriented in either direction can be detected. .
[0050]
A third means for solving the above-mentioned problem is the first means, which detects minute unevenness flaws when the shape of the object to be inspected is a flat shape. When the angle between the longitudinal direction and the intermediate direction between the direction along the width direction and the longitudinal direction is φ, the magic mirror of the fine unevenness flaw in the direction along the longitudinal direction of the test object is φ. Cos2The minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ and the unevenness change amount contributing to the magic mirror phenomenon of the fine unevenness flaws in the direction along the width direction of the object are sin.2φ is set so that the minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ is equal (claim 3).
[0051]
As discussed in the description of the second means, in the direction along the longitudinal direction of the object to be inspected, the irregular shape change amount d contributing to the magic mirror phenomenon is considered.2h / dx2To cos2The value multiplied by φ determines the degree of brightness of the reflected light projected on the screen. Similarly, in the direction along the longitudinal direction of the test object, the unevenness change amount d contributing to the magic mirror phenomenon2h / dy2To sin2The value multiplied by φ determines the degree of brightness of the reflected light projected on the screen.
[0052]
Therefore, in the longitudinal direction (x direction), the unevenness change amount d contributing to the magic mirror phenomenon2h / dx2Of those, the smallest of the micro defects to be detected is (d2h / dx2)min, The amount of change in uneven shape d that contributes to the magic mirror phenomenon2h / dy2Of those, the smallest of the micro defects to be detected is (d2h / dy2)minWhen
cos2φ ・ (d2h / dx2)min= Sin2φ ・ (d2h / dy2)min
So that
φ = tan-1｛((D2h / dx2)min/ (D2h / dy2)min)1/2｝
Then, any flaw can be detected with the same sensitivity.
[0053]
A fourth means for solving the above-mentioned problem is the first means, wherein the object to be inspected detects minute unevenness flaws in a state where the object to be inspected is wound around a roll having a radius R. When the angle formed between the direction along the width direction and the direction along the longitudinal direction and the longitudinal direction is φ, when the angle between the longitudinal direction and the longitudinal direction of the object to be inspected, The minimum value among the flaws to be detected among the values obtained by multiplying the amount of change in the concavo-convex shape contributing to the mirror phenomenon by R, and the magic mirror phenomenon of the fine concavo-convex flaws in the direction along the width direction of the subject. The amount of concavo-convex shape change that contributes to tan2φ is set so that the minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ · R is larger than the same predetermined value (claim 4). is there.
[0054]
Consider a case where the shape of the test object is a shape wound around a roll having a radius R. In this case, it is possible to suppress fluttering of the inspection object and large irregularities of the inspection object itself. Therefore, even if the incident angle of the irradiation light is increased, the light receiving position does not greatly change, and stable detection is possible.
[0055]
As described in the consideration of the light and dark patterns obtained by the magic mirror optical system in the description of the first means, the test object having the one-dimensional unevenness distribution h (t) has a radius as shown in FIG. Assume that it is wound around the roll of R. At this time, even if R is added, the amount of unevenness does not change, that is, the unevenness distribution is represented by (R + h (R · t), t) in a polar coordinate system as shown in the figure with the center O of the roll as the origin. Shall be.
[0056]
Here, considering that R≫h and t is small,
x = {R + h (R · t)} · sint ≒ R · t
z = {R + h (R · t)} · cost-R ≒ h (R · t) −R · t2/ 2
That is,
z = h (x) -x2/ (2R)
I can. Therefore, in the description of the first means, h (x) is replaced by h (x) -x in the consideration described in the consideration of the light and dark pattern obtained in the magic mirror optical system.2/ (2R) can be formulated in exactly the same way. That is, corresponding to the equation (6),
[0057]
(Equation 9)
u = {cos θ + 2 sin θ · (dh (x) / dx−x / R) × x−2L · {dh (x) / dx−x / R} (9)
Is obtained.
[0058]
Here, if L≫x · sin θ,
u = x · cos θ−2L · {dh (x) / dx−x / R} (10)
This corresponds to the equation (7) for R to ∞.
[0059]
Furthermore, when 2L / R≫cosθ,
u = 2L · {x / R-dh (x) / dx} (11)
The detection sensitivity does not depend much on the detection distance L and the incident angle θ, but largely depends on the roll radius R.
[0060]
As previously considered when the target is a plane, in order to detect both the defect along the longitudinal direction and the defect along the width direction of the inspection object, as shown in FIG. Considering the case where light is incident from the direction, the formulation at this time for the flaw in the width direction (y-axis direction)
x → s
R → R / cos2φ (because it becomes elliptical)
Therefore, for example, equation (11) is
u ≒ 2L ・ (s ・ cos2φ / R−dh / ds).
Therefore,
du / ds ≒ 2L · cos2φ ・ (1-R ・ tan2φ ・ d2h / dy2) / R
ds / du ≒ R (1 + R · tan2φ ・ d2h / dy2) / (2Lcos2φ)
Becomes However,
R. tan2φ ・ d2h (y) / dy2≪1 was assumed. Also in this case, it is assumed that the flaw has a shape of h (y) in the y-axis direction (width direction), and that the flaw continues in the x-axis direction (length direction) with the same shape.
[0061]
Therefore, in this case, the sensitivity is Rtan2φ ・ d2h / dy2Is determined. FIG. 11 shows the dependence of φ on the sensitivity. In FIG. 11, the horizontal axis represents φ, and the vertical axis represents the relative sensitivity of flaw detection. It can be seen that the detection sensitivity is improved as the incident direction with respect to the flaw in the longitudinal direction of the steel sheet is increased.
[0062]
In addition, with respect to the above incident direction, the formulation for the defect along the length direction (x-axis direction)
u ≒ 2L ・ ｛s ・ cos2φ / R-cosφ · dh (s · cosφ) / ds｝
= 2L · cosφ · {y-R · dh (y) / dx} / R,
dx / du ≒ R · (1 + R · d2h (x) / dx2) / (2Lcosφ)
Becomes Also in this case, it is assumed that the flaw has a shape of h (x) in the x-axis direction, and that the flaw continues in the same shape in the y-axis direction.
[0063]
In this case, the sensitivity is R · d2h (x) / dx2Is determined. FIG. 12 shows the effect of φ on the sensitivity. In FIG. 12, the horizontal axis represents φ, and the vertical axis represents the relative sensitivity of flaw detection. It can be seen that the detection sensitivity is improved as the incident direction with respect to the flaw in the longitudinal direction of the steel sheet is increased.
[0064]
Therefore, similarly to the case where the target has a flat shape, the value d of the shape change in the longitudinal direction (x-axis direction)2h / dx2Of the flaws to be detected, (d)2h / dx2)minSimilarly, the shape change value d in the width direction (y-axis direction)2h / dy2Of the flaws to be detected, (d)2h / dy2)minThen, R · (d2h / dx2)min, And R. tan2φ ・ (d2h / dy2)minIf is larger than a predetermined value, it is possible to detect a defect in any of these directions, and a defect oriented in an arbitrary direction is represented by superposition of these defects. , It is possible to detect a defect directed to
[0065]
A fifth means for solving the above-mentioned problem is the first means, wherein the object to be inspected detects minute unevenness flaws in a state where the object to be inspected is wound around a roll having a radius R. When the angle between the direction along the width direction and the direction along the longitudinal direction and the direction along the longitudinal direction is φ, and the angle of the fine irregularities in the direction along the longitudinal direction of the test object is φ. The minimum value among the flaws to be detected among the concavo-convex shape change amounts contributing to the mirror phenomenon, and the concavo-convex shape change amount contributing to the magic mirror phenomenon of the minute concavo-convex flaws in the direction along the width direction of the subject. The value of tan2φ is set so that the minimum value among the flaws to be detected among the values multiplied by φ is equal (claim 5).
[0066]
As described in the fourth means, the light / dark sensitivity of a flaw having irregularities in the length direction is R · d2h (x) / dx2The sensitivity of light and dark for a flaw having unevenness in the width direction is determined by Rtan2φ ・ (d2h / dy2).
[0067]
Therefore, R · (d2h (x) / dx2)min= R tan2φ ・ (d2h / dy2)min
That is, (d2h (x) / dx2)min= Tan2φ ・ (d2h (y) / dy2)min
By selecting φ so that と, flaws in any direction can be detected with the same sensitivity.
[0068]
A sixth means for solving the above-mentioned problem is any one of the second means to the fifth means, wherein a second order differential value of the uneven shape is used as an uneven shape change amount contributing to the magic mirror phenomenon. (Claim 6).
[0069]
As already described in the description of the second to fifth means, it is theoretically most preferable to use the second-order differential value of the uneven shape as the amount of change in the uneven shape contributing to the magic mirror phenomenon.
[0070]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a surface inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a steel plate, 2 is a roll, 3 is a detection head, 4 is a light source, 5 is a mirror, 6 is a screen, 7 is a two-dimensional camera, 8 is a signal processing device, and 9 is an output device. In the following drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0071]
The steel plate 1 is tensioned by the two rolls 2 and runs while being stretched flat. The detection head 3 is installed near the surface of the steel plate 1. A light source 4 is provided in the detection head 3 and irradiates the surface of the steel plate 1 with parallel light having a wavelength in the visible region at a large angle where the incident angle θ is close to 90 degrees, for example, 87 degrees. The collimated light is formed by using a lens or a parabolic mirror after condensing light from a lamp once and transmitting the light through a pinhole. After being reflected by the mirror 5, the parallel light irradiates the surface of the steel plate 1 at the aforementioned incident angle.
[0072]
The light reflected on the surface of the steel plate 1 forms an image on the translucent screen 6. The image is picked up from the back of the screen 6 by a two-dimensional camera (CCD camera or the like) 7, and image processing is performed by a signal processing device 8 to detect unevenness flaws. The reflected light from the steel plate surface is mirror-reflected light, but if there is an uneven flaw, that part is reflected on the screen 6 as a bright or dark pattern, so that the presence of the flaw can be detected. As a method of image processing, a known method such as a binarization process can be used. When the moving speed of the steel plate 1 is high, it is necessary to use a strobe light source to shorten the illumination time in order to prevent blurring of a captured image.
[0073]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the length direction of the steel plate 1 viewed from above the steel plate 1 and the direction of irradiation of light from the light source. In this embodiment, 3 (d)2hx / dx2)min= (D2hy / dy2)minThis is an embodiment in a case where there is a relationship. That is,
φ = tan-1｛((D2hx / dx2)min/ (D2hy / dy2)min)1/2｝ = 30 °
Is set to φ is the angle between the incident direction of the irradiation light and the y-axis, as described above. As a result, flaws that occur in the width direction of the steel sheet, such as chatter marks (flaws in which irregularities change in the x-axis direction, that is, the length direction of the steel sheet), and longitudinal marks, such as linear marks and draw marks, occur. This makes it possible to detect any of the flaws (flaws in which unevenness changes in the y-axis direction, that is, the width direction of the steel sheet). In the above relational expression, the detection sensitivity for flaws generated in the width direction of the steel sheet, such as chatter marks, is three times higher than the flaws generated in the longitudinal direction of the steel sheet. This is because the former is regarded as a harmful defect even if the irregularities are small.
[0074]
Depending on the nature of the defect, (d2hx / dx2)minAnd (d2hy / dy2)minIf there is another relationship between the φ and φ, φ may be determined according to the relationship.
[0075]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a surface inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention. 3, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted, and description of the same functions as those in FIG. 1 will also be omitted. In this embodiment, a laser light source is used as the light source 4 to irradiate parallel light. Then, instead of photographing the pattern projected on the screen using the CCD camera, a light-dark pattern is projected on the image sensor of the linear array camera 11.
[0076]
At that time, in order to project the laser reflected light having a large width in the width direction onto the small image pickup device, the reflected light is narrowed in the width direction via the cylindrical lenses 12 and 13 and then projected onto the image pickup device of the linear array camera 11. are doing. The irradiation light from the light source is irradiated at an angle of 30 ° with respect to the length direction of the steel sheet as shown in FIG. 2, and as a result, a flaw (x-axis direction, ie, Flaws that appear in the longitudinal direction of the steel sheet) and flaws that occur in the longitudinal direction of the steel sheet (flaws that show unevenness in the y-axis direction, that is, the width direction of the steel sheet) such as linear marks and draw marks. What can be detected is the same as in the embodiment shown in FIG.
[0077]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a surface inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention. 4A is a side view, and FIG. 4B is a plan view. The steel plate 21 is running so as to contact the roll 22 and change its traveling direction. In this embodiment, the measurement is performed at a position where the steel plate 21 is wound around the roll 22. Thereby, even if there is no fluctuation of the pass line due to the flapping of the steel sheet 21 and even if the steel sheet 21 itself has undulation, since the steel sheet 21 is wound around the roll 22 by tension, the steel sheet 21 is ideally free from undulation. Inspection can be performed in a state of an appropriate R shape.
[0078]
The light source 23 irradiates the surface of the steel plate 21 with laser slit light 24 that is wide in the width direction of the steel plate 21, and the reflected light is projected onto the image sensor of the linear array camera 25 in the same manner as in the embodiment shown in FIG. At this time, as in the embodiment shown in FIG. 3, the width direction of the reflected light is narrowed by the cylindrical lenses 26 and 27 before being projected onto the image sensor of the linear array camera 11. .
[0079]
The angle φ between the traveling direction (x-axis direction) of the steel plate 21 and the projection direction of the laser slit light shown in FIG.
(D2h (x) / dx2)min= Tan2φ ・ (d2h (y) / dy2)min
Is set to hold. Accordingly, both flaws having irregularities in the length direction of the steel sheet 21 (such as chatter marks) and flaws having irregularities in the width direction of the steel sheet 21 (such as linear marks and aperture marks) can be detected equally.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, even in an object to be inspected having a rough surface roughness, fine irregularities having irregularities of about several μm are removed by removing the influence of path line fluctuation and large irregularities of the object to be inspected. Thus, it is possible to provide an apparatus that can reliably detect any of a point-like flaw, a flaw that is long in the width direction of the test object, and a flaw that is long in the length direction of the test object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a surface inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a length direction of the steel sheet 1 viewed from above the steel sheet 1 and an irradiation direction of light from a light source.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a surface inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a surface inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining generation of a light and dark pattern obtained by a magic mirror optical system.
FIG. 6 is a diagram showing a light beam focusing state at a bright spot obtained by a magic mirror optical system.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an incident angle and a pitch of a light and dark pattern.
FIG. 8 is a diagram for explaining a calculation formula in the case where irradiation light is irradiated obliquely to a flaw having irregularities in the y-axis direction.
FIG. 9 is a diagram showing a test object wrapped around a roll.
FIG. 10 is a diagram for explaining a calculation formula in the case where irradiation light is applied obliquely to a flaw having irregularities in the y-axis direction in a state of being wound around a roll.
FIG. 11 is a diagram showing an incident direction of irradiation light and a light-dark intensity obtained by a detector with respect to a flaw having irregularities in the y-axis direction in a state of being wound around a roll.
FIG. 12 is a diagram showing an incident direction of irradiation light and a light-dark intensity obtained by a detector with respect to a flaw having irregularities in the x-axis direction in a state of being wound around a roll.
[Explanation of symbols]
1: steel plate, 2: roll, 3: detection head, 4: light source, 5: mirror, 6: screen, 7: two-dimensional camera, 8: signal processing device, 9: output device, 11: linear array camera, 12: Cylindrical lens, 13: Cylindrical lens, 21: Steel plate, 22: Roll, 23: Light source, 24: Laser slit light, 25: Linear array camera, 26: Cylindrical lens, 27: Cylindrical lens,
