JP2004163176A - 表面検査方法及び表面検査装置 - Google Patents
表面検査方法及び表面検査装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004163176A JP2004163176A JP2002327282A JP2002327282A JP2004163176A JP 2004163176 A JP2004163176 A JP 2004163176A JP 2002327282 A JP2002327282 A JP 2002327282A JP 2002327282 A JP2002327282 A JP 2002327282A JP 2004163176 A JP2004163176 A JP 2004163176A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- luminance
- inspection
- steel pipe
- defect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
【課題】製造工程を改造が比較的少なくて済み、鋼管の位置が変動した場合であっても、鋼管表面の検出が可能な表面検査方法及び表面検査装置の提供。
【解決手段】検査対象物である鋼管に光を照射し、鋼管表面の第１領域から反射光を２次元カメラにより受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準レベルを設定する（Ｓ３）。そして、鋼管表面の第２領域から反射光を１次元カメラにより受光してその輝度を計測し、算出した基準レベルと計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、鋼管表面の欠陥の有無を検出するようにしている（Ｓ４）。
【選択図】 図７
【解決手段】検査対象物である鋼管に光を照射し、鋼管表面の第１領域から反射光を２次元カメラにより受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準レベルを設定する（Ｓ３）。そして、鋼管表面の第２領域から反射光を１次元カメラにより受光してその輝度を計測し、算出した基準レベルと計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、鋼管表面の欠陥の有無を検出するようにしている（Ｓ４）。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は検査対象物である鋼管の表面検査方法及び表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継目無鋼管の製造工程において、熱間加工によってビレットを所定の寸法の鋼管に加工したのち、鋼管の曲がりを取り除くためにストレートナへ通すことが行われる。その際、熱間加工後の鋼管に穴、しわ等の欠陥がある場合、ストレートナにおいて鋼管が破損することがあり、また、その後に行われる超音波探傷機、磁気探傷機のセンサ部を破損することがある。そのため、ストレートナを通す前に鋼管にそのようなトラブルを起こす穴，しわ等がないかを検査し、そのような穴，しわ等がある鋼管はストレートナに通さないようにする必要がある。
【０００３】
そこで、熱間加工後の鋼管の形状を検査する装置が設置され、鋼管表面を検査するようにしている。この装置には比較的安価なＣＣＤカメラ等を用いた光学式の検査装置が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３７９４９号公報 （第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学式の検査装置では、検査の対象となる鋼管の位置がずれた場合、正確な測定が困難になるため、検査専用のラインを設け、鋼管の位置が一定となるようにチャックで固定し、その上で鋼管を周方向に回転させる必要がある。したがって、製造ラインを改造する必要があるため相当の費用がかかることになり、検査工程を別に設けなければならない場合も生じる。
【０００６】
また、通常の鋼管が搬送される製造ラインに光学式検査装置を設置することも可能である。図８は従来の検査工程を説明する模式図である。図中５は、コンベアのスキュローラ３上で回転しながら搬送される鋼管５である。照明２により検査対象物である鋼管５に光を照射し、その反射光を１次元カメラ１により撮像する。鋼管５の表面に、疵、汚れ、窪み、しわ等の欠陥が生じている場合には、その反射強度が弱くなるため、１次元カメラ１によって反射光の輝度を計測することで欠陥を検出することができる。欠陥を検出する際、一般には、検出輝度に対する基準レベルが設定され、その基準レベルよりも低い輝度を検出した場合に、欠陥を検出したと判断する。
【０００７】
しかしながら、通常の製造ラインでは搬送する鋼管５を固定していないため、スキュローラ３上でその位置が変動することになる。そのため、照明２による光の当たり方が鋼管５の位置によって変化する場合が生じる。このとき、欠陥の検出の際に一定の基準レベルを用いたのでは、欠陥の誤検出が生じる場合があり、検査の精度が落ちてしまうという問題点を生じていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、検査対象物に光を照射し、第１領域からの反射光の光量を計測して、欠陥検出の際に基準とする基準輝度を算出し、第２領域からの反射光の輝度を計測して基準輝度と比較し、その比較結果に基づき、検査対象物表面の欠陥の有無を検出する構成とすることにより、検査対象物の位置が検査中にずれた場合であっても、検査対象物表面の欠陥を安価に検出することができる表面検査方法及び表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、第１受光手段として検査対象物を撮像して２次元画像を得る２次元撮像素子を利用し、得られた２次元画像に基づいて反射光の光量を計測する構成とすることにより、検査対象物の位置が検査中にずれた場合であっても、検査対象物表面の欠陥を検出することができる表面検査装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、第２受光手段として検査対象物を撮像して１次元画像を得る１次元撮像素子を利用し、得られた１次元画像に基づいて反射光の輝度を計測する構成とすることにより、検査対象物表面の欠陥を精度良く検出することができる表面検査装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、第２受光手段が所定波長域の光を除去する構成とすることにより、多様な環境条件下で検査対象物の欠陥を検出できる表面検査装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、算出した第１基準輝度により検査対象物のしわを検出し、第２基準輝度により検査対象物に生じた穴を検出する構成とすることにより、複数種の欠陥を１度の測定により検出できる表面検査装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、検査対象物を回転させながら搬送する手段を更に備える構成とすることにより、検査対象物の全面について容易に欠陥を検出することができる表面検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る表面検査方法は、検査対象物に光を照射し、前記検査対象物からの反射光を受光し、受光した光量に基づいて前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する表面検査方法において、前記検査対象物表面の第１領域からの反射光を受光し、受光した反射光の光量を光量計により計測し、前記検査対象物表面の第２領域からの反射光を受光し、受光した反射光に基づき、前記第２領域上の輝度を輝度計により計測し、前記光量計が計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる１又は複数の基準輝度を算出し、算出した基準輝度と前記輝度計が計測した輝度とを比較し、比較した結果に基づき、前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出することを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、検査対象物に光を照射し、検査対象物表面の第１領域から反射光を受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準輝度を算出し、検査対象物表面の第２領域から反射光を受光してその輝度を計測し、算出した基準輝度と計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、検査対象物表面の欠陥の有無を検出するようにしている。継目無鋼管の製造工程では、鋼管の曲がりを取り除くためにコンベア上に設けられたスキュローラ上で鋼管を回転させながら搬送し、ストレートナへ入れるようにしている。ストレートナでの破損を防止するために、鋼管表面の欠陥を検査する必要があるが、本発明を適用した場合、鋼管の位置がスキュローラ上で変動した場合であっても、比較的広範囲な領域（第１領域）からの反射光について光量を求めて、欠陥検出用の基準輝度を算出することができるため、鋼管位置の変動に左右されることなく、鋼管表面の疵、汚れ、しわ等の欠陥を検出できる。また、製造ラインの改良が必要最小限で済み、ターンニングローラ、チャッキング装置等の検査専用回転装置が不要となるためコストの上昇が抑えられる。
【００１６】
第２発明に係る表面検査装置は、検査対象物に光を照射する光照射部と、前記検査対象物からの反射光を受光し、受光した光量に基づいて前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する検出部とを備える表面検査装置において、前記検出部は、前記検査対象物表面の第１領域からの反射光を受光する第１受光手段と、該第１受光手段が受光した反射光の光量を計測する第１計測手段と、前記検査対象物表面の第２領域からの反射光を受光する第２受光手段と、該第２受光手段が受光した反射光に基づき、前記第２領域上の輝度を計測する第２計測手段と、前記第１計測手段が計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる１又は複数の基準輝度を算出する算出手段と、該算出手段が算出した基準輝度と前記第２計測手段が計測した輝度とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき、前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第２発明にあっては、検査対象物に光を照射し、検査対象物表面の第１領域から反射光を受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準輝度を算出し、検査対象物表面の第２領域から反射光を受光してその輝度を計測し、算出した基準輝度と計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、検査対象物表面の欠陥の有無を検出するようにしている。例えば、鋼管の製造工程における欠陥の検出に適用した場合、鋼管の位置がスキュローラ上で変動した場合であっても、比較的広範囲な領域（第１領域）からの反射光について光量を求めて、欠陥検出用の基準輝度を算出することができるため、鋼管位置の変動に左右されることなく、鋼管表面の疵、汚れ、しわ等の欠陥を検出できる。また、製造ラインの改良が必要最小限で済み、ターンニングローラ、チャッキング装置等の検査専用回転装置が不要となるためコストの上昇が抑えられる。
【００１８】
第３発明に係る表面検査装置は、第２発明に係る表面検査装置において、前記第１受光手段は、検査対象物を撮像して２次元画像を得る２次元撮像素子であり、前記第１計測手段は、前記２次元撮像素子により得られた２次元画像に基づき、反射光の光量を計測すべくなしてあることを特徴とする。
【００１９】
第３発明にあっては、２次元撮像素子により得られた２次元画像に基づいて反射光の光量を計測するようにしている。したがって、２次元ＣＣＤのような撮像素子を用いて検査対象物上を広範囲に撮像し、反射光の光量が計測される。また、計測した光量を利用することにより、検査対象物の位置が変動した場合であっても対応可能な基準輝度が算出される。
【００２０】
第４発明に係る表面検査装置は、第２発明又は第３発明に係る表面検査装置において、前記第２受光手段は、検査対象物を撮像して１次元画像を得る１次元撮像素子であり、前記第２計測手段は、前記１次元撮像素子により得られた１次元画像に基づき、反射光の輝度を計測すべくなしてあることを特徴とする。
【００２１】
第４発明にあっては、１次元撮像素子により得られた１次元画像に基づき、反射光の輝度を計測するようにしている。したがって、分解能を高くして検査対象物表面の欠陥が検出される。
【００２２】
第５発明に係る表面検査装置は、第２発明乃至第４発明の何れかの表面検査装置において、前記第２受光手段は、所定波長域の光を除去する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２３】
第５発明にあっては、第２受光手段が所定波長の光を除去する手段を備えているため、例えば、製造工程に熱間工程が含まれており、検査対象物が自発光を発する場合であっても、その自発光の影響を取り除くことが可能であり、常温から熱間まで広範囲の温度領域に対応可能である。
【００２４】
第６発明に係る表面検査装置は、第２発明乃至第５発明の何れかの表面検査装置において、前記検出手段は、前記算出手段により算出した第１基準輝度により前記検査対象物上のしわを検出すべくなしてあり、第２基準輝度により前記検査対象物に生じたの穴を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００２５】
第６発明にあっては、第１基準輝度により検査対象物上のしわを検出し、第２基準輝度により検査対象物に生じた穴を検出するようにしているため、欠陥の種類が判別される。
【００２６】
第７発明に係る表面検査装置は、第２発明乃至第６発明の何れかの表面検査装置において、前記検査対象物を回転させながら搬送する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２７】
第７発明にあっては、検査対象物を回転させながら搬送する手段を備えているため、例えば、鋼管の製造工程において、１方向から鋼管の全周及び全長について欠陥の検出が可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１及び図２は本実施の形態に係る表面検査システムの概略構成図である。図中５０は、コンベア３０上を回転しながら図の白抜矢符の方向へ搬送される円筒形状の鋼管であり、３つのハロゲンランプ１３，１３，１３を利用して鋼管５０へ光を照射し、鋼管５０表面の欠陥を検出すべく１次元カメラ１１及び２次元カメラ１２により鋼管５０を撮影する。
コンベア３０には、鋼管５０の搬送方向に対して所定の角度を持たせた複数のスキュローラ３１，３１，…が設けられており、鋼管５０をスキュローラ３１，３１，…の上を搬送させることで、その角度に応じた回転を鋼管５０に与えるようにしている。
コンベア３０の後段には図に示していないストレートナが設置されており、本実施の形態では、ストレートナで鋼管５０が破損する原因となる欠陥を１次元カメラ１１及び２次元カメラ１２により検出するようにしている。
【００２９】
２次元カメラ１２で撮影して得られた２次元画像は画像処理装置２２へ送出され、モニタ２３にて表示されるとともに、前記２次元画像の光量又は平均的な輝度値が算出され、２次元画像の輝度情報として信号処理装置２１へ送信される。また、１次元カメラ１１で撮影して得られた１次元画像は信号処理装置２１へ送出される。信号処理装置２１は、画像処理装置２２からの輝度情報を参照して１次元画像を解析し、鋼管５０の欠陥を検出する。信号処理装置２１が検出する鋼管５０の欠陥とは、例えば、疵、しわ、穴、汚れ等であり、１次元画像の輝度に基づいてこれらの欠陥を検出する。鋼管５０の表面に疵、しわ、穴、汚れ等がある場合、それらの領域で反射光量が減少する。１次元カメラ１１が検出する輝度値に対して予め基準レベルを設定しておき、その基準レベルより低い輝度値が得られた場合に疵等の欠陥を検出したと判定する。また、鋼管５０表面からの反射光量は、スキュローラ３１上での鋼管５０の位置、又は鋼管５０の表面温度等により変化するため、本実施の形態では、鋼管５０上の比較的広範囲について平均的な輝度値を２次元カメラ１２を利用して測定し、測定した輝度値に基づいて前記基準レベルの補正を行っている。
【００３０】
信号処理装置２１へ入力された１次元カメラ１１からの１次元画像は、スキャンコンバータ２４によりＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換された後、モニタ２４及びビデオプリンタ２５へ送出される。モニタ２４は受付けた映像信号に基づいて映像を表示し、ビデオプリンタ２５は受付けた映像信号に基づいて記録用紙へ画像形成を行う。
また、各スキュローラ３１，３１，…にはエンコーダ３２，３２，…が取り付けられており、スキュローラ３１，３１，…の回転を常時監視するようにしている。ストレートナでの処理中に次の鋼管５０を搬送しており、検査途中で鋼管５０の進行が停止する場合があるため、スキュローラ３１，３１，…の回転を監視して鋼管５０の進行状態を検出し、１次元カメラ１１又は２次元カメラ１２にて誤検査が生じないようにしている。
更に、鋼管５０がスキュローラ３１，３１，…からの飛び出しを防止するため、スキュローラ３１，３１，…の両脇にサイドガイド３３，３３を設けている。また、サイドガイド３３，３３を設けているため、外乱光による影響が防止される。
【００３１】
３つのハロゲンランプ１３，１３，１３はそれぞれ鋼管５０の搬送方向に８００ｍｍの間隔を隔てて、鋼管５０から１３００ｍｍの高さに設置される。搬送される鋼管５０の温度は１０００℃以上になり、輻射光を放射する場合があるため、ハロゲンランプ１３は鋼管５０からの輻射光よりも明るい照度を有していることが必要であり、また、所定の範囲に光を均一に照射できることが望ましい。鋼管５０の進入側の２つのハロゲンランプ１３，１３間には、鋼管５０から高さ２０００ｍｍの高さに２次元カメラ１２が設置され、鋼管５０の退出側の２つのハロゲンランプ１３，１３間には、２次元カメラ１２と同じ高さに１次元カメラ１１が設置される。
１次元カメラ１１とハロゲンランプ１３との鉛直面内での角度は４５度が望ましい。３つのハロゲンランプ１３は必ずしも全て同じ角度に設置する必要はなく、鋼管５０のしわの検出用に４５度に設置し、鋼管５０の穴の検出用に１次元カメラ１１と同じ角度に設置し、鋼管５０の窪みの検出用に９０度に設置することも可能である。
２次元カメラ１２は１次元カメラ１１と同じ角度に設置するのが望ましく、鋼管５０の全面を検出可能である場合には両者の角度がずれていてもよい。また、各カメラ１１，１２の軸は、鋼管５０がスキュローラ３１の中心に位置した場合に、鋼管５０の表面に対して所定の角度になるように設置し、各カメラ１１，１２の水平視野内に入る鋼管５０の表面が出来るだけ均一になるようにすることが望ましい。
【００３２】
このように、１次元カメラ１１、２次元カメラ１２、及び各ハロゲンランプ１３，１３，１３を配置することにより、１次元カメラ１１の水平視野を２５００ｍｍの範囲で均一にできることが発明者らの検討により分かった。
なお、コスト面、性能面、メンテナンス性を考慮した場合、前述したような配置することが望ましいが、ハロゲンランプ１３の照度、種類等を変更することによって、他の配置をとり得ることは勿論のことである。また、鋼管５０は、スキュローラ３１，３１，…上を回転しながら搬送されるため、各カメラ１１，１２は１台ずつ設置すれば良いが、ハロゲンランプ１３との角度を変えて測定することにより、疵、しわ等を精度よく検出できるため、１次元カメラ１１及び２次元カメラ１２をそれぞれ複数台設置してもよく、ハロゲンランプ１３との角度、及びハロゲンランプ１３の個数等もそれに応じて変化させても良い。
【００３３】
図３は１次元カメラ１１の撮影原理を説明する模式図である。１次元カメラ１１は、１次元状に配列させたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の受光素子により受光部を構成しており、図３（ａ）に示した如く鋼管５０上の所定範囲（例えば、長さ２５００ｍｍ）を撮影する。１次元カメラ１１の走査周期は非常に短く、検査対象物である鋼管５０はスキュローラ３１，３１，…の上で回転しながら進行するため、搬送されている間に鋼管５０の全周囲、全長を撮影することができる。
本実施の形態における１次元カメラ１１は４０９６個の受光素子を１次元状に配列させており、１度の走査によって４０９６ドットの画像信号を得るようにしている。具体的には、受光部で蓄えられた信号電荷は、転送ゲートを介して転送部（ＣＣＤレジスタ）へ転送され、４０９６ドットの画像信号として、信号処理装置２１へ送出される。
【００３４】
図４は１次元カメラ１１により得られる画像信号を説明するグラフである。横軸にはドット数をとり、縦軸には輝度をとっている。ハロゲンランプ１３，１３，１３からの光が鋼管５０に均一に照射されており、１次元カメラ１１の各受光素子に感度ムラがない理想的な状況下では、図４（ａ）に示した如き画像信号が得られる。すなわち、疵、しわ、汚れ等の欠陥が鋼管５０にない場合、各ドットの信号の大きさ（輝度）は等しくなり、欠陥がある場合にのみ当該ドットの信号の大きさが小さくなる。したがって、輝度に対する基準レベルＣ０ を設定して、基準レベルＣ０ と各受光素子により計測された輝度とを比較することにより、欠陥の有無を検出することができる。図４（ａ）に示した例では、Ａ点近傍およびＢ点近傍で測定した輝度が基準レベルＣ０ よりも小さくなっており、Ａ点近傍およびＢ点近傍に該当する鋼管５０の位置に疵、しわ、汚れ等の欠陥があることが分かる。
【００３５】
このように、ハロゲンランプ１３，１３，１３からの光が鋼管５０に均一に照射されており、１次元カメラ１１の受光素子に感度ムラがない場合には、視野の全範囲を均一に検査することができるが、実際には、ハロゲンランプ１３は有限の大きさを持っているために照射する光は不均一となり、１次元カメラ１１の受光素子には感度ムラが生じている。更に、１次元カメラ１１が備えるレンズのシェーディングにより周辺減光が生じている。また、搬送される鋼管５０の温度は１０００℃と高いため輻射光を放射しており、鋼管５０の表面温度により輻射光のムラが生じている。
したがって、実際に得られる１次元カメラ１１の画像信号は、図４（ａ）に示したような理想的な波形が得られず、中央ドット近傍で輝度が大きくなり、両端のドット近傍で輝度が小さくなっていることが多い（図４（ｂ））。このとき、前述と同じ大きさの基準レベルＣ０ を設定した場合では、Ａ点近傍の欠陥は検出することが可能であるが、中央ドット付近に存在するＢ点近傍の欠陥が検出できないことになる。したがって、本実施の形態では、１次元カメラ１１により得られた画像信号にシェーディング補正を施し、１次元カメラ１１の視野全体を均一に検査できるようにしている。具体的には、鋼管５０を回転させずに通過させ、ハロゲンランプ１３，１３，１３の位置による各ドットの受光量を測定し、その値を用いてシェーディング補正を行っている。
【００３６】
図５は１次元カメラ１１により得られる画像の一例を示す模式図である。前述したように鋼管５０は、スキュローラ３１，３１，…の上を回転しながら進行するため、１次元カメラ１１のドット数を横軸にとり、経過時間を縦軸にとった場合、鋼管５０の全周が２次元画像１１０として得られる。
鋼管５０が１次元カメラ１１の撮影範囲内を通過する前の領域１１０ａ、通過後の領域１１０ｂの輝度は低くなる。鋼管５０に穴が生じている領域１１０ｄ、疵、汚れが生じている領域１１０ｃ、及びしわが生じている領域１１０ｅは、何れもハロゲンランプ１３，１３，１３により照射した光に対する反射光量が小さくなるため、それらの領域でも輝度は低くなる。特に、鋼管５０に穴が生じている領域１１０ｄの輝度は、疵、汚れ、しわ等が生じている領域１１０ｃ，１１０ｅの輝度と比較しても低いことが知られている。
また、しわが生じている領域１１０ｅは一般に面積が大きく（又は一方向に長く）、疵、汚れが生じている領域は面積が小さい。
したがって、輝度の高低を検出することにより、穴による欠陥とそれ以外の欠陥とを区別することができ、更に、輝度が低くなっている領域の面積又は長さを検出することによって、しわによる欠陥とそれ以外の欠陥とを区別することができる。
【００３７】
図６は１次元カメラ１１による検出結果の一例を示すグラフである。図４と同様に横軸には１次元カメラ１１のドット数をとり、縦軸には輝度をとっている。本検出結果の例では、前述のシェーディング補正を行っている。前述したように、鋼管５０の表面に穴による欠陥を検出した場合と、それ以外による欠陥を検出した場合とでは、１次元カメラ１１により計測される輝度が異なる。例えば、図５において、時刻ｔ＝ｔｓ の検出結果は、図６に示したグラフのようになり、Ｃ点近傍で計測された輝度は最高輝度値よりも少しだけ低く、また、Ｄ点近傍で計測された輝度はＣ点近傍で計測された輝度値と比較して更に低くなっている。したがって、両者は２つの基準レベルを設定することよって区別することが可能となる。すなわち、２次元カメラ１２による基準レベルをＣ０ とした場合、第１基準レベルＣ１ をＣ０ ＋αに設定し、第２基準レベルをＣ０ −βに設定する。ここで、α，βは正の実数であり、第１基準レベルにて両方の欠陥が検出されるようにαの値を定め、第２基準レベルにて穴による欠陥のみが検出されるようにβの値を定める。
【００３８】
図７は信号処理装置２１による欠陥検出処理の処理手順を説明するフローチャートである。信号処理装置２１は、まず、１次元カメラ１１から送出された１次元画像を取込む（ステップＳ１）。そして、画像処理装置２２にて算出された輝度情報の入力があるか否かを判断する（ステップＳ２）。輝度情報の入力がある場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、入力された輝度情報に基づき、鋼管５０上のしわ、疵、汚れを検出するための第１基準レベル、及び鋼管５０に生じた穴を検出するための第２基準レベルの設定を行う（ステップＳ３）。すなわち、前述の基準レベルＣ０ の値が画像処理装置２２から入力されるようにしておき、予め定めたα，βの値を加算及び減算する。α，βの値は必ずしも固定値である必要はなく、基準レベルＣ０ の値に応じて増減させるようにしてもよい。
また、２次元カメラ１２により、鋼管５０がスキュローラ３１に対してどちらの方向にずれたかを検出し、その情報を基づき１次元カメラ１１による検出光量の補正、並びに第１基準レベルＣ１ 及び第２基準レベルＣ２ の設定を行ってもよい。
【００３９】
１次元画像を取り込んだ際に、輝度情報の入力がない場合（Ｓ２：ＮＯ）、又は輝度情報に基づき第１、第２基準レベルを設定した場合（Ｓ３）、２値化処理による不良判定を実行する（ステップＳ４）。すなわち、第１基準レベルＣ１ でのみ検出したものを疵、汚れ、又はしわによる欠陥であると判定し、第２基準レベルＣ２ で検出したものを穴による欠陥であると判定する。更に、数十〜数百ドットに亘って検出輝度が低くなっている領域は、しわによる欠陥であると判定するようにしてもよい。
【００４０】
次いで、信号処理装置２１は、鋼管５０の表面に欠陥等の不良を検出したか否かを判断し（ステップＳ５）、不良を検出した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、検査した鋼管５０が不良である旨の情報を出力する（ステップＳ６）。出力された情報は、例えば、図に示していないホストコンピュータへ送信され、その鋼管５０をストレートナへ送るか否かについてホストコンピュータにて判断される。
【００４１】
ステップＳ５にて鋼管５０の表面に不良を検出していない場合（Ｓ５：ＮＯ）、又はステップＳ６にて不良である旨の情報を出力した場合、信号処理装置２１は、検出が終了したか否かについて判断する（ステップＳ７）。検出が終了したか否かの判断は、２次元カメラ１２からの２次元画像に基づき計測された光量の大小によって判断する。
検出が終了していないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻し、検出が終了したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、本欠陥検出処理を終了する。
【００４２】
このように、本実施の形態では、製造ラインを改良することなく、常温から熱間まで適用可能な鋼管の表面検査装置を提供することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、検査対象物を円筒形状の鋼管に適用した形態について説明したが、円柱形状の鋼材、球状の鋼材等にも適用できることは勿論である。また、全周に亘って検査する必要がない場合には、板材、角材等にも適用することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、第１発明及び第２発明による場合は、検査対象物に光を照射し、検査対象物表面の第１領域から反射光を受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準輝度を算出し、検査対象物表面の第２領域から反射光を受光してその輝度を計測し、算出した基準輝度と計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、検査対象物表面の欠陥の有無を検出するようにしている。例えば、鋼管の製造工程における欠陥の検出に適用した場合、鋼管の位置がスキュローラ上で変動した場合であっても、比較的広範囲な領域（第１領域）からの反射光について光量を求めて、欠陥検出用の基準輝度を算出することにより、鋼管位置の変動に左右されることなく、鋼管表面の疵、汚れ、しわ等の欠陥を検出することができる。また、製造ラインの改良が必要最小限で済み、ターンニングローラ、チャッキング装置等の検査専用回転装置が不要となるためコストの上昇を抑えることが可能である。
【００４５】
第３発明による場合は、２次元撮像素子により得られた２次元画像に基づいて反射光の光量を計測するようにしている。したがって、２次元ＣＣＤのような撮像素子を用いることにより、検査対象物を広範囲に撮像して光量を計測することで、検査対象物の位置が変動した場合であっても対応可能な基準輝度を算出できる。
【００４６】
第４発明による場合は、１次元撮像素子により得られた１次元画像に基づき、反射光の輝度を計測するようにしている。したがって、分解能を高くして検査対象物表面の欠陥を検出することができる。
【００４７】
第５発明による場合は、第２受光手段が所定波長の光を除去する手段を備えているため、例えば、製造工程に熱間工程が含まれており、検査対象物が自発光を発する場合であっても、その自発光の影響を取り除くことが可能であり、常温から熱間まで広範囲の温度領域に対応することができる。
【００４８】
第６発明による場合は、第１基準輝度により検査対象物上のしわを検出し、第２基準輝度により検査対象物に生じた穴を検出するようにしているため、欠陥の種類を判別することができる。
【００４９】
第７発明による場合は、検査対象物を回転させながら搬送する手段を備えているため、例えば、鋼管の製造工程において、１方向から鋼管の全周及び全長について欠陥の検出が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る表面検査システムの概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る表面検査システムの概略構成図である。
【図３】１次元カメラの撮影原理を説明する模式図である。
【図４】１次元カメラにより得られる画像信号を説明するグラフである。
【図５】１次元カメラにより得られる画像の一例を示す模式図である。
【図６】１次元カメラによる検出結果の一例を示すグラフである。
【図７】信号処理装置による欠陥検出処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図８】従来の検査工程を説明する模式図である。
【符号の説明】
１１ １次元カメラ
１２ ２次元カメラ
１３ ハロゲンランプ
２１ 信号処理装置
２２ 画像処理装置
２３ モニタ
２４ スキャンコンバータ
２５ ビデオプリンタ
３１ スキュローラ
３２ エンコーダ
５０ 鋼管
【発明の属する技術分野】
本発明は検査対象物である鋼管の表面検査方法及び表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継目無鋼管の製造工程において、熱間加工によってビレットを所定の寸法の鋼管に加工したのち、鋼管の曲がりを取り除くためにストレートナへ通すことが行われる。その際、熱間加工後の鋼管に穴、しわ等の欠陥がある場合、ストレートナにおいて鋼管が破損することがあり、また、その後に行われる超音波探傷機、磁気探傷機のセンサ部を破損することがある。そのため、ストレートナを通す前に鋼管にそのようなトラブルを起こす穴，しわ等がないかを検査し、そのような穴，しわ等がある鋼管はストレートナに通さないようにする必要がある。
【０００３】
そこで、熱間加工後の鋼管の形状を検査する装置が設置され、鋼管表面を検査するようにしている。この装置には比較的安価なＣＣＤカメラ等を用いた光学式の検査装置が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３７９４９号公報 （第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学式の検査装置では、検査の対象となる鋼管の位置がずれた場合、正確な測定が困難になるため、検査専用のラインを設け、鋼管の位置が一定となるようにチャックで固定し、その上で鋼管を周方向に回転させる必要がある。したがって、製造ラインを改造する必要があるため相当の費用がかかることになり、検査工程を別に設けなければならない場合も生じる。
【０００６】
また、通常の鋼管が搬送される製造ラインに光学式検査装置を設置することも可能である。図８は従来の検査工程を説明する模式図である。図中５は、コンベアのスキュローラ３上で回転しながら搬送される鋼管５である。照明２により検査対象物である鋼管５に光を照射し、その反射光を１次元カメラ１により撮像する。鋼管５の表面に、疵、汚れ、窪み、しわ等の欠陥が生じている場合には、その反射強度が弱くなるため、１次元カメラ１によって反射光の輝度を計測することで欠陥を検出することができる。欠陥を検出する際、一般には、検出輝度に対する基準レベルが設定され、その基準レベルよりも低い輝度を検出した場合に、欠陥を検出したと判断する。
【０００７】
しかしながら、通常の製造ラインでは搬送する鋼管５を固定していないため、スキュローラ３上でその位置が変動することになる。そのため、照明２による光の当たり方が鋼管５の位置によって変化する場合が生じる。このとき、欠陥の検出の際に一定の基準レベルを用いたのでは、欠陥の誤検出が生じる場合があり、検査の精度が落ちてしまうという問題点を生じていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、検査対象物に光を照射し、第１領域からの反射光の光量を計測して、欠陥検出の際に基準とする基準輝度を算出し、第２領域からの反射光の輝度を計測して基準輝度と比較し、その比較結果に基づき、検査対象物表面の欠陥の有無を検出する構成とすることにより、検査対象物の位置が検査中にずれた場合であっても、検査対象物表面の欠陥を安価に検出することができる表面検査方法及び表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、第１受光手段として検査対象物を撮像して２次元画像を得る２次元撮像素子を利用し、得られた２次元画像に基づいて反射光の光量を計測する構成とすることにより、検査対象物の位置が検査中にずれた場合であっても、検査対象物表面の欠陥を検出することができる表面検査装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、第２受光手段として検査対象物を撮像して１次元画像を得る１次元撮像素子を利用し、得られた１次元画像に基づいて反射光の輝度を計測する構成とすることにより、検査対象物表面の欠陥を精度良く検出することができる表面検査装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、第２受光手段が所定波長域の光を除去する構成とすることにより、多様な環境条件下で検査対象物の欠陥を検出できる表面検査装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、算出した第１基準輝度により検査対象物のしわを検出し、第２基準輝度により検査対象物に生じた穴を検出する構成とすることにより、複数種の欠陥を１度の測定により検出できる表面検査装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、検査対象物を回転させながら搬送する手段を更に備える構成とすることにより、検査対象物の全面について容易に欠陥を検出することができる表面検査装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る表面検査方法は、検査対象物に光を照射し、前記検査対象物からの反射光を受光し、受光した光量に基づいて前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する表面検査方法において、前記検査対象物表面の第１領域からの反射光を受光し、受光した反射光の光量を光量計により計測し、前記検査対象物表面の第２領域からの反射光を受光し、受光した反射光に基づき、前記第２領域上の輝度を輝度計により計測し、前記光量計が計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる１又は複数の基準輝度を算出し、算出した基準輝度と前記輝度計が計測した輝度とを比較し、比較した結果に基づき、前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出することを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、検査対象物に光を照射し、検査対象物表面の第１領域から反射光を受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準輝度を算出し、検査対象物表面の第２領域から反射光を受光してその輝度を計測し、算出した基準輝度と計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、検査対象物表面の欠陥の有無を検出するようにしている。継目無鋼管の製造工程では、鋼管の曲がりを取り除くためにコンベア上に設けられたスキュローラ上で鋼管を回転させながら搬送し、ストレートナへ入れるようにしている。ストレートナでの破損を防止するために、鋼管表面の欠陥を検査する必要があるが、本発明を適用した場合、鋼管の位置がスキュローラ上で変動した場合であっても、比較的広範囲な領域（第１領域）からの反射光について光量を求めて、欠陥検出用の基準輝度を算出することができるため、鋼管位置の変動に左右されることなく、鋼管表面の疵、汚れ、しわ等の欠陥を検出できる。また、製造ラインの改良が必要最小限で済み、ターンニングローラ、チャッキング装置等の検査専用回転装置が不要となるためコストの上昇が抑えられる。
【００１６】
第２発明に係る表面検査装置は、検査対象物に光を照射する光照射部と、前記検査対象物からの反射光を受光し、受光した光量に基づいて前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する検出部とを備える表面検査装置において、前記検出部は、前記検査対象物表面の第１領域からの反射光を受光する第１受光手段と、該第１受光手段が受光した反射光の光量を計測する第１計測手段と、前記検査対象物表面の第２領域からの反射光を受光する第２受光手段と、該第２受光手段が受光した反射光に基づき、前記第２領域上の輝度を計測する第２計測手段と、前記第１計測手段が計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる１又は複数の基準輝度を算出する算出手段と、該算出手段が算出した基準輝度と前記第２計測手段が計測した輝度とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき、前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第２発明にあっては、検査対象物に光を照射し、検査対象物表面の第１領域から反射光を受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準輝度を算出し、検査対象物表面の第２領域から反射光を受光してその輝度を計測し、算出した基準輝度と計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、検査対象物表面の欠陥の有無を検出するようにしている。例えば、鋼管の製造工程における欠陥の検出に適用した場合、鋼管の位置がスキュローラ上で変動した場合であっても、比較的広範囲な領域（第１領域）からの反射光について光量を求めて、欠陥検出用の基準輝度を算出することができるため、鋼管位置の変動に左右されることなく、鋼管表面の疵、汚れ、しわ等の欠陥を検出できる。また、製造ラインの改良が必要最小限で済み、ターンニングローラ、チャッキング装置等の検査専用回転装置が不要となるためコストの上昇が抑えられる。
【００１８】
第３発明に係る表面検査装置は、第２発明に係る表面検査装置において、前記第１受光手段は、検査対象物を撮像して２次元画像を得る２次元撮像素子であり、前記第１計測手段は、前記２次元撮像素子により得られた２次元画像に基づき、反射光の光量を計測すべくなしてあることを特徴とする。
【００１９】
第３発明にあっては、２次元撮像素子により得られた２次元画像に基づいて反射光の光量を計測するようにしている。したがって、２次元ＣＣＤのような撮像素子を用いて検査対象物上を広範囲に撮像し、反射光の光量が計測される。また、計測した光量を利用することにより、検査対象物の位置が変動した場合であっても対応可能な基準輝度が算出される。
【００２０】
第４発明に係る表面検査装置は、第２発明又は第３発明に係る表面検査装置において、前記第２受光手段は、検査対象物を撮像して１次元画像を得る１次元撮像素子であり、前記第２計測手段は、前記１次元撮像素子により得られた１次元画像に基づき、反射光の輝度を計測すべくなしてあることを特徴とする。
【００２１】
第４発明にあっては、１次元撮像素子により得られた１次元画像に基づき、反射光の輝度を計測するようにしている。したがって、分解能を高くして検査対象物表面の欠陥が検出される。
【００２２】
第５発明に係る表面検査装置は、第２発明乃至第４発明の何れかの表面検査装置において、前記第２受光手段は、所定波長域の光を除去する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２３】
第５発明にあっては、第２受光手段が所定波長の光を除去する手段を備えているため、例えば、製造工程に熱間工程が含まれており、検査対象物が自発光を発する場合であっても、その自発光の影響を取り除くことが可能であり、常温から熱間まで広範囲の温度領域に対応可能である。
【００２４】
第６発明に係る表面検査装置は、第２発明乃至第５発明の何れかの表面検査装置において、前記検出手段は、前記算出手段により算出した第１基準輝度により前記検査対象物上のしわを検出すべくなしてあり、第２基準輝度により前記検査対象物に生じたの穴を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００２５】
第６発明にあっては、第１基準輝度により検査対象物上のしわを検出し、第２基準輝度により検査対象物に生じた穴を検出するようにしているため、欠陥の種類が判別される。
【００２６】
第７発明に係る表面検査装置は、第２発明乃至第６発明の何れかの表面検査装置において、前記検査対象物を回転させながら搬送する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２７】
第７発明にあっては、検査対象物を回転させながら搬送する手段を備えているため、例えば、鋼管の製造工程において、１方向から鋼管の全周及び全長について欠陥の検出が可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１及び図２は本実施の形態に係る表面検査システムの概略構成図である。図中５０は、コンベア３０上を回転しながら図の白抜矢符の方向へ搬送される円筒形状の鋼管であり、３つのハロゲンランプ１３，１３，１３を利用して鋼管５０へ光を照射し、鋼管５０表面の欠陥を検出すべく１次元カメラ１１及び２次元カメラ１２により鋼管５０を撮影する。
コンベア３０には、鋼管５０の搬送方向に対して所定の角度を持たせた複数のスキュローラ３１，３１，…が設けられており、鋼管５０をスキュローラ３１，３１，…の上を搬送させることで、その角度に応じた回転を鋼管５０に与えるようにしている。
コンベア３０の後段には図に示していないストレートナが設置されており、本実施の形態では、ストレートナで鋼管５０が破損する原因となる欠陥を１次元カメラ１１及び２次元カメラ１２により検出するようにしている。
【００２９】
２次元カメラ１２で撮影して得られた２次元画像は画像処理装置２２へ送出され、モニタ２３にて表示されるとともに、前記２次元画像の光量又は平均的な輝度値が算出され、２次元画像の輝度情報として信号処理装置２１へ送信される。また、１次元カメラ１１で撮影して得られた１次元画像は信号処理装置２１へ送出される。信号処理装置２１は、画像処理装置２２からの輝度情報を参照して１次元画像を解析し、鋼管５０の欠陥を検出する。信号処理装置２１が検出する鋼管５０の欠陥とは、例えば、疵、しわ、穴、汚れ等であり、１次元画像の輝度に基づいてこれらの欠陥を検出する。鋼管５０の表面に疵、しわ、穴、汚れ等がある場合、それらの領域で反射光量が減少する。１次元カメラ１１が検出する輝度値に対して予め基準レベルを設定しておき、その基準レベルより低い輝度値が得られた場合に疵等の欠陥を検出したと判定する。また、鋼管５０表面からの反射光量は、スキュローラ３１上での鋼管５０の位置、又は鋼管５０の表面温度等により変化するため、本実施の形態では、鋼管５０上の比較的広範囲について平均的な輝度値を２次元カメラ１２を利用して測定し、測定した輝度値に基づいて前記基準レベルの補正を行っている。
【００３０】
信号処理装置２１へ入力された１次元カメラ１１からの１次元画像は、スキャンコンバータ２４によりＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換された後、モニタ２４及びビデオプリンタ２５へ送出される。モニタ２４は受付けた映像信号に基づいて映像を表示し、ビデオプリンタ２５は受付けた映像信号に基づいて記録用紙へ画像形成を行う。
また、各スキュローラ３１，３１，…にはエンコーダ３２，３２，…が取り付けられており、スキュローラ３１，３１，…の回転を常時監視するようにしている。ストレートナでの処理中に次の鋼管５０を搬送しており、検査途中で鋼管５０の進行が停止する場合があるため、スキュローラ３１，３１，…の回転を監視して鋼管５０の進行状態を検出し、１次元カメラ１１又は２次元カメラ１２にて誤検査が生じないようにしている。
更に、鋼管５０がスキュローラ３１，３１，…からの飛び出しを防止するため、スキュローラ３１，３１，…の両脇にサイドガイド３３，３３を設けている。また、サイドガイド３３，３３を設けているため、外乱光による影響が防止される。
【００３１】
３つのハロゲンランプ１３，１３，１３はそれぞれ鋼管５０の搬送方向に８００ｍｍの間隔を隔てて、鋼管５０から１３００ｍｍの高さに設置される。搬送される鋼管５０の温度は１０００℃以上になり、輻射光を放射する場合があるため、ハロゲンランプ１３は鋼管５０からの輻射光よりも明るい照度を有していることが必要であり、また、所定の範囲に光を均一に照射できることが望ましい。鋼管５０の進入側の２つのハロゲンランプ１３，１３間には、鋼管５０から高さ２０００ｍｍの高さに２次元カメラ１２が設置され、鋼管５０の退出側の２つのハロゲンランプ１３，１３間には、２次元カメラ１２と同じ高さに１次元カメラ１１が設置される。
１次元カメラ１１とハロゲンランプ１３との鉛直面内での角度は４５度が望ましい。３つのハロゲンランプ１３は必ずしも全て同じ角度に設置する必要はなく、鋼管５０のしわの検出用に４５度に設置し、鋼管５０の穴の検出用に１次元カメラ１１と同じ角度に設置し、鋼管５０の窪みの検出用に９０度に設置することも可能である。
２次元カメラ１２は１次元カメラ１１と同じ角度に設置するのが望ましく、鋼管５０の全面を検出可能である場合には両者の角度がずれていてもよい。また、各カメラ１１，１２の軸は、鋼管５０がスキュローラ３１の中心に位置した場合に、鋼管５０の表面に対して所定の角度になるように設置し、各カメラ１１，１２の水平視野内に入る鋼管５０の表面が出来るだけ均一になるようにすることが望ましい。
【００３２】
このように、１次元カメラ１１、２次元カメラ１２、及び各ハロゲンランプ１３，１３，１３を配置することにより、１次元カメラ１１の水平視野を２５００ｍｍの範囲で均一にできることが発明者らの検討により分かった。
なお、コスト面、性能面、メンテナンス性を考慮した場合、前述したような配置することが望ましいが、ハロゲンランプ１３の照度、種類等を変更することによって、他の配置をとり得ることは勿論のことである。また、鋼管５０は、スキュローラ３１，３１，…上を回転しながら搬送されるため、各カメラ１１，１２は１台ずつ設置すれば良いが、ハロゲンランプ１３との角度を変えて測定することにより、疵、しわ等を精度よく検出できるため、１次元カメラ１１及び２次元カメラ１２をそれぞれ複数台設置してもよく、ハロゲンランプ１３との角度、及びハロゲンランプ１３の個数等もそれに応じて変化させても良い。
【００３３】
図３は１次元カメラ１１の撮影原理を説明する模式図である。１次元カメラ１１は、１次元状に配列させたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の受光素子により受光部を構成しており、図３（ａ）に示した如く鋼管５０上の所定範囲（例えば、長さ２５００ｍｍ）を撮影する。１次元カメラ１１の走査周期は非常に短く、検査対象物である鋼管５０はスキュローラ３１，３１，…の上で回転しながら進行するため、搬送されている間に鋼管５０の全周囲、全長を撮影することができる。
本実施の形態における１次元カメラ１１は４０９６個の受光素子を１次元状に配列させており、１度の走査によって４０９６ドットの画像信号を得るようにしている。具体的には、受光部で蓄えられた信号電荷は、転送ゲートを介して転送部（ＣＣＤレジスタ）へ転送され、４０９６ドットの画像信号として、信号処理装置２１へ送出される。
【００３４】
図４は１次元カメラ１１により得られる画像信号を説明するグラフである。横軸にはドット数をとり、縦軸には輝度をとっている。ハロゲンランプ１３，１３，１３からの光が鋼管５０に均一に照射されており、１次元カメラ１１の各受光素子に感度ムラがない理想的な状況下では、図４（ａ）に示した如き画像信号が得られる。すなわち、疵、しわ、汚れ等の欠陥が鋼管５０にない場合、各ドットの信号の大きさ（輝度）は等しくなり、欠陥がある場合にのみ当該ドットの信号の大きさが小さくなる。したがって、輝度に対する基準レベルＣ０ を設定して、基準レベルＣ０ と各受光素子により計測された輝度とを比較することにより、欠陥の有無を検出することができる。図４（ａ）に示した例では、Ａ点近傍およびＢ点近傍で測定した輝度が基準レベルＣ０ よりも小さくなっており、Ａ点近傍およびＢ点近傍に該当する鋼管５０の位置に疵、しわ、汚れ等の欠陥があることが分かる。
【００３５】
このように、ハロゲンランプ１３，１３，１３からの光が鋼管５０に均一に照射されており、１次元カメラ１１の受光素子に感度ムラがない場合には、視野の全範囲を均一に検査することができるが、実際には、ハロゲンランプ１３は有限の大きさを持っているために照射する光は不均一となり、１次元カメラ１１の受光素子には感度ムラが生じている。更に、１次元カメラ１１が備えるレンズのシェーディングにより周辺減光が生じている。また、搬送される鋼管５０の温度は１０００℃と高いため輻射光を放射しており、鋼管５０の表面温度により輻射光のムラが生じている。
したがって、実際に得られる１次元カメラ１１の画像信号は、図４（ａ）に示したような理想的な波形が得られず、中央ドット近傍で輝度が大きくなり、両端のドット近傍で輝度が小さくなっていることが多い（図４（ｂ））。このとき、前述と同じ大きさの基準レベルＣ０ を設定した場合では、Ａ点近傍の欠陥は検出することが可能であるが、中央ドット付近に存在するＢ点近傍の欠陥が検出できないことになる。したがって、本実施の形態では、１次元カメラ１１により得られた画像信号にシェーディング補正を施し、１次元カメラ１１の視野全体を均一に検査できるようにしている。具体的には、鋼管５０を回転させずに通過させ、ハロゲンランプ１３，１３，１３の位置による各ドットの受光量を測定し、その値を用いてシェーディング補正を行っている。
【００３６】
図５は１次元カメラ１１により得られる画像の一例を示す模式図である。前述したように鋼管５０は、スキュローラ３１，３１，…の上を回転しながら進行するため、１次元カメラ１１のドット数を横軸にとり、経過時間を縦軸にとった場合、鋼管５０の全周が２次元画像１１０として得られる。
鋼管５０が１次元カメラ１１の撮影範囲内を通過する前の領域１１０ａ、通過後の領域１１０ｂの輝度は低くなる。鋼管５０に穴が生じている領域１１０ｄ、疵、汚れが生じている領域１１０ｃ、及びしわが生じている領域１１０ｅは、何れもハロゲンランプ１３，１３，１３により照射した光に対する反射光量が小さくなるため、それらの領域でも輝度は低くなる。特に、鋼管５０に穴が生じている領域１１０ｄの輝度は、疵、汚れ、しわ等が生じている領域１１０ｃ，１１０ｅの輝度と比較しても低いことが知られている。
また、しわが生じている領域１１０ｅは一般に面積が大きく（又は一方向に長く）、疵、汚れが生じている領域は面積が小さい。
したがって、輝度の高低を検出することにより、穴による欠陥とそれ以外の欠陥とを区別することができ、更に、輝度が低くなっている領域の面積又は長さを検出することによって、しわによる欠陥とそれ以外の欠陥とを区別することができる。
【００３７】
図６は１次元カメラ１１による検出結果の一例を示すグラフである。図４と同様に横軸には１次元カメラ１１のドット数をとり、縦軸には輝度をとっている。本検出結果の例では、前述のシェーディング補正を行っている。前述したように、鋼管５０の表面に穴による欠陥を検出した場合と、それ以外による欠陥を検出した場合とでは、１次元カメラ１１により計測される輝度が異なる。例えば、図５において、時刻ｔ＝ｔｓ の検出結果は、図６に示したグラフのようになり、Ｃ点近傍で計測された輝度は最高輝度値よりも少しだけ低く、また、Ｄ点近傍で計測された輝度はＣ点近傍で計測された輝度値と比較して更に低くなっている。したがって、両者は２つの基準レベルを設定することよって区別することが可能となる。すなわち、２次元カメラ１２による基準レベルをＣ０ とした場合、第１基準レベルＣ１ をＣ０ ＋αに設定し、第２基準レベルをＣ０ −βに設定する。ここで、α，βは正の実数であり、第１基準レベルにて両方の欠陥が検出されるようにαの値を定め、第２基準レベルにて穴による欠陥のみが検出されるようにβの値を定める。
【００３８】
図７は信号処理装置２１による欠陥検出処理の処理手順を説明するフローチャートである。信号処理装置２１は、まず、１次元カメラ１１から送出された１次元画像を取込む（ステップＳ１）。そして、画像処理装置２２にて算出された輝度情報の入力があるか否かを判断する（ステップＳ２）。輝度情報の入力がある場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、入力された輝度情報に基づき、鋼管５０上のしわ、疵、汚れを検出するための第１基準レベル、及び鋼管５０に生じた穴を検出するための第２基準レベルの設定を行う（ステップＳ３）。すなわち、前述の基準レベルＣ０ の値が画像処理装置２２から入力されるようにしておき、予め定めたα，βの値を加算及び減算する。α，βの値は必ずしも固定値である必要はなく、基準レベルＣ０ の値に応じて増減させるようにしてもよい。
また、２次元カメラ１２により、鋼管５０がスキュローラ３１に対してどちらの方向にずれたかを検出し、その情報を基づき１次元カメラ１１による検出光量の補正、並びに第１基準レベルＣ１ 及び第２基準レベルＣ２ の設定を行ってもよい。
【００３９】
１次元画像を取り込んだ際に、輝度情報の入力がない場合（Ｓ２：ＮＯ）、又は輝度情報に基づき第１、第２基準レベルを設定した場合（Ｓ３）、２値化処理による不良判定を実行する（ステップＳ４）。すなわち、第１基準レベルＣ１ でのみ検出したものを疵、汚れ、又はしわによる欠陥であると判定し、第２基準レベルＣ２ で検出したものを穴による欠陥であると判定する。更に、数十〜数百ドットに亘って検出輝度が低くなっている領域は、しわによる欠陥であると判定するようにしてもよい。
【００４０】
次いで、信号処理装置２１は、鋼管５０の表面に欠陥等の不良を検出したか否かを判断し（ステップＳ５）、不良を検出した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、検査した鋼管５０が不良である旨の情報を出力する（ステップＳ６）。出力された情報は、例えば、図に示していないホストコンピュータへ送信され、その鋼管５０をストレートナへ送るか否かについてホストコンピュータにて判断される。
【００４１】
ステップＳ５にて鋼管５０の表面に不良を検出していない場合（Ｓ５：ＮＯ）、又はステップＳ６にて不良である旨の情報を出力した場合、信号処理装置２１は、検出が終了したか否かについて判断する（ステップＳ７）。検出が終了したか否かの判断は、２次元カメラ１２からの２次元画像に基づき計測された光量の大小によって判断する。
検出が終了していないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻し、検出が終了したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、本欠陥検出処理を終了する。
【００４２】
このように、本実施の形態では、製造ラインを改良することなく、常温から熱間まで適用可能な鋼管の表面検査装置を提供することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、検査対象物を円筒形状の鋼管に適用した形態について説明したが、円柱形状の鋼材、球状の鋼材等にも適用できることは勿論である。また、全周に亘って検査する必要がない場合には、板材、角材等にも適用することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、第１発明及び第２発明による場合は、検査対象物に光を照射し、検査対象物表面の第１領域から反射光を受光してその光量を計測し、計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる基準輝度を算出し、検査対象物表面の第２領域から反射光を受光してその輝度を計測し、算出した基準輝度と計測した輝度とを比較して、その比較結果に基づいて、検査対象物表面の欠陥の有無を検出するようにしている。例えば、鋼管の製造工程における欠陥の検出に適用した場合、鋼管の位置がスキュローラ上で変動した場合であっても、比較的広範囲な領域（第１領域）からの反射光について光量を求めて、欠陥検出用の基準輝度を算出することにより、鋼管位置の変動に左右されることなく、鋼管表面の疵、汚れ、しわ等の欠陥を検出することができる。また、製造ラインの改良が必要最小限で済み、ターンニングローラ、チャッキング装置等の検査専用回転装置が不要となるためコストの上昇を抑えることが可能である。
【００４５】
第３発明による場合は、２次元撮像素子により得られた２次元画像に基づいて反射光の光量を計測するようにしている。したがって、２次元ＣＣＤのような撮像素子を用いることにより、検査対象物を広範囲に撮像して光量を計測することで、検査対象物の位置が変動した場合であっても対応可能な基準輝度を算出できる。
【００４６】
第４発明による場合は、１次元撮像素子により得られた１次元画像に基づき、反射光の輝度を計測するようにしている。したがって、分解能を高くして検査対象物表面の欠陥を検出することができる。
【００４７】
第５発明による場合は、第２受光手段が所定波長の光を除去する手段を備えているため、例えば、製造工程に熱間工程が含まれており、検査対象物が自発光を発する場合であっても、その自発光の影響を取り除くことが可能であり、常温から熱間まで広範囲の温度領域に対応することができる。
【００４８】
第６発明による場合は、第１基準輝度により検査対象物上のしわを検出し、第２基準輝度により検査対象物に生じた穴を検出するようにしているため、欠陥の種類を判別することができる。
【００４９】
第７発明による場合は、検査対象物を回転させながら搬送する手段を備えているため、例えば、鋼管の製造工程において、１方向から鋼管の全周及び全長について欠陥の検出が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る表面検査システムの概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る表面検査システムの概略構成図である。
【図３】１次元カメラの撮影原理を説明する模式図である。
【図４】１次元カメラにより得られる画像信号を説明するグラフである。
【図５】１次元カメラにより得られる画像の一例を示す模式図である。
【図６】１次元カメラによる検出結果の一例を示すグラフである。
【図７】信号処理装置による欠陥検出処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図８】従来の検査工程を説明する模式図である。
【符号の説明】
１１ １次元カメラ
１２ ２次元カメラ
１３ ハロゲンランプ
２１ 信号処理装置
２２ 画像処理装置
２３ モニタ
２４ スキャンコンバータ
２５ ビデオプリンタ
３１ スキュローラ
３２ エンコーダ
５０ 鋼管
Claims (7)
- 検査対象物に光を照射し、前記検査対象物からの反射光を受光し、受光した光量に基づいて前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する表面検査方法において、
前記検査対象物表面の第１領域からの反射光を受光し、受光した反射光の光量を光量計により計測し、前記検査対象物表面の第２領域からの反射光を受光し、受光した反射光に基づき、前記第２領域上の輝度を輝度計により計測し、前記光量計が計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる１又は複数の基準輝度を算出し、算出した基準輝度と前記輝度計が計測した輝度とを比較し、比較した結果に基づき、前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出することを特徴とする表面検査方法。 - 検査対象物に光を照射する光照射部と、前記検査対象物からの反射光を受光し、受光した光量に基づいて前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する検出部とを備える表面検査装置において、
前記検出部は、前記検査対象物表面の第１領域からの反射光を受光する第１受光手段と、該第１受光手段が受光した反射光の光量を計測する第１計測手段と、前記検査対象物表面の第２領域からの反射光を受光する第２受光手段と、該第２受光手段が受光した反射光に基づき、前記第２領域上の輝度を計測する第２計測手段と、前記第１計測手段が計測した光量に基づき、欠陥検出の際に用いる１又は複数の基準輝度を算出する算出手段と、該算出手段が算出した基準輝度と前記第２計測手段が計測した輝度とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき、前記検査対象物表面の欠陥の有無を検出する検出手段とを備えることを特徴とする表面検査装置。 - 前記第１受光手段は、検査対象物を撮像して２次元画像を得る２次元撮像素子であり、前記第１計測手段は、前記２次元撮像素子により得られた２次元画像に基づき、反射光の光量を計測すべくなしてあることを特徴とする請求項２に記載の表面検査装置。
- 前記第２受光手段は、検査対象物を撮像して１次元画像を得る１次元撮像素子であり、前記第２計測手段は、前記１次元撮像素子により得られた１次元画像に基づき、反射光の輝度を計測すべくなしてあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の表面検査装置。
- 前記第２受光手段は、所定波長域の光を除去する手段を更に備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れかに記載の表面検査装置。
- 前記検出手段は、前記算出手段により算出した第１基準輝度により前記検査対象物上のしわを検出すべくなしてあり、第２基準輝度により前記検査対象物に生じたの穴を検出すべくなしてあることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れかに記載の表面検査装置。
- 前記検査対象物を回転させながら搬送する手段を更に備えることを特徴とする請求項２乃至請求項６の何れかに記載の表面検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002327282A JP4023295B2 (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | 表面検査方法及び表面検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002327282A JP4023295B2 (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | 表面検査方法及び表面検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004163176A true JP2004163176A (ja) | 2004-06-10 |
| JP4023295B2 JP4023295B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=32805973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002327282A Expired - Fee Related JP4023295B2 (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | 表面検査方法及び表面検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4023295B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009162513A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Showa Denko Kk | 円筒体回転装置 |
| JP2009162512A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Showa Denko Kk | 円筒体回転装置 |
| JP2010538259A (ja) * | 2007-08-28 | 2010-12-09 | ポスコ | 円形線材の光学欠陥検出装置及び光学欠陥検出方法 |
| JP2011017633A (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Jfe Steel Corp | 表面欠陥検査装置の照度安定機構 |
| KR101857086B1 (ko) * | 2011-12-21 | 2018-05-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정불량 검사장치 및 그 검사방법 |
| CN112014410A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 泰克元有限公司 | 电子部件处理设备用检查装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0335148A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | シート状物の欠点検査装置 |
| JPH04122847A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Omron Corp | 光学式欠陥検査装置 |
| JPH06102195A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Kawasaki Steel Corp | 表面欠陥検査方法及び装置 |
| JPH06308052A (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-04 | Nippon Steel Corp | 鋼板の圧延ロール疵検出方法 |
| JPH1137949A (ja) * | 1997-07-22 | 1999-02-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 表面疵検知方法及び装置 |
-
2002
- 2002-11-11 JP JP2002327282A patent/JP4023295B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0335148A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | シート状物の欠点検査装置 |
| JPH04122847A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Omron Corp | 光学式欠陥検査装置 |
| JPH06102195A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Kawasaki Steel Corp | 表面欠陥検査方法及び装置 |
| JPH06308052A (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-04 | Nippon Steel Corp | 鋼板の圧延ロール疵検出方法 |
| JPH1137949A (ja) * | 1997-07-22 | 1999-02-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 表面疵検知方法及び装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010538259A (ja) * | 2007-08-28 | 2010-12-09 | ポスコ | 円形線材の光学欠陥検出装置及び光学欠陥検出方法 |
| US8306308B2 (en) | 2007-08-28 | 2012-11-06 | Posco | Method for optically detecting surface defect of round wire rod |
| EP2193357A4 (en) * | 2007-08-28 | 2015-07-22 | Posco | DEVICE AND METHOD FOR OPTICALLY DETECTING SURFACE DEFECT OF A ROUND METAL WIRE ROD |
| EP3037808A1 (en) * | 2007-08-28 | 2016-06-29 | Posco | Device and method for optically detecting surface defect of round wire rod |
| JP2009162513A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Showa Denko Kk | 円筒体回転装置 |
| JP2009162512A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Showa Denko Kk | 円筒体回転装置 |
| JP2011017633A (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Jfe Steel Corp | 表面欠陥検査装置の照度安定機構 |
| KR101857086B1 (ko) * | 2011-12-21 | 2018-05-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정불량 검사장치 및 그 검사방법 |
| CN112014410A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 泰克元有限公司 | 电子部件处理设备用检查装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4023295B2 (ja) | 2007-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5659540B2 (ja) | 鋼板表面欠陥検査方法および装置 | |
| JP5031691B2 (ja) | 表面疵検査装置 | |
| JP5954284B2 (ja) | 表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法 | |
| KR20020097009A (ko) | 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법 | |
| JP6772084B2 (ja) | 表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法 | |
| JP3751660B2 (ja) | 規則的パターンの欠陥検査装置 | |
| JP2008025990A (ja) | 鋼帯表面欠陥の検出方法及び検出装置 | |
| JP7010213B2 (ja) | 円筒体表面検査装置および円筒体表面検査方法 | |
| JP4023295B2 (ja) | 表面検査方法及び表面検査装置 | |
| JP4549838B2 (ja) | 光沢度測定方法および装置 | |
| JP5380223B2 (ja) | 円形レンズの検査装置及び方法 | |
| JP2001201455A (ja) | シート状材料の表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査装置 | |
| JP4884540B2 (ja) | 基板検査装置及び基板検査方法 | |
| WO2015159352A1 (ja) | ウェブ検査装置、ウェブ検査方法、ウェブ検査プログラム | |
| JP2004036048A (ja) | シート材の目付量検査装置 | |
| JP5266118B2 (ja) | 物体表面の欠陥検査方法および欠陥検査装置 | |
| WO2023047866A1 (ja) | シート状物の凹凸測定装置、シート状物の凹凸測定方法 | |
| JP2001091470A (ja) | 欠陥検査装置 | |
| KR20240067222A (ko) | 시트 형상물의 요철 측정 장치, 시트 형상물의 요철 측정 방법 | |
| JP3340879B2 (ja) | 表面欠陥検出方法および装置 | |
| JPH04169840A (ja) | 円周表面傷検査方法および装置 | |
| JP5857682B2 (ja) | Ｈ形鋼の疵検出方法及び装置 | |
| JP2002214155A (ja) | 被検査物の欠陥検査装置 | |
| JP2003240729A (ja) | 表面検査方法及び装置 | |
| JP2010085210A (ja) | 欠陥検査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041216 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070312 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070403 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070604 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070911 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070924 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4023295 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111012 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121012 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |