JP2005127747A

JP2005127747A - 板材の表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2005127747A
Application number: JP2003360994A
Authority: JP
Inventors: Taizo Yano; 泰三矢野; Naoki Fuse; 直紀布施; Nobuyuki Takahashi; 信幸高橋
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】カメラの焦点から放射状に存在するヘアライン状の浅い疵をも検出できる板材の表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象の板材Ｐを挟んで対向配置された一対の面光源１，２と、前記板材Ｐからの乱反射光を撮像するように配設された撮像装置３と、画像処理制御装置１０とを用いて、前記面光源１，２により同板材Ｐの検査対象領域を照明し、その照明された検査対象領域を撮像し、その撮像画像の輝度変化に基づいて板材Ｐの表面欠陥、例えばヘアライン状の浅い疵Ｄを検出するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は板材の表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置に関する。さらに詳しくは、板材の搬送方向に発生するヘアライン状の浅い欠陥を精度よく検出できる板材の表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置に関する。

従来より、板材の品質保証のために板材の表面欠陥の検査がなされている。図１１に、従来の表面欠陥検査装置を概略図で示す。

従来の表面欠陥検査装置(以下、従来装置という)Ａ‘においては、図１１に示すように、板材Ｐの搬送方向の上流側に配置された線状光源１０１により搬送方向下流側の検査対象領域を斜めに照明し、その検査対象領域をその下流側に配置されたカメラ１０２により撮像し、その撮像画像の輝度分布により疵Ｄの検出がなされている。すなわち、図１２に示す正反射方式(カメラ１０２を照射光の正反射光を受光する位置に配置する方式)においては、暗部が欠陥とされる一方、図１２に示す乱反射方式(カメラ１０２を照射光の乱反射光を受光する位置に配置する方式)においては、明部が欠陥とされる。

しかしながら、従来装置Ａ‘においては、カメラ１０２の焦点から放射状にヘアライン状の浅い疵Ｄが存在する場合、反射光の変化の度合いが非常に少ないため、それらの疵Ｄを検出することができない。例えば、図１３(ａ)に示すように、疵ＤＡ，ＤＢ，ＤＣが存在し、疵ＤＢ，ＤＣがカメラ１０２の焦点から放射状にある場合、図１３ (ｂ)に示すように、疵Ｄの深さが同じであっても、乱反射方式により受光された光の強度分布は、図１３(ｃ)に示すように、疵ＤＡからのものが非常に強く、疵ＤＢ，ＤＣからのものは非常に弱いというようになる。そのため、光の強度分布からは、疵ＤＢ，ＤＣの部分については、ノイズであるのか疵Ｄであるのかの区別がなし得ない。

したがって、従来装置Ａ‘においては、カメラ１０２の焦点から放射状にヘアライン状の浅い疵Ｄが存在する場合、その疵Ｄが検出できないという問題がある。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、カメラの焦点から放射状に存在するヘアライン状の浅い疵をも検出できる板材の表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供することを目的としている。

本発明の板材の表面欠陥検査方法は、板材の表面欠陥検査方法であって、前記板材を挟んで対向配置された一対の面光源により同板材の検査対象領域を照明し、その照明された検査対象領域を撮像し、その撮像画像の輝度変化に基づいて表面欠陥を検出することを特徴とする。

本発明の板材の表面欠陥検査方法においては、面光源の光をライトコントロールフィルムを介して板材の検査対象領域に照射させるのが好ましい。

また、本発明の板材の表面欠陥検査方法においては、光源からの光の強度変化のなだらかな部分により同板材の検査対象領域を照明するのが好ましい。

本発明の板材の表面欠陥検査装置は、板材を挟んで対向配置された一対の面光源と、撮像手段と、出力手段と、画像処理制御装置とを備えてなる板材の表面欠陥検査装置であって、前記面光源は板材を望ようにして配設され、前記撮像手段は前記板材からの乱反射光を受光するようにして配設されてなることを特徴とする。

本発明の板材の表面欠陥検査装置においては、面光源の前面にライトコントロールフィルムが配設されてなるのが好ましい。

本発明によれば、板材にその搬送方向に沿って発生するヘアライン状の浅い疵でも精度よく検出できるという優れた効果が得られる。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。

実施形態１
本発明の実施形態１に係る板材の表面欠陥検査方法に適用される表面欠陥検査装置(以下、単に検査装置という)を図１に概略図で示し、図２にブロック図で示す。

検査装置は、図１および図２に示すように、検査対象の板材Ｐを挟んで対向配置された一対の面光源、すなわち第１光源１および第２光源２と、撮像装置３と、出力装置４と、撮像装置３からの画像を処理するとともに第１光源１、第２光源２、撮像装置３および出力装置４を制御する画像処理制御装置１０とを主要構成要素として備えてなるものとされる。

面光源は、例えば蛍光灯などの光源を複数個配置しその前方にポリカーボネートなどからなる拡散板を配設してなるものとされ、そのように構成された第１および第２光源１，２が、図１に示すように、板材Ｐの搬送方向に直交させて対向配置される。

面光源から照射された光を横方向から見た場合、図３に示すような円状の指向性を有しているので、光源との角度および距離による被照射面の光強度の変化が概ね平衡するように、第１および第２光源１，２はその中央が板材Ｐの遠方を望むように若干傾斜をさせて、つまり板材Ｐ側に倒れるようにして配設される。この角度θ１、θ２(図６参照)は、後述する光源１，２の設置位置との関係に応じて、数度〜数十度の範囲で適宜調整される。

また、被照射面の光強度は、図４に示すように、光源付近が極端に強く、光源から離れるにしたがって急速に低下する特性を有しているので、図４に示す光強度が滑らかに低下している部分が、板材Ｐ部分となるようその設置位置が調整される。例えば、板材の幅Ｗが４００ミリメートルであれば、第１および第２光源１，２の位置Ｌは、板材Ｐの端から６００ミリメートルとされる。このように光源１，２の位置を設定することにより、撮像装置３からの画像信号が飽和して疵が検出できなくなる事態を回避できる。また、板材Ｐ表面における光強度は第１および第２光源１，２から照射される光の光強度が加算されるので、板材Ｐ表面における光強度は均一となる。

撮像装置３は、例えばＣＣＤラインセンサとされる。この撮像装置３が撮像対象としているヘアライン状の浅い疵Ｄの反射光は、図５に示すように指向性が強いため、疵Ｄと撮像装置３の光軸との角度が大きくなると撮像装置３に入力する疵Ｄからの反射光は少なくなるので、撮像装置３は想定される疵Ｄからの反射光が受光できる高さＨに設定される(図６参照)。例えば、板材Ｐの幅Ｗが４００ミリメートルであれば、高さＨは８００ミリメートル程度とされる。

図６に第１および第２光源１，２と撮像装置３との位置関係を示す。

出力装置４は、例えば液晶表示装置やプリンタとされる。

画像処理制御装置１０は、例えばパソコンとされ、撮像画像に２値化処理、細線化処理、強調処理などの公知の画像処理を施して疵Ｄを検出するものとされる。例えば、一定の光強度レベル以上の個所を疵Ｄとして検出するものとされる。

このように、この実施形態１によれば、第１および第２光源１，２を検査対象の板材Ｐを挟んでその搬送方向に直交させて対向配置し、しかもその光強度の変化の少ない部分により板材Ｐを照射するようにするとともに、撮像装置３を搬送方向に沿うヘアライン状の浅い疵Ｄからの反射光を受光できるように配設しているので、疵Ｄのない健全部からの反射光の強度はほぼ一様となるとともに、疵Ｄからの反射光は撮像装置３により確実に受光される。したがって、搬送方向に沿うヘアライン状の浅い疵Ｄ、例えば数分の１マイクロメートル程度の疵Ｄでも精度よく検出できる。

実施形態２
本発明の実施形態２に係る板材の表面欠陥検査方法に適用される表面欠陥検査装置(以下、単に検査装置という)の第１光源５、第２光源６および撮像装置３の位置関係を図７に示す。この実施形態２は実施形態１を改変してなるものであって、面光源の前面、つまり第１および第２光源５，６にライトコントロールフィルム７をルーバーを横向きにして配設してなるものとされる。なお、実施形態２のその余の構成は実施形態１と同様とされている。以下、実施形態２の特徴的部分について説明する。

ライトコントロールフィルム７は、図８に示すように、フィルム７ａにルーバー７ｂを一定間隔でラミネートし、特定の入射角を有する光のみを透過させるようにしたフィルムである。フィルム７ａの厚さは１ミリメートル程度とされる。

前面にライトコントロールフィルム７をルーバーを横向きにして配設してなる面光源から照射された光を横方向から見た場合、図９に示すような楕円状の指向性を有しているので、光源との角度および距離による被照射面の光強度の変化が概ね平衡するように光源の角度を調整すれば、被照射面の光強度は図１０に示すように、光源から離れるにつれてなだらかに減少させることができる。よって、実施形態１に比して光源を板材Ｐに近づけて設置することができる。つまり、第１および第２光源５，６の間隔を狭めることができて検査装置をコンパクトにできる。例えば、板材の幅Ｗが４００ミリメートルであるとすると、距離Ｌは３００ミリメートルとされる。また、板材Ｐ表面における光強度は第１および第２光源５，６から照射される光の光強度が加算されるので、板材Ｐ表面における光強度は均一となる。

撮像装置３の高さＨは実施形態１と同様とされる。

このように、この実施形態２によれば、検査装置のコンパクト化を図りながら、実施形態１と同様の検査精度が得られる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態では搬送方向に沿ったヘアライン状の疵の検出する場合を例に取り説明されているが、本発明の適用は搬送方向に沿ったヘアライン状の疵の検出に限定されるものではなく、各種疵の検出に適用でき凹凸状の疵やひっかき疵の検出にも適用できる。

本発明は搬送されている板材の疵の検査に適用できる。

本発明の実施形態１に係る板材の表面欠陥検査装置の概略図である。同ブロック図である。同検査装置の光源の特性を模式的に示す図である。同光源の光強度と距離との関係を模式的に示すグラフである。浅い疵の反射光の特性を示す説明図である。同検査装置の光源と撮像装置の位置関係を示す図である。本発明の実施形態２に係る板材の表面欠陥検査装置の図６相当図である。ライトコントロールフィルムの模式図である。同実施形態２に係る板材の表面欠陥検査装置の図３相当図である。同図４相当図である。従来装置の概略図である。従来装置における撮像方式の説明図である。従来装置の問題点の説明図である。

符号の説明

１第１光源
２第２光源
３撮像装置
４出力装置
５第１光源
６第２光源
７ライトコントロールフィルム
１０画像処理制御装置
Ａ表面欠陥検査装置
Ｄ疵
Ｐ板材

Claims

板材の表面欠陥検査方法であって、
前記板材を挟んで対向配置された一対の面光源により同板材の検査対象領域を照明し、その照明された検査対象領域を撮像し、その撮像画像の輝度変化に基づいて表面欠陥を検出する
ことを特徴とする板材の表面欠陥検査方法。
面光源の光をライトコントロールフィルムを介して板材の検査対象領域に照射させることを特徴とする請求項１記載の板材の表面欠陥検査方法。
光源からの光の強度変化のなだらかな部分により同板材の検査対象領域を照明することを特徴とする請求項１記載の板材の表面欠陥検査方法。
板材を挟んで対向配置された一対の面光源と、撮像手段と、出力手段と、画像処理制御装置とを備えてなる板材の表面欠陥検査装置であって、
前記面光源は板材を望ようにして配設され、
前記撮像手段は前記板材からの乱反射光を受光するようにして配設されてなる
ことを特徴とする板材の表面欠陥検査装置。
面光源の前面にライトコントロールフィルムが配設されてなることを特徴とする請求項４記載の板材の表面欠陥検査装置。