JP2005274325A - 金属帯の光学式欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２次元撮像手段を使用して、同一の検出角度で金属帯の表面欠陥を検査できるようにする。
【解決手段】長手方向に搬送される鋼板Ｓから、２次元ＣＣＤカメラにより検査画像を入力し、該画像に基づいて表面欠陥を検査する際、前記２次元ＣＣＤカメラを、受光部１０Ａにおける画素列の走査方向が、前記鋼板Ｓの幅方向に実質的に一致するように、該金鋼板Ｓに対向配置すると共に、経時的に異なる２以上の時刻ｔ_１〜ｔ_ｎにおいて前記金属帯上の特定位置ｍ’を走査して得た画像を合成して、前記金属帯上の特定位置ｍ’の検査画像を作成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属帯表面にハロゲンランプ等の光源から照明光を照射し、その照射面をＣＣＤ（Ｃharged Ｃoupled Ｄevice）カメラ等の２次元撮像手段により撮像して表面欠陥を検出する光学式表面欠陥検査方法に係り、特に薄板鋼板、めっき鋼板等の金属帯を、搬送設備の途中又は出側でリアルタイムに表面欠陥を検出して、該金属帯の品質を保証する際に適用して好適な、金属帯の光学式欠陥検査方法に関する。

一般に、薄板鋼板やめっき鋼板等の金属帯を製造する場合、搬送設備の出側に設置されているコイラにより、順次搬送される金属帯を巻き取ることが行なわれている。

このように巻き取った金属帯を、例えば製品として出荷する場合には、その品質を保証する必要がある。そのため、金属帯をコイラに巻き取る前に、搬送設備（製造設備を含む）の途中又は出側において、その表面を光学的に検査することが行なわれている。

金属帯の表面欠陥を、光学的に検出する方法としては、例えば特許文献１に１次元撮像器を使用する技術が開示されている。この１次元撮像器としては、例えば１次元ＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice）カメラがある。

１次元ＣＣＤカメラを用いて金属帯の表面欠陥を検査する場合、通常、該金属帯の表面を蛍光灯等の線状又は棒状の光源で照明し、その照明位置に対して、１次元ＣＣＤカメラの光軸を所定の関係に設定した状態で、該カメラを走査することにより、１次元画像を入力する。そして、このような１次元画像の入力を、金属帯の搬送に同期させることにより、長手方向全体に亘る２次元の検査画像を取得することができ、該検査画像に基づいて表面欠陥の検査を行なうことができる。

ところで、１次元ＣＣＤカメラで画像入力する場合、通常は、同一条件で検査するために検出角度、即ち該カメラの光軸を金属帯の表面に対して一定角度に固定して画像入力が行なわれる。

ところが、欠陥の種類によっては、１つの検出角度で画像入力しただけでは、検出できないこともある。そのため、複数の検出角度で画像入力することが必要になる。

図４には、２台の１次元ＣＣＤカメラを使用して検査している様子を示す。この図には、矢印で示す搬送設備の出側に向かって搬送される鋼板（金属帯）Ｓの表面を、線光源１００によりその幅方向に沿って照明した線状照明位置を、正反射位置の明視野で撮像する１次元ＣＣＤカメラ１０２と、正反射位置からずれた暗視野で撮像する１次元ＣＣＤカメラ１０４とにより撮像し、各カメラから入力される画像信号を、画像処理部１０６で処理することにより、２つの検査条件で表面欠陥を検出している例が示されている。

又、表面欠陥の光学的な検査には、２次元の撮像手段を使用する方式もある。この方式は、検査対象のエリアを均一に照明できる面光源を用いて、１回の走査で２次元画像を入力できるため、１次元ＣＣＤカメラが弱点とする、検査対象物の搬送場所の変動や、金属帯の幅の変化に対しても優位である。

図５には、２次元ＣＣＤカメラ方式の例を示す。この図には、便宜上、２台のカメラにより、明視野と暗視野でそれぞれ画像入力する場合が示してある。即ち、明視野側では、面光源１１０による照明エリアを２次元ＣＣＤカメラ１１２で撮像し、暗視野側では別な面光源１１１による照明エリアを２次元ＣＣＤカメラ１１４で撮像し、各カメラから入力される２次元の画像信号を画像処理部１１６で処理することにより、同様に２つの検査条件で表面欠陥を検出している。

特開平９−１５９６２２号公報

しかしながら、前記２次元ＣＣＤカメラ等の２次元撮像手段により欠陥検出を行なう場合には、撮像される範囲の検査対象エリアでは、原理上、同じエリア内でも場所によって検出角度が異なるために、撮像される検査画像では、同一角度の検査条件を得ることができず、結果的に欠陥の検出精度が、エリア上の場所によって異なるという問題がある。

又、前記１次元ＣＣＤカメラ等の１次元撮像手段により欠陥検出を行なう場合には、複数の検出角度で検査するためには、検出角度の数だけ撮像手段を用意することが必要になり、結果としてコストがかかり過ぎるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、複数の撮像手段を使用することなく、複数の検出角度で金属帯の表面欠陥を検出することができる金属帯の光学式欠陥検査方法を提供することを課題とする。

本発明は、長手方向に搬送される金属帯から、２次元撮像手段により検査画像を入力し、該画像に基づいて表面欠陥を検査する金属帯の光学式欠陥検査方法において、前記２次元撮像手段を、画素列の走査方向が、前記金属帯の幅方向に実質的に一致するように、該金属帯に対向配置すると共に、経時的に異なる２以上の時刻において前記金属帯上の特定位置を走査して得た画像を合成して、前記金属帯上の特定位置の検査画像を作成することにより、前記課題を解決したものである。

本発明によれば、複数の撮像手段を使用することなく、複数の検出角度で金属帯の表面欠陥を検査することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１には、本発明に係る一実施形態の金属帯の光学式欠陥検査方法により、金属帯の長手方向である矢印方向に連続的に搬送される鋼板を検査している様子を模式的に示す。但し、実際の撮像条件については後述する。

本実施形態では、鋼板（金属帯）Ｓが搬送される搬送設備（製造設備を含む）又はその出側、即ち搬送ラインの所定位置に設置されている２次元ＣＣＤカメラ（撮像手段）１０により、面光源１２により均一に照明されている鋼板Ｓの検査対象エリアを撮像可能になっていると共に、撮像入力された画像データを、画像処理部１４により処理して検査画像を作成することが可能になっている。

上記２次元ＣＣＤカメラ１０は、図示は省略するが、多数のＣＣＤ素子で構成された画素がｎ（任意の複数）画素配列された受光部を有し、該受光部のｎ本の画素列が、走査方向を鋼板Ｓの幅方向に一致するように対向配置されている。

従って、上記カメラ１０では、１回の撮像動作（画素列の走査）により、図２に鋼板Ｓと撮像範囲との関係を模式的に示すように、鋼板Ｓの幅方向に沿って、ｎ本の画素列に対応する全（１〜ｎ）走査線分の画像が入力されることになる。

このように入力される画像は、上記２次元ＣＣＤカメラ１０が鋼板Ｓの搬送ラインの所定位置に固定されているため、ある時刻ｔには、２次元ＣＣＤカメラ１０のｍ列目の画素列に鋼板Ｓの特定部分（位置）ｍ’の画像が入力される。

鋼板Ｓの部分ｍ’は鋼板Ｓの搬送に伴ない移動するので、部分ｍ’が入力される画素列も１からｎに向かって変化する。時刻ｔがｔ_１からｔ_ｎに向かって変化する間の様子を概念的に示したのが図３である。このとき、検出角度βもβ_１からβ_ｎに向かって変化するので、時刻ｔがｔ_１からｔ_ｎに向かって変化する間に、金属帯上の特定位置である部分ｍ’を異なる２以上の時刻で走査すれば、各時刻で異なる検出角度で部分ｍ’の画像を得ることができる。

前記したように、表面欠陥は検出角度により検出の容易さは変化するのであるが、これら異なる検出角度で得た複数の画像には、表面欠陥を検出し得る画像を含む確率が高い。従って、これら複数の画像を既知の画像処理方法で適切に合成すれば、部分ｍ’の検査画像は表面欠陥を検出し得る確率が高いのである。

ところで、検査画像を合成するためには、各画像の搬送方向の位置を特定する必要がある。換言すれば、各時刻における画像に搬送方向の位置データを付与する必要があるが、例えばパルスジェネレータから出力される単位時間当たりのパルス数から得られる鋼板Ｓの搬送速度と、走査時刻の間隔とを同期させることにより容易に実施できる。

このように、鋼板Ｓの特定部分について異なる検出角度で入力される各単位画像から合成画像を作成するようにしたので、１台の２次元ＣＣＤカメラ１０により、複数の検査角度で鋼板Ｓの表面欠陥を検査することが可能となる。

従って、本実施形態によれば、カメラの数を増やすことなく検出角度の異なる検査条件を構築することができるので、安価にしかも容易に検査条件の変更（角度の変更）が可能となる。即ち、走査線の数ｎだけ異なる単位画像から合成画像を作成できるため、結果としてｎ通りの検出角度で検査することができる。

又、前記実施形態では、鋼板Ｓの特定部分（位置）として１つの画素列に対応している例を示したが、これらに限定されず、実質的に同一の検出角度と見なせる範囲であれば隣接した２以上の画素列を単位としてもよい。この場合は、合成回数を減らすことができる。

以上説明したとおり、本発明によれば、複数の撮像手段を使用することなく、複数の検出角度で金属帯の表面欠陥を検査することができる。

本発明に係る一実施形態の金属帯の光学式欠陥検査方法に適用される検査装置を模式的に示す側面図と斜視図 鋼板と２次元ＣＣＤカメラの走査方向の関係を示す説明図 本実施形態の特徴を模式的に示す側面図 従来の１次元ＣＣＤカメラによる検査方法のイメージを示す斜視図 従来の２次元ＣＣＤカメラによる検査方法のイメージを示す斜視図

符号の説明

１０…２次元ＣＣＤカメラ
１０Ａ…受光部
１２…面光源
１４…画像処理部

Claims (1)

1. 長手方向に搬送される金属帯から、２次元撮像手段により検査画像を入力し、該画像に基づいて表面欠陥を検査する金属帯の光学式欠陥検査方法において、
   前記２次元撮像手段を、画素列の走査方向が、前記金属帯の幅方向に実質的に一致するように、該金属帯に対向配置すると共に、
   経時的に異なる２以上の時刻において前記金属帯上の特定位置を走査して得た画像を合成して、前記金属帯上の特定位置の検査画像を作成することを特徴とする金属帯の光学式欠陥検査方法。

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