JP2006275972A - 帯状体表面の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像装置による反射光の走査速度を帯状体の搬送速度に応じて設定することで、低速時の流れ方向分解能を向上させ、低速時における帯状体表面の欠陥の検出能力を向上させた帯状体表面の検査方法を提供することにある。
【解決手段】搬送される帯状体（金属板）３の表面に対して光を照射し、帯状体３の表面からの反射光を走査して帯状体３の表面を撮像し、撮像された撮像画像に基づいて帯状体３の表面の欠陥を検出する帯状体表面の検査方法において、帯状体３の搬送速度に応じて、前記反射光の走査速度を設定することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、帯状体表面に光を照射し、その反射光に基づいて帯状体表面の欠陥を検出する帯状体表面の検査方法に関する。本発明の扱う帯状体は、代表的には長尺の金属帯や紙製品が挙げられる。このため、以降では金属体の製造設備である連続焼鈍ラインにおける検査方法を具体例として説明する。言うまでも無く、本発明はこの具体例に限定されない。

図１は一般的な連続焼鈍ライン１の概略図である。
連続焼鈍ライン１においては、図１に示すように、入側払出リール２より払い出された金属板３は、入側ルーパ４を経て焼鈍炉５へと搬送される。焼鈍炉５において焼鈍された金属板３は、出側ルーパ６、出側シャー７を経て出側巻取リール８に巻き取られる。そして、出側ルーパ６と出側シャー７の間には、エンコーダ設置ロール９を経て金属板表面検査装置４０が設置されている。

従来、金属板表面検査装置として、例えば特許文献１に記載された金属板表面検査装置が知られている。
図８は特許文献１に記載された金属板表面検査装置の斜視図である。
金属板表面検査装置４０は、図８に示すように、平行光を照射する光源４１と、光源４１から照射され、金属板３表面で反射された光を走査する撮像装置４３と、その走査結果に基づいて、金属板３表面の欠陥を検出する画像処理装置（図示せず）と、撮像装置４３の走査速度を制御する制御装置（図示せず）とを備えている。

光源４１から照射された平行光は、金属板３の表面に入射されて、撮像装置４３に向けて反射される。撮像装置４３は、金属板３の表面で反射された反射光を走査する。そして、撮像装置４３で走査した撮像画像は画像処理装置において画像処理され、欠陥の有無を判定する。この場合において、金属板３の表面に欠陥がない場合には、光源４１からの入射光のほとんどが金属板３の表面で正反射されて、撮像装置４３に入射される。しかし、金属板３の表面に欠陥がある場合には、光源４１からの入射光が欠陥で乱反射されて、拡散されることにより、撮像装置４３では入射光が少なくなる。この結果、撮像装置４３において明暗差が発生し、その撮像画像中の暗部を金属板３表面に存在する欠陥として画像処理装置が検出する。

また、金属板表面検査装置４０には、通常、図１に示すように、ライン速度（金属板の搬送速度）に対応して撮像装置４３による走査速度の設定を行うため、エンコーダ設置ロール９が備えられ、そのパルス信号を取り込んでいる。そして、金属板表面検査装置４０においては、適用ラインの最大速度から撮像装置４３による走査速度が設定され、同一製品を製造している間は走査速度の設定を変更しない方法が一般的となっている。というのは、撮像画像は適当なモニタにより金属板の外観として再現できるが、前記の設定をしておけばライン速度によらず実際の金属板の長さに比例した撮像画像が得られる利点があるからである。

ここで、撮像装置４３による撮像は、金属板３が流れ方向（搬送方向）に流れていく中で、光源４１から照射され金属板３で反射された光について、幅方向の走査を繰り返すことにより行われる。そして、制御装置は、撮像装置４３の走査速度を制御しており、制御装置による走査速度の設定により、撮像装置４３による流れ方向の分解能が決定される。
特開平７−２１８４５１号公報

図５は連続焼鈍ライン１における出側ライン速度の推移を示す図である。
連続焼鈍ライン１における出側ライン速度（金属板の搬送速度）は、図５に示すように、通常の状態（金属板の高速搬送時）ｂにおいては、例えば１４００ｍ／ｍｉｎに設定されているが、出側シャーにおける金属板カット時（金属板の低速搬送時）ｃにおいては、例えば１００ｍ／ｍｉｎと大きく減速される。

ここで、撮像装置４３のＣＣＤ素子数は例えば２０４８であり、ＣＣＤ素子１つ当たりの駆動速度は典型的な値である、４０ＭＨｚとする。したがって、カメラ１６の１走査速度は、２０４８／（４０×１０^６）＝５．１２×１０^−５〔ｓｅｃ〕となり、１秒間当たりの走査回数は、１／（５．１２×１０^−５）＝１９５３１〔ｓｃａｎ／ｓｅｃ〕となる。そして、撮像装置４３による反射光の走査速度は、連続焼鈍ライン３０における出側ラインの最大速度が１４００ｍ／ｍｉｎのときは、１４００〔ｍ／ｍｉｍ〕／１９５３１〔ｓｃａｎ〕＝１．１９３〔ｍｍ／ｓｃａｎ〕となり、これは、金属板３が流れ方向に１．１９３ｍｍ進むごとに撮像装置４３が走査を１回実施することを示す。一方、連続焼鈍ライン３０の最大速度を１００ｍ／ｍｉｎとして計算した場合には、撮像装置４３の走査速度は、１００〔ｍ／ｍｉｍ〕／１９５３１〔ｓｃａｎ〕＝０．０８５〔ｍｍ／ｓｃａｎ〕となり、これは、金属板３が流れ方向に０．０８５ｍｍ進むごとに撮像装置４３が走査を１回実施することを示す。

そして、撮像装置４３の走査速度が金属板３の流れ方向の分解能となり、分解能の値が大きいほど（走査速度の値が小さいほど）、すなわち、出側ライン速度が遅い方が欠陥検出には有利となる。
したがって、従来の金属板表面検査装置４０においては、撮像装置４３による反射光の走査速度は適用ラインの最大速度から設定され、同一の製品を製造している間は変更しないため、製造ラインの速度が高速時と低速時で差が大きい場合であっても、低速時においても流れ方向分解能は最高速時の分解能しか発揮しない設定のままとなる。よって、かかる設定においては、低速時を基準にして設定した流れ方向分解能ならば検出可能な欠陥を見逃してしまうという問題がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、撮像装置の走査速度を帯状体の搬送速度に応じて設定することで、低速時の流れ方向分解能を向上させ、低速時における帯状体表面の欠陥の検出能力を向上させた帯状体表面の検査方法を提供することにある。

本発明のうち請求項１に係る帯状体表面の検査方法は、搬送される帯状体の表面に対して光を照射し、前記帯状体の表面からの反射光を走査して前記帯状体の表面を撮像し、撮像された撮像画像に基づいて前記帯状体の表面の欠陥を検出する帯状体表面の検査方法において、前記帯状体の搬送速度に応じて、前記反射光の走査速度を設定することを特徴とする。
また、本発明のうち請求項２に係る帯状体表面の検査方法は、前記反射光の走査速度を、前記帯状体の高速搬送時に対応する高速モードと、前記帯状体の低速搬送時に対応する低速モードとを切換えることによって設定することを特徴とする。

本発明のうち請求項１に係る帯状体表面の検査方法によれば、帯状体表面の検査方法において、前記帯状体の搬送速度に応じて、撮像装置の走査速度を設定することができる。したがって、帯状体の搬送速度に応じて、撮像装置の走査速度を設定することにより、帯状体の搬送速度が低速時における流れ方向分解能を上げ、帯状体表面の欠陥検出能力を向上することができる。

また、本発明のうち請求項２に係る帯状体表面の検査方法によれば、請求項１記載の帯状体表面の検査方法において、前記反射光の走査速度を、前記帯状体の高速搬送時に対応する高速モードと、前記帯状体の低速搬送時に対応する低速モードとを切換えることによって設定することができる。したがって、帯状体の低速搬送時に反射光の走査速度を低速モードに切換えることにより、帯状体の搬送速度が低速時における流れ方向分解能を上げ、帯状体表面の欠陥検出能力を向上することができる。
高速時の製造ライン速度（帯状体の搬送速度）が例えば１４００ｍ／ｍｉｎ、低速時の製造ライン速度が１００ｍ／ｍｉｎの場合を考えると、低速時に設定手段を低速モードに切換えることで、低速時における流れ方向分解能は１．１９３ｍｍ／ｓｃａｎから０．０８５ｍｍ／ｓｃａｎと大幅に向上する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る帯状体表面の検査方法が適用される金属板の連続焼鈍ラインの概略図である。
連続焼鈍ライン１においては、図１に示すように、入側払出リール２より払い出された金属板３は、入側ルーパ４を経て焼鈍炉５へと送られる。焼鈍炉５において焼鈍された金属板３は、出側ルーパ６、出側シャー７を経て出側巻取リール８に巻き取られる。そして、この際、出側ルーパ６と出側シャー７の間には、エンコーダ設置ロール９を経て金属板表面検査装置１０が設置されている。

図２は金属板表面検査装置の概略構成図である。図３は金属板表面検査装置の平面図である。図４は金属板表面検査装置の側面図である。
金属板表面検査装置１０は、図２に示すように、光源１５と、カメラ（撮像装置）１６と、制御装置１７と、検出装置１８と、表示手段１９と、設定手段２０とを備えている。
光源１５は、図３に示すように、長い棒状体として構成されている。そして、光源１５は、図４に示すように、金属板３上部に所定の高さをもって、金属板３の幅方向（図３における左右方向）に平行に、金属板３の流れ方向（図３における上下方向）において、下流側を向いて配置されている。
カメラ１６は、図３及び図４に示すように、金属板３上部に所定の高さをもって、光源１５の下流側に、金属板３の流れ方向において、上流側を向いて配置されている。
そして、光源１５及びカメラ１６はともに、金属板３に対して同じ仰角ａにして配置されている。

光源１５から搬送される金属板３の表面に対して光を照射する。金属板３の表面に対して照射された光は、金属板３の表面に入射されて、カメラ１６に向けて反射される。そして、カメラ１６に向けて反射された反射光は、カメラ１６により走査され、金属板３の表面が撮像される。カメラ１６により走査された撮像画像は、検出装置１８に伝送される。検出装置１８は、撮像画像に基づいて、撮像画像の幅方向走査部の明暗差から金属板３の表面上の欠陥の有無を検出する。この場合において、金属板３の表面上に欠陥がある場合には光の反射量が正常部と異なり、欠陥特有の明暗差が生じるため、欠陥と判断することができる。そして、検出装置１８において検出された欠陥の有無の結果は、モニタ等の表示手段１９に出力され表示される。

図５は連続焼鈍ライン１における出側ライン速度を示す図である。
連続焼鈍ラインにおける出側ライン速度は、図５に示すように、本実施形態においては、通常時（金属板の高速搬送時）ｂにおいては１４００ｍ／ｍｉｎに設定されているが、出側シャー７における金属板３カット時ｃにおいては１００ｍ／ｍｉｎと大きく減速される。出側ライン速度は、図１及び図２に示すように、エンコーダ設置ロール９により検出され、制御装置１７を介して、表示手段１９により表示される。

ここで、本実施形態においては、カメラ１６は１次元式ＣＣＤカメラを採用している。そのため、カメラ１６による撮像は、金属板３が流れ方向に流れていく中で、光源１５から照射され金属板３で反射された反射光について、幅方向の走査を繰り返すことにより行われる。そして、カメラ１６による反射光の走査速度は、制御装置１７により設定され、これにより、カメラ１７による流れ方向の分解能が決定される。この場合において、制御装置１７によるカメラ１６の反射光の走査速度の設定は、図２に示すように、設定手段２０により、金属板の搬送速度に合わせて、高速モード又は低速モードに切換えることができる。

図６は高速モード選択時におけるカメラ１６の分解能について示した図である。図７は低速モード選択時におけるカメラ１６の分解能について示した図である。
カメラ１６のＣＣＤ素子数は本実施形態では２０４８であり、ＣＣＤ素子１つ当たりの駆動速度は４０ＭＨｚとなっている。したがって、カメラ１６の１走査速度は、２０４８／（４０×１０^６）＝５．１２×１０^−５〔ｓｅｃ〕となり、１秒間当たりの最大の走査回数は、１／（５．１２×１０^−５）＝１９５３１〔ｓｃａｎ／ｓｅｃ〕となる。そして、設定手段２０が高速モードの時は、図６に示すカメラ１６の流れ方向の分解能ｄは、前記最大の走査回数で走査を行い１４００〔ｍ／ｍｉｍ〕／１９５３１〔ｓｃａｎ〕＝１．１９３〔ｍｍ／ｓｃａｎ〕となり、これは、金属板３が流れ方向に１．１９３ｍｍ進むごとにカメラ１６が走査を１回実施することを示す。また、設定手段２０が低速モードの時も、図７に示すカメラ１６の流れ方向の分解能ｅは、前記最大の走査回数で走査を行うように強制的に走査を行い、１００〔ｍ／ｍｉｍ〕／１９５３１〔ｓｃａｎ〕＝０．０８５〔ｍｍ／ｓｃａｎ〕となり、これは、金属板３が流れ方向に０．０８５ｍｍ進むごとにカメラ１６が走査を１回実施することを示す。なお、カメラ１６の幅方向視野は５００ｍｍのため、カメラ１６の幅方向の分解能ｆは、図６及び図７に示すように、出側ライン速度に関係なく、５００〔ｍｍ〕／２０４８〔ｐｉｘｅｌ〕＝０．２４４〔ｍｍ／ｐｉｘｅｌ〕と一定である。

表示手段１９により表示される出側ライン速度に基づき、出側ライン速度が高速時（本実施例においては１４００ｍ／ｍｉｎ）においては、設定手段２０を高速モードに設定する。そして、出側ライン速度が低速時（本実施例においては１００ｍ／ｍｉｍ）には、設定手段２０を手動により低速モードに切り換える。
これにより、低速時における流れ方向分解能は１．１９３ｍｍ／ｓｃａｎから０．０８５ｍｍ／ｓｃａｎと大幅に向上するため、低速時における欠陥検出能力を向上することができる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、本発明に係る帯状体表面の検査方法は、本実施例においては連続焼鈍ラインに適用されているが、これに限られることはなく、帯状体を搬送する装置であれば他の装置についても適用することができる。
また、設定手段２０は、本実施例においては手動により切換えを行っているが、出側ライン速度に応じて自動で切換えを行うようにしてもよい。

本発明に係る帯状体表面検査装置が適用される連続焼鈍ラインの概略図である。 帯状体表面検査装置の概略構成図である 帯状体表面検査装置の側面図である。 帯状体表面検査装置の上面図である。 連続焼鈍ラインにおける出側ライン速度を示す図である。 高速モード選択時におけるカメラの分解能について示した図である。 低速モード選択時におけるカメラの分解能について示した図である。 従来の帯状体表面検査装置の斜視図である。

符号の説明

１ 連続焼鈍ライン
２ 入側払出リール
３ 金属板
４ 入側ルーパ
５ 焼鈍炉
６ 出側ルーパ
７ 出側シャー
８ 出側巻取リール
９ エンコーダ設置ロール
１０ 金属板表面検査装置
１５ 光源
１６ カメラ
１７ 制御装置
１８ 検出装置
１９ 表示手段
ａ 仰角
ｂ 通常時
ｃ 金属板カット時
ｄ 流れ方向の分解能
ｅ 幅方向の分解能
ｆ 幅方向の分解能
４０ 金属板表面検査装置
４１ 光源
４３ 撮像装置

Claims (2)

1. 搬送される帯状体の表面に対して光を照射し、前記帯状体の表面からの反射光を走査して前記帯状体の表面を撮像し、撮像された撮像画像に基づいて前記帯状体の表面の欠陥を検出する帯状体表面の検査方法において、
   前記帯状体の搬送速度に応じて、前記反射光の走査速度を設定することを特徴とする帯状体表面の検査方法。
2. 前記反射光の走査速度を、前記帯状体の高速搬送時に対応する高速モードと、前記帯状体の低速搬送時に対応する低速モードとを切換えることによって設定することを特徴とする請求項１記載の帯状体表面の検査方法。

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