JP2006317274A - ステンレス鋼板の表面検査方法およびステンレス鋼板用表面検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシ模様を有するステンレス鋼板であっても、ヘゲ疵とブラシ模様とを好適に区別し、それぞれを検出し得るステンレス鋼板の表面検査方法およびステンレス鋼板用表面検査装置を提供する。
【解決手段】このステンレス鋼板用表面検査装置１０は、ブラシ模様９０を有するステンレス鋼板１００の表面に検査用の光８０を投光する光源１と、その光源１から投光されてステンレス鋼板１００の表面で反射した反射光のうち、正反射成分６０を受光する正反射カメラ２と、反射光のうち、乱反射成分７０を受光する乱反射カメラ３と、処理装置４とを備えている。そして、処理装置４は、正反射カメラ２で受光した正反射成分６０のグレイ値に基づいて疵欠陥９５の有無を検出する疵欠陥検出手段と、乱反射カメラ３で受光した乱反射成分７０のグレイ値に基づいてブラシ模様９０の程度を弁別するブラシ模様弁別手段と、を備えて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステンレス鋼板の表面検査方法およびステンレス鋼板用表面検査装置に係り、特に、表面に研削ブラシを掛けたブラシ模様を有するステンレス鋼板の表面検査方法、およびこれに好適に用い得るステンレス鋼板用表面検査装置に関する。

従来、ステンレス鋼板の表面を検査する方法としては、例えば特許文献１〜３に記載の技術が知られている。
これら特許文献に記載の技術では、ステンレス鋼板の表面に、光源から検査用の光を投光し、この光がステンレス鋼板の表面で反射した反射光を用いて、ステンレス鋼板の表面の、いわゆるヘゲ疵等の疵欠陥を検出するようになっている。

特に、特許文献２ないし３に記載の技術では、反射光のうち、正反射成分と乱反射成分を個別に受光し、その個別に受光した各成分の和、あるいは差し引いた情報に基づいてヘゲ疵を検出している。
特開昭６０−２２８９４３号公報 特開平５−１８８０１０号公報 特開平９−８９８０２号公報

ところで、例えば焼鈍を行なって製造されたステンレス鋼板では、焼鈍後のスケールを除去する目的で、鋼板表面に研削ブラシを掛けてから酸洗する。これにより、この種のステンレス鋼板は、その表面にブラシ模様を有しており、表面が平滑でなく、いわば表面地合パターンが不均一な鋼板になる（ブラシ模様の一例を図５に示す。）。
しかしながら、上記各特許文献に記載の技術では、このような表面地合パターンが不均一な鋼板を想定したものではない。すなわち、上記各特許文献に記載の技術では、各検査方法が適用されるステンレス鋼板としては、いずれも、「表面が鏡面」、「表面が滑面」、「表面光沢が高いもの」、といった記載があるように、平滑な表面を有する鋼板を想定したものである。そのため、ブラシ模様を有するステンレス鋼板への適用に際し、本来検出すべきヘゲ疵等の疵欠陥とブラシ模様との区別が困難であり、ブラシ模様を疵欠陥として過検出してしまうという問題があり、この種のステンレス鋼板に対しては適用する上で未だ不十分であった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ブラシ模様を有するステンレス鋼板であっても、疵欠陥とブラシ模様とを好適に区別し、それぞれを検出し得るステンレス鋼板の表面検査方法およびステンレス鋼板用表面検査装置を提供することを目的としている。

本発明者らは、ステンレス鋼板の表面で反射した反射光のうち、正反射成分と乱反射成分とを個別に受光し、それぞれ受光した正反射成分と乱反射成分とに及ぼす疵欠陥の影響とブラシ模様の影響との相関関係を子細に観察したところ、疵欠陥の有無による反射光への影響は、図６（ｂ）に一例を示すように、正反射成分に強く現れるのに対し、ブラシ模様の程度による反射光への影響は、図６（ａ）に一例を示すように、逆に乱反射成分に強く現れるということを知見し、この知見に基づいて本発明をするに至った。

すなわち、上記課題を解決するために、本発明は、ブラシ模様を有するステンレス鋼板の表面を検査する方法であって、前記ステンレス鋼板の表面に検査用の光を投光し、前記ステンレス鋼板の表面で反射した反射光のうち、正反射成分と乱反射成分を個別に受光し、前記正反射成分の情報に基づいて疵欠陥の有無を検出するとともに、前記乱反射成分の情報に基づいてブラシ模様の程度を弁別することを特徴としている。

また、本発明は、ステンレス鋼板用表面検査装置であって、ブラシ模様を有するステンレス鋼板の表面に検査用の光を投光する光源と、該光源から投光されて前記ステンレス鋼板の表面で反射した反射光のうち、正反射成分を受光する正反射成分受光手段と、前記反射光のうち、乱反射成分を受光する乱反射成分受光手段と、前記正反射成分受光手段で受光した正反射成分の情報に基づいて疵欠陥の有無を検出する疵欠陥検出手段と、前記乱反射成分受光手段で受光した乱反射成分の情報に基づいてブラシ模様の程度を弁別するブラシ模様弁別手段と、を備えていることを特徴としている。

ここで、本発明のステンレス鋼板用表面検査装置は、前記正反射成分受光手段からの正反射成分の情報および前記乱反射成分受光手段からの乱反射成分の情報は、それぞれステンレス鋼板の幅方向での前記反射光の明暗を階調処理したグレイ値であり、前記疵欠陥検出手段は、前記正反射成分のグレイ値が所定の第一の閾値を越えると疵欠陥有りとの検出情報を出力し、前記ブラシ模様弁別手段は、前記乱反射成分のグレイ値が所定の第二の閾値を越えるとブラシ模様の程度が基準値を越えているとの弁別情報を出力するようになっていることが好ましい。
また、本発明のステンレス鋼板用表面検査装置は、前記第一の閾値は、その設定値が前記第二の閾値より小さいことが好ましい。

本発明によれば、ステンレス鋼板表面の疵欠陥については、その影響が強く現れる正反射成分の情報に基づいて疵欠陥の有無を検出している。一方、ブラシ模様については、その影響が強く現れる乱反射成分の情報に基づいてブラシ模様の程度を弁別している。そして、ステンレス鋼板の表面で反射した反射光の正反射成分と乱反射成分とは、疵欠陥の影響とブラシ模様の影響との間に、上述したような相関関係がある。そのため、本発明によれば、鋼板の表面にブラシ模様を有しており、その表面が平滑でなく、いわば表面地合パターンが不均一なステンレス鋼板であっても、ヘゲ疵等の疵欠陥とブラシ模様とを区別し、それぞれを好適に検出することができる。
なお、上述のような相関関係が生じる理由は、次のように考えられる。
すなわち、ブラシ模様により、光が乱反射するため、乱反射側ではブラシ模様の影響を受けやすい。一方、正反射側では、ブラシ模様の影響が小さく、ヘゲ疵等の疵欠陥の影響が検出しやすいものと考えられる。

本発明によれば、ブラシ模様を有するステンレス鋼板であっても、ヘゲ疵とブラシ模様とを好適に区別し、それぞれを検出し得るステンレス鋼板の表面検査方法およびステンレス鋼板用表面検査装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係るステンレス鋼板用表面検査装置（以下、単に「表面検査装置」ともいう）の一実施形態の概略構成を示す説明図である。
同図に示すように、この表面検査装置１０は、ブラシ模様９０を有するステンレス鋼板１００の表面を検査するものであり、光源１と、正反射カメラ２と、乱反射カメラ３と、処理装置４と、を備えて構成されている。

光源１は、同図（ｂ）に示すように、ブラシ模様９０を有するステンレス鋼板１００の表面に検査用の光８０を投光可能な位置に配置されている。すなわち、この光源１からの検査用の光８０は、同図に示すように、ステンレス鋼板１００の検出の対象となる基準線ＤＬに向けて、鋼板の幅方向Ｗの両側まで幅広く投光可能に設置されている。なお、同図の符号９５は、ヘゲ疵等の疵欠陥を示している。

正反射カメラ２は、同図（ａ）に示すように、ステンレス鋼板１００の表面で反射した反射光のうち、入射角θ１と略同じ反射角θ１で反射した、正反射成分６０を受光する正反射成分受光手段であり、ステンレス鋼板１００の上方に、正反射成分６０を受光可能な位置に設置されている。また、乱反射カメラ３は、ステンレス鋼板１００の表面で反射した反射光のうち、入射角θ１と異なる反射角θ２で反射した、乱反射成分７０を受光する乱反射成分受光手段であり、ステンレス鋼板１００の上方に、乱反射成分７０を受光可能な位置に設置されている。なお、正反射カメラ２および乱反射カメラ３には、ＣＣＤカメラをそれぞれ使用した。

処理装置４は、ステンレス鋼板１００の表面で反射した反射光の情報を、正反射カメラ２からの正反射成分６０の情報と、乱反射カメラ３からの乱反射成分７０の情報として、それぞれのデータを取得し、その取得した各データに基づいて所定の表面検査処理を実行し、その結果を、例えば不図示の表示装置等に出力するものである。
詳しくは、この処理装置４は、ＣＰＵと、そのＣＰＵの制御プログラム等を記憶しているＲＯＭ等の記憶媒体と、その記憶媒体から読み出したデータやＣＰＵの演算過程で必要な演算結果を一時的に記憶するためのＲＡＭと、上記した、正反射カメラ２や乱反射カメラ３等の外部装置との間でデータの入出力を行なうインターフェースＩ／Ｆとを備えて構成されている。ＣＰＵは、前記記憶媒体の内部に記憶されているプログラムを起動させて、そのプログラムに従って、図２のフローチャートに示す表面検査処理を実行可能になっている。

図２は、処理装置４で実行される表面検査処理を説明するフローチャートである。ここで、この表面検査処理では、正反射カメラ２で受光した正反射成分６０の情報に基づいて疵欠陥９５の有無を検出するとともに、乱反射カメラ３で受光した乱反射成分７０の情報に基づいてブラシ模様９０の程度を弁別するものであるが、上記正反射カメラ２からの正反射成分６０の情報と、乱反射カメラ３からの乱反射成分７０の情報とは、後述する所定の各閾値の設定値が異なる点を除き、取得した各データに対しては、同様の処理が並列してなされるため、以下の表面検査処理の説明では、正反射カメラ２に対応する処理について説明し、乱反射カメラ３に対応する処理については、その説明を適宜省略する。

この表面検査装置１０でステンレス鋼板１００の表面が検査が行なわれると、処理装置４内では、同プログラムが実行されて、まず、ステップＳ１に移行する。ステップＳ１では、上述した正反射カメラ２から幅方向Ｗの反射光の情報が読み込まれ、ステップＳ２に移行する。ここで、この反射光の情報は、ステンレス鋼板の幅方向での反射光の明暗情報であるグレイ値として読み込まれるようになっている（同図での（ａ）参照）。

ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ反射光の情報に対し、所定の処理がなされる。この所定の処理は、グレイ値として読み込んだ反射光の情報を、２５５段階に階調処理するとともに、幅方向Ｗの両端の照度を補正する平均化処理を施して（同図での（ｂ）参照）、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ３では、上記所定の処理がなされた反射光の情報と所定の閾値とを比較する（同図での（ｃ）参照）。この際、正反射カメラ２に対応する処理においては、正反射成分６０のグレイ値が所定の第一の閾値を越えると疵欠陥有りとの検出情報を出力し、他方、乱反射カメラ３に対応する処理においては、乱反射成分７０のグレイ値が所定の第二の閾値を越えるとブラシ模様の程度が基準値を越えているとの弁別情報を出力して、処理を戻すようになっている。

ここで、所定の各閾値の設定値について説明する。
図３は、５種類の各種鋼板に対し、正反射成分６０のグレイ値および乱反射成分７０のグレイ値をそれぞれ測定した実験結果を示しており、同図では、正反射成分６０が「Ｂｒｉｇｈｔ」、乱反射成分７０が「Ｄａｒｋ」と表記されており、また、各グレイ値の最大値がＭＡＸ、最小値がＭＩＮ、平均値がＡＶＥ．、標準偏差がσ、である。なお、ここで、鋼板２〜５がブラシ模様を有するもの、鋼板１がブラシ模様を有しないものである。

同図から判るように、例示したブラシ模様を有するステンレス鋼板（鋼板２〜５）において、乱反射成分７０でのバラツキは、正反射成分６０でのバラツキより大きいことが判る。この相関関係は、ブラシ模様の影響が乱反射成分７０において大きく、これに対し、正反射成分６０では、ブラシ模様の影響が小さいことを意味している。
すなわち、ブラシ模様により、光が乱反射し、グレイ値のバラツキも大きくなる。そこで、ブラシ模様を弁別するために、乱反射側では閾値を大きく（甘く）する。一方、ブラシ模様の影響が小さい正反射側では精度良く欠陥検出するため閾値を小さく（厳しく）できる。

そこで、この知見から、この表面検査装置１０では、上記第一の閾値は、その設定値を第二の閾値より小さい値に設定している。これにより、正反射成分６０での閾値を厳しく設定し得て、ヘゲ疵９５等の疵欠陥の有無をより好適に検出可能になっている。なお、図４に、この知見に基づいて設定した、５種類の各種鋼板に対する各閾値の設定値の例を示した。
ここで、上記疵欠陥検出手段には、表面検査処理でのステップＳ１〜ステップＳ３が対応しており、同様に、上記ブラシ模様弁別手段は、上述したように、疵欠陥検出手段に対し閾値の設定値のみが異なる同様の（ステップＳ１〜ステップＳ３）構成にてなる。

次に、このステンレス鋼板用表面検査装置の作用・効果について説明する。
上述のように、この表面検査装置１０は、ブラシ模様９０を有するステンレス鋼板１００の表面に検査用の光８０を投光する光源１と、その光源１から投光されてステンレス鋼板１００の表面で反射した反射光のうち、正反射成分６０を受光する正反射カメラ２と、反射光のうち、乱反射成分７０を受光する乱反射カメラ３と、処理装置４とを備えている。そして、処理装置４は、正反射カメラ２で受光した正反射成分６０のグレイ値に基づいて疵欠陥９５の有無を検出する疵欠陥検出手段と、乱反射カメラ３で受光した乱反射成分７０のグレイ値に基づいてブラシ模様９０の程度を弁別するブラシ模様弁別手段と、を備えて構成されている。

そのため、この表面検査装置１０を用いて、ステンレス鋼板の表面を検査すれば、ステンレス鋼板１００の表面に検査用の光８０を投光し、ステンレス鋼板１００の表面で反射した反射光のうち、正反射成分６０と乱反射成分７０を個別に受光し、その個別に受光した正反射成分６０の情報に基づいて疵欠陥９５の有無を検出するとともに、個別に受光した乱反射成分７０の情報に基づいてブラシ模様９０の程度を弁別することができる。

すなわち、ステンレス鋼板１００の表面で反射した反射光の正反射成分６０と乱反射成分７０とは、疵欠陥９５の影響とブラシ模様９０の影響との間に、上述したような相関関係がある。そのため、ステンレス鋼板１００表面の疵欠陥９５については、その影響が強く現れる正反射成分６０の情報に基づいて疵欠陥９５の有無を検出することができる。一方、ブラシ模様９０については、その影響が強く現れる乱反射成分７０の情報に基づいてブラシ模様９０の程度を弁別することができる。したがって、ステンレス鋼板１００の表面にブラシ模様９０を有しており、つまり、その表面が平滑でなく、いわば表面地合パターンが不均一なステンレス鋼板１００であっても、ヘゲ疵等の疵欠陥９５とブラシ模様９０とを区別し、それぞれを好適に検出することができる。

以上説明したように、本発明に係るステンレス鋼板の表面検査方法およびステンレス鋼板用表面検査装置によれば、ブラシ模様を有するステンレス鋼板であっても、ヘゲ疵とブラシ模様とを好適に区別し、それぞれを検出することができる。
なお、本発明に係るステンレス鋼板の表面検査方法およびステンレス鋼板用表面検査装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、処理装置４での表面検査処理では、疵欠陥の有無は、正反射成分の情報にのみ基づいて検出しており、また、ブラシ模様の程度は、乱反射成分の情報にのみ基づいて弁別している例で説明したが、これに限定されず、正反射成分の情報と乱反射成分の情報とで相互の和、あるいは差し引いた情報等を演算する構成としてもよいし、他のパラメータを含めて判断させてもよい。しかし、簡単な構成で、ヘゲ疵等の疵欠陥９５とブラシ模様９０とを区別し、それぞれを好適に検出する上では、上記実施形態のように、疵欠陥の有無を、正反射成分の情報にのみ基づいて検出し、ブラシ模様の程度を、乱反射成分の情報にのみ基づいて弁別することが好ましい。

本発明に係るステンレス鋼板用表面検査装置の一実施形態の概略構成を示す説明図である。 処理装置で実行される表面検査処理を説明するフローチャートである。 ５種類の各種鋼板に対し、正反射成分および乱反射成分のグレイ値をそれぞれ測定した実験結果を示す図である。 ５種類の各種鋼板に対する各閾値の設定値の例を示す図である。 ステンレス鋼板の表面地合パターンの例であり、同図では、表面にブラシ模様を有する、不均一な表面地合パターンのイメージを示している。 ブラシ模様中に疵欠陥を有する鋼板表面を、正反射成分と乱反射成分とでそれぞれ受光した画像イメージの一例を示しており、同図（ａ）は、乱反射成分での受光イメージであり、同図（ｂ）は、正反射成分での受光イメージである。

符号の説明

１ 光源
２ 正反射カメラ（正反射成分受光手段）
３ 乱反射カメラ（乱反射成分受光手段）
４ 処理装置
１０ ステンレス鋼板用表面検査装置
６０ 正反射成分
７０ 乱反射成分
８０ （検査用の）光
９０ ブラシ模様
９５ ヘゲ疵（疵欠陥）
１００ ステンレス鋼板

Claims (4)

1. ブラシ模様を有するステンレス鋼板の表面を検査する方法であって、
   前記ステンレス鋼板の表面に検査用の光を投光し、前記ステンレス鋼板の表面で反射した反射光のうち、正反射成分と乱反射成分とを個別に受光し、前記正反射成分の情報に基づいて疵欠陥の有無を検出するとともに、前記乱反射成分の情報に基づいてブラシ模様の程度を弁別することを特徴とするステンレス鋼板の表面検査方法。
2. ブラシ模様を有するステンレス鋼板の表面に検査用の光を投光する光源と、該光源から投光されて前記ステンレス鋼板の表面で反射した反射光のうち、正反射成分を受光する正反射成分受光手段と、前記反射光のうち、乱反射成分を受光する乱反射成分受光手段と、前記正反射成分受光手段で受光した正反射成分の情報に基づいて疵欠陥の有無を検出する疵欠陥検出手段と、前記乱反射成分受光手段で受光した乱反射成分の情報に基づいてブラシ模様の程度を弁別するブラシ模様弁別手段と、を備えていることを特徴とするステンレス鋼板用表面検査装置。
3. 前記正反射成分受光手段からの正反射成分の情報および前記乱反射成分受光手段からの乱反射成分の情報は、それぞれステンレス鋼板の幅方向での前記反射光の明暗を階調処理したグレイ値であり、
   前記疵欠陥検出手段は、前記正反射成分のグレイ値が所定の第一の閾値を越えると疵欠陥有りとの検出情報を出力し、
   前記ブラシ模様弁別手段は、前記乱反射成分のグレイ値が所定の第二の閾値を越えるとブラシ模様の程度が基準値を越えているとの弁別情報を出力するようになっていることを特徴とする請求項２に記載のステンレス鋼板用表面検査装置。
4. 前記第一の閾値は、その設定値が前記第二の閾値より小さいことを特徴とする請求項３に記載のステンレス鋼板用表面検査装置。

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