JP2010139455A - アルミ圧延板凹凸検出方法，アルミ圧延板凹凸検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板の表面における品質管理上検出すべき凹凸を，その凹凸よりも微小な筋状の凹凸や表面粗さに起因する反射光の干渉の影響を受けずに，光学的手法により非接触で簡易に検出することができること。
【解決手段】アルミ圧延板１の被検査面に対し，幅方向Ｒｘに伸びて形成された長尺光源１０から拡散光を照射し，照射光の正反射光の像をカメラ２０により撮像し，画像処理装置４０により，撮像画像における前記正反射光の像を表す高輝度部の座標に基づいて前記被検査面の凹凸を検出する。例えば，前記被検査面は，アルミ圧延板１を幅方向Ｒｘに沿って折り曲げた状態で支持することによって長手方向Ｒｙにおいて湾曲させた前記アルミ圧延板の凸側の表面である。
【選択図】図１

Description

本発明は，アルミニウム部材の圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板の被検査面の凹凸を検出するアルミ圧延板凹凸検出方法及びその装置に関するものである。

鋼材等の金属部材をロールを用いて圧延加工することにより，薄板状の金属の板材（以下，圧延板という）を製造する方法が広く用いられている。
前記圧延板は，その表面が，局所的な歪みによる凹凸の存在しない平坦な状態であることが品質上望ましい。品質管理上問題となる前記局所的な歪みによる凹凸は，例えば，１０ｍｍ四方の局所領域に存在する１０μｍ以上の高低差を有する凹凸である。また，前記圧延板の表面における凹凸の発生状況は，各種の圧延条件に応じて変化する。そのため，前記圧延板の製造工程においては，前記圧延板の表面の凹凸を検出し，その検出結果に応じて圧延条件を調節する圧延制御が行われる。
例えば，特許文献１には，接触式の圧力センサを用いて前記圧延板の幅方向の張力を測定し，その測定値を前記圧延板の表面形状として検出することについて示されている。
また，特許文献２及び特許文献３には，移動する測定対象物の表面に対し，レーザビーム光の走査やスリット光の照射を行うことによって光切断線の像を形成させ，その光切断線の像を撮像し，光切断法によって測定対象物の表面形状を測定することについて示されている。
前記圧延板は，熱延工程などを経た高温の状態においてその表面の凹凸の検出が行われることがあり，その表面にセンサを接触させると熱によるセンサの破損が生じやすい。また，接触式のセンサを用いた圧延板の表面の凹凸の検出は，そのセンサの配置密度の制限から，凹凸検出の空間分解能が低く，表面の局所的な凹凸については検出漏れが生じやすい。そのため，圧延板の表面の凹凸の検出は，非接触での検出が望ましい。

ところで，鋼材等と同様に，アルミニウム部材についても，それをロールを用いて圧延加工することにより，薄板状のアルミニウムの板材（以下，アルミ圧延板という）を製造する方法が用いられている。
ここで，前記アルミ圧延板の表面は，ほぼ鏡面（光沢面）に近い状態であるため，その表面に照射した光の像を，正反射方向以外の方向から撮像しても，散乱光の像はほとんど得られない。但し，前記アルミ圧延板は，圧延の際に，その表面に，前記アルミ圧延板の長手方向に伸びる微小幅の筋状の凹凸（以下，筋状凹凸という）が形成される。この筋状凹凸は，品質上の問題となる凹凸ではなく，前記アルミ圧延板の表面における品質管理のために検出すべき凹凸よりもごく微小なものである。
そして，前記アルミ圧延板についても，その表面が，前記筋状凹凸よりも大きな凹凸の存在しない平坦な状態であることが品質上望ましい。そのため，前記アルミ圧延板の製造工程においても，鋼材の圧延板と同様に，前記アルミ圧延板の表面の凹凸を非接触で検出し，その検出結果に応じて圧延条件を調節することが望ましい。
また，前記アルミ圧延板に関し，必要に応じて，熱間圧延工程を施した後の冷間圧延の前に，或いは，熱間圧延工程を施した後の冷間圧延の途中又は後に，連続焼鈍炉等での焼鈍工程を施す場合に発生する熱歪による局所的な凹凸の有無を非接触で検査したいというニーズがある。更に必要に応じて，前記焼鈍工程後に矯正工程が施される製品である場合についても，熱歪による局所的な凹凸の有無を非接触で検査したいというニーズもある。
特開平１０−１０３９４４号公報 特開平４−３４８２１１号公報 特開平７−３２４９１５号公報

しかしながら，前記アルミ圧延板において，特許文献２及び特許文献３に示されるように，その表面にレーザ光のようなコヒーレント光を照射し，その反射光の像を撮像して光切断法による表面形状測定（凹凸検出）を行うと，以下のような問題点が生じる。
即ち，光切断線の像を撮像するカメラが，前記アルミ圧延板の表面への照射光の正反射方向以外の方向に配置された場合には，光切断線の像，即ち，散乱反射光の像はほとんど得られないという問題点があった。
また，仮に，光切断線の像が得られる程度まで前記アルミ圧延板の表面への照射光の強度を強くしたとしても，やはり以下のような問題点が残る。
即ち，板幅の大きな前記アルミ圧延板の表面凹凸を光切断法により測定した場合，前記アルミ圧延板の品質管理上問題となる高低差１０μｍ程度の凹凸を確実に検出することができないという問題点がある。例えば，板幅が１０００ｍｍ以上もある前記アルミ圧延板に形成された光切断線を１つの座標軸方向において１０００画素程度の一般的な解像度の工業用カメラで撮像した場合，光切断法によって検出できる凹凸の高低差は１ｍｍ以上となり，その測定精度は前記アルミ圧延板の表面の凹凸検出には不十分である。
また，前記アルミ圧延板の表面に照射されたコヒーレント光が，検出すべきでない微小な前記筋状凹凸によってわずかに乱反射し，それら乱反射光の干渉光がカメラに到達するため，撮像画像に明瞭な光切断線の像が現れず，光切断法による表面形状測定を行うことができないという問題点があった。さらに，前記アルミ圧延板の表面にコヒーレント光が照射された場合，そのアルミ圧延板の表面粗さに起因して，撮像画像において細かな干渉縞ノイズであるスペックルノイズが発生し，表面形状を高精度で測定することができないという問題点もあった。
また，光切断法において，低コヒーレント光である拡散光をスリットを通じて測定対象物の表面に照射することも考えられなくはない。しかしながら，低コヒーレント光である拡散光は，コヒーレント光であるレーザ光のように前記アルミ圧延板の表面におけるスリット光の幅を十分に細くすることができず，光切断線の幅が太くなると測定精度が悪化する光切断法には適さないという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板の表面における品質管理上検出すべき局所的な歪みによる凹凸を，その凹凸よりも微小な筋状の凹凸や表面粗さに起因する反射光の干渉の影響を受けずに，光学的手法により非接触で簡易に検出することができるアルミ圧延板凹凸検出方法及びその装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係るアルミ圧延板凹凸検出方法は，アルミニウム部材の圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板の被検査面の凹凸を検出する方法であって，次の（ａ１）〜（ａ３）に示される各手順を実行する方法である。
（ａ１）前記被検査面に対し，前記アルミ圧延板の長手方向に直交する幅方向に伸びて形成された光源から拡散光を照射する拡散光照射手順。
（ａ２）前記拡散光照射手順により前記被検査面に照射された光の正反射光の像を撮像手段により撮像する撮像手順。
（ａ３）前記撮像手順により得られる撮像画像における前記正反射光の像を表す高輝度部の座標に基づいて前記被検査面の凹凸を検出する凹凸検出手順。

本発明においては，低コヒーレント光である拡散光が前記被検査面に照射されるため，検出すべき局所的な歪みによる凹凸よりも微小な筋状の凹凸や表面粗さに起因する反射光の干渉がほとんど生じない。従って，本発明によれば，前記アルミ圧延板の表面における品質管理上検出すべき局所的な歪みによる凹凸を，その凹凸よりも微小な筋状の凹凸や表面粗さに起因する反射光の干渉の影響を受けずに，光学的手法により非接触で検出することができる。そのため，前記焼鈍工程等を経た前記アルミ圧延板の表面の局所的な凹凸の有無を非接触で検査したいというニーズにも対応できる。
また，前記被検査面と前記撮像手段との間の距離を十分に確保することにより，前記被検査面の凹凸による僅かな表面角度の変化により，撮像画像における正反射光の像の位置（座標）が大きく変化する。従って，本発明によれば，前記被検査面の局所的な歪みによる凹凸を高感度で検出することができる。
また，前記被検査面が，前記アルミ圧延板を前記幅方向に沿って折り曲げた状態で支持することによって前記長手方向において湾曲させた前記アルミ圧延板の凸側の表面であれば好適である。
これにより，湾曲した前記被検査面において，正反射光が前記撮像手段に向かう前記幅方向の１本の直線状の稜線の部分が，前記光源及び前記撮像手段の位置合わせを高精度で行わなくてもほぼ必ずどこかに生じる。その結果，前記光源及び前記撮像手段の位置合わせに高い精度が要求されることなく簡易に高感度の凹凸検出を実現できる。
また，湾曲した前記被検査面における前記幅方向の１本の直線状の稜線の部分についてのみ，前記光源からの照射光の正反射光が前記撮像手段の方向へ向かい，その他の部分については，正反射光が前記撮像手段の方向に対して大きく外れる。即ち，湾曲した前記被検査面において，法線方向が前記光源の方向と前記撮像手段の方向とのなす角度を二等分する方向となる１本の直線状の稜線の部分についてのみ，その部分からの正反射光が，前記撮像手段において明瞭な細い線状の高輝度の像として結像する。また，前記被検査面に比較的大きな凹凸が存在すれば，それが前記線状の高輝度の像の乱れとして現れる。従って，前記アルミ圧延板の平らな表面に低コヒーレントなスリット光を照射する場合のように，その正反射光の像，即ち，前記線状の高輝度の像が太くボケた状態で現れることを回避できる。その結果，アルミ圧延板の表面における品質管理上検出すべき凹凸を確実に検出できる。

また，前記拡散光照射手順において，前記アルミ圧延板を，前記幅方向に伸びる支持部に対して前記被検査面の反対側の面を内側にして引っ掛けた状態で張力を付勢しつつ支持させることにより，前記被検査面を前記支持部の周りに湾曲させることが考えられる。
これにより，検出すべき凹凸とは関係のない前記アルミ圧延板全体の変形（大きなうねり）が張力により矯正され，前記被検査面の凹凸をより正確に検出することができる。
また，前記支持部が，前記幅方向に伸びる回転軸の周りに回転する円柱状又は円筒状のロールであることが考えられる。この場合，前記撮像手順において，前記ロールの回転に連動して移動する前記被検査面に照射された光の正反射光の像を連続して撮像することが考えられる。
これにより，前記被検査面における前記長手方向の各位置について，前記幅方向に線状に伸びる高輝度の像を連続的に高速で得ることができる。また，前記ロールは，前記アルミ圧延板の製造工程に通常存在する設備（いわゆるテンションロール）であり，既存の設備を有効活用することができる。

また，前記ロールが用いられる場合，前記凹凸検出手順において，前記撮像手順での連続撮像により得られる複数の撮像画像相互間における，前記幅方向の各位置に相当する各座標での前記長手方向に相当する座標方向における前記正反射光の像を表す高輝度部の位置の変動の大きさによって前記被検査面における凹凸の有無を検出することが考えられる。この凹凸検出手順は，前記撮像手順での連続撮像により得られる複数の撮像画像相互間での相対評価によって前記被検査面における凹凸の有無を検出する手順である。これにより，前記光源及び前記撮像手段の位置合わせに高い精度が要求されることなく，正確な凹凸検出を実現できる。
また，前記凹凸検出手順において，前記撮像手順で得られる撮像画像における前記幅方向の各位置に相当する各座標について，前記長手方向に相当する座標方向において輝度が最高である画素（輝度値がピークとなる画素）の座標を，前記正反射光の像を表す高輝度部の座標として検出することが考えられる。
また，前記拡散光照射手順において，前記光源から前記幅方向に伸びて形成されたスリットを通じて拡散光を前記被検査面に対して照射することが考えられる。これにより，前記被検査面に照射されるスリット光の幅をより狭めることができ，前記長手方向における表面凹凸検出の空間分解能をより高めることができる。

また，本発明は，以上に示した本発明に係るアルミ圧延板凹凸検査方法を実現するアルミ圧延板凹凸検出装置として捉えることもできる。
即ち，本発明に係るアルミ圧延板凹凸検出装置は，アルミニウム部材の圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板の被検査面の凹凸を検出する装置であり，次の（ｂ１）〜（ｂ３）に示される各構成要素を備える。
（ｂ１）前記アルミ圧延板の長手方向に直交する幅方向に伸びて形成された光源から，前記長手方向において前記支持部の周りに凸状に湾曲した前記被検査面に対して拡散光を照射する拡散光照射手段。
（ｂ２）前記拡散光照射手段から前記被検査面に照射された光の正反射光の像を撮像する撮像手段。
（ｂ３）前記撮像手段により得られる撮像画像における前記正反射光の像を表す高輝度部の座標に基づいて前記被検査面の凹凸を検出する凹凸検出手段。

また，本発明に係るアルミ圧延板凹凸検出装置が，さらに次の（ｂ４）に示される構成要素を備えることが考えられる。
（ｂ４）前記幅方向に伸びて形成され，張力が付勢された前記アルミ圧延板を前記被検査面の反対側の面から前記幅方向に沿って引っ掛けて支持することにより前記被検査面を前記長手方向において湾曲させる支持部。
また，前記支持部が，前記幅方向に伸びる回転軸の周りに回転する円柱状又は円筒状のロールである場合，前記撮像手段が，前記ロールの回転に連動して移動する前記被検査面に照射された光の正反射光の像を連続して撮像することが考えられる。
また，前記凹凸検出手段が，前記撮像手段による連続撮像によって得られる複数の撮像画像相互間における，前記幅方向の各位置に相当する各座標での前記長手方向に相当する座標方向における前記正反射光の像を表す高輝度部の位置の変動の大きさによって前記被検査面における凹凸の有無を検出することが考えられる。
また，前記拡散光照射手段が，前記光源から前記幅方向に伸びて形成されたスリットを通じて拡散光を前記被検査面に対して照射することも考えられる。
以上に示した本発明に係るアルミ圧延板凹凸検出装置によれば，前述した本発明に係るアルミ圧延板凹凸検出方法を実現できる。

本発明によれば，微小な前記筋状の凹凸による照射光の乱反射の影響を受けずに，アルミ圧延板の表面における品質管理上検出すべき局所的な歪みによる凹凸を，その凹凸よりも微小な筋状の凹凸や表面粗さに起因する反射光の干渉の影響を受けずに，光学的手法により非接触で簡易に検出することができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第１実施形態に係るアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１の概略構成図，図２はアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における長尺光源及びアルミ圧延板の湾曲被検査面を示す斜視図，図３はアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における長尺光源，カメラ及びアルミ圧延板の湾曲被検査面の位置関係を示す図，図４はアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における撮像画像の一例を表す図，図５は本発明の第２実施形態に係るアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２における複数の長尺光源及びアルミ圧延板の湾曲被検査面を示す斜視図，図６はアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２における撮像画像の一例を表す図，図７はアルミ圧延板を湾曲させるための支持構造の実施例を表す図，図８はスリットを通じて拡散光をアルミ圧延板に照射する実施例を表す図である。

アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１は，アルミニウム部材の圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板（帯状のアルミ部材）の被検査面（表面）の凹凸を検出する装置である。
前記アルミ圧延板は，アルミニウム部材を加熱しながら圧延する熱延工程，その熱延工程により圧延されたアルミ圧延板に対して熱処理を行う熱処理工程，その熱処理工程を経たアルミ圧延板を加熱せずに圧延する冷延工程等を経た後，アルミ圧延板を所定の長さで切断するとともにコイル状に巻き取る巻取り工程において最終的な製品となる。
また，前記アルミ圧延板は，前記熱延工程から前記巻取り工程に至るまでは，一連の帯状（可撓性を有する薄板状）の部材の状態で搬送される。
アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１は，例えば，前記熱延工程後の前記熱処理工程と前記冷延工程との間における帯状の前記アルミ圧延板１の搬送位置に配置される。或いは，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１が，前記焼鈍工程や前記矯正工程の後の工程に配置されることも考えられる。

以下，図１に示される構成図を参照しつつ，本発明の第１実施形態に係るアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１について説明する。
図１に示されるように，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１は，長尺光源１０と，カメラ２０と，テンションロール３０と，画像処理装置４０とを備えている。
以下，前記アルミ圧延板１の搬送方向であり，その長手方向でもある方向を長手方向Ｒｙ，その長手方向に直交する方向を幅方向Ｒｘと称する。
前記テンションロール３０は，前記幅方向Ｒｘに伸びて形成され，前記幅方向Ｒｘに伸びる回転軸の周りに回転する円柱状又は円筒状のロールである。
そして，前記テンションロール３０は，前記長手方向Ｒｙに張力が付勢された前記アルミ圧延板１を被検査面（一方の表面）の反対側の面から引っ掛けて支持することによって前記被検査面を湾曲させる支持部の一例である。これにより，前記テンションロール３０が，前記アルミ圧延板１を前記幅方向Ｒｘに沿って折り曲げた状態で支持することになり，前記被検査面が前記長手方向Ｒｙにおいて凸状に湾曲する。即ち，前記被検査面は，前記テンションロール３０に支持されて湾曲した前記アルミ圧延板１の凸側の面である。そして，前記アルミ圧延板１の被検査面は，前記テンションロール３０の回転に連動して前記長手方向Ｒｙにおいて移動する。
このように，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１は，前記アルミ圧延板１を，前記幅方向Ｒｘに伸びる前記テンションロール３０に対して前記被検査面の反対側の面を内側にして引っ掛けた状態で張力を付勢しつつ支持させることにより，前記被検査面を前記支持部の周りに凸状に湾曲させる。これにより，前記被検査面が，前記長手方向Ｒｙの断面において円弧状に湾曲する。以下，このようにして湾曲した被検査面のことを，湾曲被検査面１ａと称する。
なお，図１は，２つのアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１が前記アルミ圧延板１の両面それぞれについて設けられ，前記アルミ圧延板１の表裏両面が前記被検査面として検査される様子を表している。

前記長尺光源１０は，前記幅方向Ｒｘに伸びて形成された拡散光の光源である。この長尺光源１０は，例えば，蛍光管等であり，前記長手方向Ｒｙにおいて前記テンションロール３０の周りに凸状に湾曲した前記湾曲被検査面１ａに対して拡散光を照射する拡散光照射手段の一例である。
そして，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１は，前記テンションロール３０で支持することによって前記長手方向Ｒｙにおいて凸状に湾曲させた前記湾曲被検査面１ａに対し，前記幅方向Ｒｘに伸びて形成された前記長尺光源１０から拡散光を照射する拡散光照射手順を実行する。
図２は，前記長尺光源１０と前記湾曲被検査面１ａとの位置関係を表した斜視図である。
アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１においては，前記長尺光源１０の長さが，前記アルミ圧延板１の幅（前記幅方向Ｒｘの寸法）よりも大きい。そして，前記長尺光源１０は，前記湾曲被検査面１ａに対向する位置において，前記アルミ圧延板１の幅の全範囲（前記幅方向Ｒｘの全範囲）を一部に含む範囲で拡散光を放射する。これにより，１本の前記長尺光源１０が，前記湾曲被検査面１ａの幅方向の全範囲をカバーする。

図３は，前記幅方向Ｒｘから見た前記長尺光源１０，前記カメラ２０及び前記湾曲被検査面１ａの位置関係を表す図である。
アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１においては，低コヒーレント光である拡散光が前記湾曲被検査面１ａに照射されるため，検出すべき凹凸よりも微小な筋状の凹凸による乱反射光が干渉しない。また，低コヒーレント光である拡散光は，前記湾曲被検査面１ａの表面粗さに起因する細かな干渉縞ノイズであるスペックルノイズをほとんど発生させない。
また，前記湾曲被検査面１ａは，円筒状又は円柱状の前記テンションロール３０の表面に沿って断面が円弧状になるように湾曲した面である。この湾曲被検査面１ａにおいて，正反射光が前記カメラ２０に向かう前記幅方向の１本の直線状の稜線の部分１Ｌが，前記長尺光源１０及び前記カメラ２０の位置合わせを高精度で行わなくてもほぼ必ずどこかに生じる。図３には，前記長尺光源１０及び前記カメラ２０と前記湾曲検査面１ａとの位置関係が変動した場合でも，前記湾曲被検査面１ａのどこかに前記幅方向の１本の直線状の稜線の部分１Ｌが生じることを示している。これにより，前記長尺光源１０及び前記カメラ２０の位置合わせに高い精度が要求されることなく簡易に凹凸検出を実現できる。

また，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１においては，前記湾曲被検査面１ａに対し，前記幅方向Ｒｘに伸びて形成された前記長尺光源１０から拡散光が照射される。これにより，前記湾曲被検査面１ａにおける前記幅方向Ｒｘの１本の直線状の稜線の部分１Ｌ（図２参照）についてのみ，前記長尺光源１０からの照射光の正反射光が前記カメラ２０の方向へ向かい，その他の部分については，前記正反射光が前記カメラ２０の方向に対して大きく外れる。即ち，前記湾曲被検査面１ａにおいて，法線方向Ｒｆが前記長尺光源１０の方向と前記カメラ２０の方向とのなす角度を二等分する方向となる１本の直線状の稜線の部分１Ｌについてのみ，その部分１Ｌからの正反射光が，前記カメラ２０において明瞭な細い線状の高輝度の像として結像する。

前記カメラ２０は，前記長尺光源１０から前記湾曲被検査面１ａに照射された拡散光の正反射光の像を撮像する撮像手段の一例であり，例えばＣＣＤカメラ等である。そして，前記カメラ２０は，前記テンションロール３０の回転に連動して移動する前記湾曲被検査面１ａに照射された拡散光の正反射光の像を連続して（周期的に）撮像を行う。例えば，前記カメラ２０により，３０分の１秒の周期で連続して撮像が行われ，３０分の１秒ごとのフレーム画像データ（１コマ分の画像データ）が，前記画像処理装置４０に順次取り込まれる。
図４は，前記カメラ２０の撮像画像の一例を表す図である。なお，図４に示される撮像画像において，Ｘ軸方向が，撮像対象における前記幅方向Ｒｘに相当し，Ｙ軸方向が，撮像対象における前記長手方向Ｒｙに相当する。また，図４（ａ）は，前記被検査面に局所的な歪みなどの凹凸（検査対象となる凹凸）が存在しない場合の撮像画像の一例，図４（ｂ）は，前記被検査面に局所的な歪みなどの凹凸が存在する場合の撮像画像の一例である。
図４に示されるように，前記カメラ２０の撮像画像には，前記湾曲被検査面１ａに照射された拡散光の正反射光の像として，Ｘ軸方向に直線状（細い帯状）に伸びる高輝度の像（図３に示す撮像画像における白抜き部分）が含まれる。
そして，前記湾曲被検査面１ａに局所的な歪み等の表面凹凸が存在すると，その表面凹凸の位置に相当するＸ座標の位置において，前記高輝度の像の位置がＹ座標方向にズレた状態（位置が乱れた状態）となる。この位置ズレの有無の検出により，前記表面凹凸の有無を検出できる。
また，前記湾曲被検査面１ａと前記カメラ２０との間の距離を十分に確保することにより，前記湾曲被検査面１ａの凹凸による僅かな表面角度の変化が，撮像画像における前記正反射光の像の位置（座標）の大きな変化として表れるため，前記被検査面の凹凸を高感度で検出することができる。そのため，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１によれば，例えば，前記焼鈍工程等を経た前記アルミ圧延板の表面に局所的な凹凸が存在するか否かの検査も可能である。

また，前記画像処理装置４０は，前記カメラ２０により得られる各フレーム画像データ（撮像画像）から，前記湾曲被検査面１ａに照射された拡散光の正反射光の像を表す高輝度部の座標を検出し，その検出座標に基づいて前記アルミ圧延板１の被検査面の凹凸（前記表面凹凸）を検出する凹凸検出手段の一例である。
以下，前記湾曲被検査面１ａに照射された拡散光の正反射光の像を表す高輝度部の座標を，単に高輝度部の座標という。
より具体的には，前記画像処理装置４０は，前記カメラ２０による連続撮像によって得られる複数のフレーム画像データそれぞれについて，前記幅方向Ｒｘの各位置に相当する各座標（ここでは，Ｘ軸座標）での前記長手方向Ｒｙに相当する座標方向（ここでは，Ｙ軸方向）における前記高輝度部の位置（即ち，Ｙ座標の値）を検出する。
例えば，前記画像処理装置４０は，Ｘ座標ごとに，Ｙ軸方向における各画素の輝度値を参照し，その輝度値が最大であり（ピーク輝度である），かつ予め定められた下限輝度値以上である画素のＹ座標を，当該Ｘ座標の位置における前記高輝度部のＹ座標として検出する。これは，前記カメラ２０により得られる１フレーム分の撮像画像における前記幅方向Ｒｘの各位置に相当する各座標（Ｘ座標）について，前記長手方向Ｒｙに相当する座標方向（Ｙ座標方向）において輝度が最高である画素の座標を，前記高輝度部の座標として検出する処理の一例である。
その他，Ｘ座標ごとに，Ｙ軸方向に連続する複数の画素の輝度値が予め定められたしきい値以上である範囲（Ｙ軸方向の範囲）を特定し，その範囲の中心位置のＹ座標を，当該Ｘ座標の位置における前記高輝度部のＹ座標として検出すること等も考えられる。

そして，前記画像処理装置４０は，各フレーム画像データについて検出した前記高輝度部の座標に基づいて，前記アルミ圧延板１の被検査面の凹凸（前記表面凹凸）を検出する。
より具体的には，前記画像処理装置４０は，前記カメラ２０による連続撮像によって得られる複数の撮像画像相互間における，各Ｘ座標でのＹ座標方向における前記高輝度部の座標（位置）の変動の大きさによって前記被検査面における凹凸の有無を検出する。
例えば，前記画像処理装置４０は，各Ｘ座標（＝ｘ）について，連続する所定数（２つ以上）の前記フレーム画像データから得られた前記高輝度部のＹ座標の最大差Δｙｐ(ｘ)を算出する。さらに，前記画像処理装置４０は，その最大差Δｙｐ(ｘ)が予め定められた許容差（例えば，２画素分）を超える場合に，それら複数のフレーム画像データの撮像が行われた前記被検査面の位置（長手方向Ｒｙの位置）に，凹凸が存在すると判別する。
この凹凸検出の手法は，前記カメラ２０の連続撮像により得られる複数の撮像画像相互間での相対評価によって前記被検査面における凹凸の有無を検出する手法である。これにより，前記長尺光源１０及び前記カメラ２０の位置合わせに高い精度が要求されることなく，正確な凹凸検出を実現できる。

その他，前記画像処理装置４０が，１つの前記フレーム画像データごとに，各Ｘ座標方向における前記高輝度部のＹ座標のばらつきの大きさによって前記被検査面における凹凸の有無を検出することも考えられる。
例えば，前記画像処理装置４０は，１つの前記フレーム画像データごとに，Ｘ座標方向における前記高輝度部のＹ座標の最大値と最小値との差が，予め定められた許容差を超える場合に，当該フレーム画像データの撮像が行われた前記被検査面の位置（長手方向Ｒｙの位置）に，凹凸が存在すると判別する。
このような前記被検査面における凹凸の有無の検出手法も，本発明の実施形態の一例である。

以上に示した実施形態は，１本の前記長尺光源１０が，前記湾曲被検査面１ａの幅方向の全範囲をカバーする例であったが，その他の例も考えられる。
以下，図５を参照しつつ，複数の長尺光源を備えた本発明の第２実施形態に係るアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２について説明する。このアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２においては，複数本の前記長尺光源により前記湾曲被検査面１ａの幅方向の全範囲をカバーする。
なお，図５は，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２における複数の長尺光源及びアルミ圧延板１の前記湾曲被検査面１ａを示す斜視図である。アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２は，複数本の長尺光源を備えること以外は，前記アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１と同じ構成を備えている。

図５に示すアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２においては，それぞれ前記幅方向Ｒｘに伸びて形成された３本の長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（以下，便宜上，単位長尺光源と称する）により前記長尺光源１０に相当する長尺光源１０’が構成されている。これら３本の単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃは，前記アルミ圧延板１の幅に対する寸法（長さ）が異なる以外は，前記アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における前記長尺光源１０と同じものである。即ち，前記単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃの長さは，前記アルミ圧延板１の幅（前記幅方向Ｒｘの寸法）よりも小さい。
そして，前記単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃは，前記湾曲被検査面１ａに対向する位置において，前記長手方向Ｒｙにおける位置をずらした状態で，前記幅方向Ｒｘにおいて一部が重複するよう配置されている。
図５に示される例では，１つの前記単位長尺光源１０ａが前記幅方向における中央部に，残り２つの前記単位長尺光源１０ｂ，１０ｃが前記幅方向における左右両側に配置されている。
そして，前記単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃ全体が，前記湾曲被検査面１ａに対向する位置において，前記アルミ圧延板１の幅の全範囲（前記幅方向Ｒｘの全範囲）を一部に含む範囲で拡散光を放射する。これにより，３本の前記単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃが，それぞれ領域を分けて前記湾曲被検査面１ａの幅方向の全範囲をカバーする。

図６は，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２における前記カメラ２０による撮像画像の一例を表す図である。なお，図６に示される撮像画像において，Ｘ軸方向が，撮像対象における前記幅方向Ｒｘに相当し，Ｙ軸方向が，撮像対象における前記長手方向Ｒｙに相当する。
図６に示されるように，前記カメラ２０の撮像画像には，前記湾曲被検査面１ａに照射された拡散光の正反射光の像として，３本のＸ軸方向に直線状（細い帯状）に伸びる高輝度の像（図６に示す撮像画像における白抜き部分）が含まれる。これら３本の高輝度の像は，３本の前記単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃそれぞれに対応する像である。
また，３本の前記単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち隣り合うものどうしの前記幅方向Ｒｘにおける位置が一部重複しているため，３本の高輝度の像のＸ軸方向における位置も一部が重複している。

図６に示されるような撮像画像に対し，例えば，前記画像処理装置４０は，前記アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１の場合と同様に，Ｘ座標ごとに，Ｙ軸方向における各画素の輝度値を参照し，その輝度値が最大であり（ピーク輝度である），かつ予め定められた下限輝度値以上である画素のＹ座標を，当該Ｘ座標の位置における前記高輝度部のＹ座標として検出する。
但し，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２においては，３本の前記単位長尺光源１０ａ，１０ｂ，１０ｃそれぞれの光の照射範囲に対応して予め区分されたＸ座標の範囲Ｗｘａ，Ｗｘｂ，Ｗｘｃごとに，ピーク輝度の画素を検出するためのＹ軸方向における画素の参照方向が個別に設定されている。
図６に示される例では，中央の前記単位長尺光源１０ａに対応するＸ座標の範囲Ｗｘａにおいては，Ｙ軸座標の昇順に各画素の輝度値が参照されてピーク輝度の画素が検出される。一方，その両側のＸ座標の範囲Ｗｘｂ，Ｗｘｃにおいては，Ｙ軸座標の降順に各画素の輝度値が参照されてピーク輝度の画素が検出される。これにより，Ｘ座標の各範囲Ｗｘａ，Ｗｘｂ，Ｗｘｃごとに，前記高輝度の像の座標が適切に検出される。
なお，前記被検査面における凹凸の有無の検出方法は，前記アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における方法と同様である。
このような実施形態も，本発明の実施形態の一例である。例えば，アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２は，前記焼鈍工程等を経た前記アルミ圧延板１の表面に局所的な凹凸が存在するか否かの検査等にも利用可能である。

また，前述した実施形態では，前記被検査面を湾曲させるために，前記アルミ圧延板１が，１８０°折り返すように円筒状又は円柱状の前記テンションロール３０に引っ掛けられて支持される例を示したが，前記湾曲被検査面１ａを作るための前記アルミ圧延板１の支持構造としては，その他の例も考えられる。
図７は前記アルミ圧延板１を湾曲させるための支持構造の実施例を表す図であり，その支持構造を前記幅方向Ｒｘから見た図である。
例えば，図７示されるように，前記アルミ圧延板１が，１８０°よりも小さい角度だけ搬送方向が変化するように円筒状又は円柱状の前記テンションロール３０に引っ掛けられて支持される例も考えられる。
また，図８に示されるように，前記光源１０から前記幅方向Ｒｘに伸びて形成されたスリット１１を通じて拡散光を前記湾曲被検査面１ａに対して照射することも考えられる。これにより，前記カメラ２０において，前記湾曲被検査面１ａからの正反射光が，より細い線状の高輝度の像として結像され，前記長手方向Ｒｙにおける測定の空間分解能をより高めることができる。
図７及び図８に示されるような実施例も，本発明の実施例として考えられる。
また，本発明は，前記アルミ圧延板１の平坦な面，即ち，湾曲していない平面を被検出面としてその凹凸を検出する装置へも適用可能である。

本発明は，アルミ圧延板凹凸検出方法に利用可能である。

本発明の第１実施形態に係るアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１の概略構成図。 アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における長尺光源及びアルミ圧延板の湾曲被検査面を示す斜視図。 アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における長尺光源，カメラ及びアルミ圧延板の湾曲被検査面の位置関係を示す図。 アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ１における撮像画像の一例を表す図。 本発明の第２実施形態に係るアルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２における複数の長尺光源及びアルミ圧延板の湾曲被検査面を示す斜視図。 アルミ圧延板凹凸検出装置Ｘ２における撮像画像の一例を表す図。 アルミ圧延板を湾曲させるための支持構造の実施例を表す図。 スリットを通じて拡散光をアルミ圧延板に照射する実施例を表す図。

符号の説明

Ｘ１，Ｘ２：アルミ圧延板凹凸検出装置
１ ：アルミ圧延板
１０：長尺光源
１１：スリット
２０：カメラ
３０：テンションロール
４０：画像処理装置

Claims (12)

1. アルミニウム部材の圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板の被検査面の凹凸を検出するアルミ圧延板凹凸検出方法であって，
   前記被検査面に対し，前記アルミ圧延板の長手方向に直交する幅方向に伸びて形成された光源から拡散光を照射する拡散光照射手順と，
   前記拡散光照射手順により前記被検査面に照射された光の正反射光の像を撮像手段により撮像する撮像手順と，
   前記撮像手順により得られる撮像画像における前記正反射光の像を表す高輝度部の座標に基づいて前記被検査面の凹凸を検出する凹凸検出手順と，
   を有してなることを特徴とするアルミ圧延板凹凸検出方法。
2. 前記被検査面が，前記アルミ圧延板を前記幅方向に沿って折り曲げた状態で支持することによって前記長手方向において湾曲させた前記アルミ圧延板の凸側の表面である請求項１に記載のアルミ圧延板凹凸検出方法。
3. 前記拡散光照射手順において，前記アルミ圧延板を，前記幅方向に伸びる支持部に対して前記被検査面の反対側の面を内側にして引っ掛けた状態で張力を付勢しつつ支持させることにより，前記被検査面を前記支持部の周りに湾曲させてなる請求項２に記載のアルミ圧延板凹凸検出方法。
4. 前記支持部が，前記幅方向に伸びる回転軸の周りに回転する円柱状又は円筒状のロールであり，
   前記撮像手順において，前記ロールの回転に連動して移動する前記被検査面に照射された光の正反射光の像を連続して撮像してなる請求項３に記載のアルミ圧延板凹凸検出方法。
5. 前記凹凸検出手順において，前記撮像手順での連続撮像により得られる複数の撮像画像相互間における，前記幅方向の各位置に相当する各座標での前記長手方向に相当する座標方向における前記正反射光の像を表す高輝度部の位置の変動の大きさによって前記被検査面における凹凸の有無を検出してなる請求項１〜４のいずれかに記載のアルミ圧延板凹凸検出方法。
6. 前記凹凸検出手順において，前記撮像手順で得られる撮像画像における前記幅方向の各位置に相当する各座標について，前記長手方向に相当する座標方向において輝度が最高である画素の座標を，前記正反射光の像を表す高輝度部の座標として検出してなる請求項１〜５のいずれかに記載のアルミ圧延板凹凸検出方法。
7. 前記拡散光照射手順において，前記光源から前記幅方向に伸びて形成されたスリットを通じて拡散光を前記被検査面に対して照射してなる請求項１〜６のいずれかに記載のアルミ圧延板凹凸検出方法。
8. アルミニウム部材の圧延により薄板状に加工されたアルミ圧延板の被検査面の凹凸を検出するアルミ圧延板凹凸検出装置であって，
   前記アルミ圧延板の長手方向に直交する幅方向に伸びて形成された光源から前記被検査面に対して拡散光を照射する拡散光照射手段と，
   前記拡散光照射手段から前記被検査面に照射された光の正反射光の像を撮像する撮像手段と，
   前記撮像手段により得られる撮像画像における前記正反射光の像を表す高輝度部の座標に基づいて前記被検査面の凹凸を検出する凹凸検出手段と，
   を具備してなることを特徴とするアルミ圧延板凹凸検出装置。
9. 前記幅方向に伸びて形成され，張力が付勢された前記アルミ圧延板を前記被検査面の反対側の面から前記幅方向に沿って引っ掛けて支持することにより前記被検査面を前記長手方向において湾曲させる支持部を具備してなる請求項８に記載のアルミ圧延板凹凸検出装置。
10. 前記支持部が，前記幅方向に伸びる回転軸の周りに回転する円柱状又は円筒状のロールであり，
    前記撮像手段が，前記ロールの回転に連動して移動する前記被検査面に照射された光の正反射光の像を連続して撮像してなる請求項９に記載のアルミ圧延板凹凸検出装置。
11. 前記凹凸検出手段が，前記撮像手段による連続撮像によって得られる複数の撮像画像相互間における，前記幅方向の各位置に相当する各座標での前記長手方向に相当する座標方向における前記正反射光の像を表す高輝度部の位置の変動の大きさによって前記被検査面における凹凸の有無を検出してなる請求項８〜１０のいずれかに記載のアルミ圧延板凹凸検出装置。
12. 前記拡散光照射手段が，前記光源から前記幅方向に伸びて形成されたスリットを通じて拡散光を前記被検査面に対して照射してなる請求項８〜１１のいずれかに記載のアルミ圧延板凹凸検出装置。

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