JP2011209274A - 表面検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リング状の光出射部3Aと、光出射部3Aと鋼板2との間に、光出射部3Aと同心円状で、かつ、光出射部3Aの内径より径の小さい光学的な開口部を有する遮光板3Bとを有したリング照明装置3と、遮光板3Bの開口部の中心線C上に配置され、該開口部を介して鋼板2の表面を撮像する撮像部4と、を備え、撮像部4が撮像する鋼板2表面上の撮像領域Aには、光出射部3Aから照射された光のうち遮光板3Bの開口部縁部で回折した光のみが照射され、光出射部3Aと鋼板2表面との間の距離Hは、撮像領域A内の平均輝度レベルが所定レベル以上で、かつ、撮像領域A内の輝度レベル差が所定範囲内となるように設定される。
【選択図】図4
Description
この実施の形態1では、回折光の発生メカニズムを用いて検査対象物表面の微小点状欠陥を高精度で検査できるようにしている。図1は、この発明の実施の形態1である表面検査装置1の概要構成を示す断面模式図である。また、図2は、検出対象物である鋼板2の表面上の照明光の分布と撮像部4による撮像領域Aとを説明する説明図である。さらに、図3は、リング照明装置の幾何学的配置を説明する説明図である。
H・tanθ−R>r
この実施の形態では、上述したリング照明装置3および撮像部4を用いて、ライン搬送される帯状の鋼板(帯状鋼板)2表面上の搬送方向に連絡的に発生する微小欠陥を簡易な構成で検査する表面検査装置について説明する。
図6に示すように、表面検査装置11は、搬送される帯状鋼板2aの表面を、実施の形態1で説明した、遮光板を装備したリング照明装置3および撮像部4によって撮像する。リング照明装置3および撮像部4は検出ヘッド1aの中に固定して配置されている。また、表面検査装置11は、この検出ヘッド1aを帯状鋼板2aの幅方向に移動させるトラバース部6と、画像処理部7と、搬送距離検出部8と、撮像タイミング制御部9と、欠陥分布算出部10と、欠陥マップ表示部12と、を備える。
検出ヘッド1aは、実施の形態1に示したリング照明3と撮像部4を搭載するものである。なお、撮像部4は、高精細なエリアセンサカメラを用いることにより、酸洗鋼板のスケール残り検査のように、高速搬送ラインにおいても微小点状欠陥を検出することが可能となる。撮像部4は、検査対象とする欠陥の最小サイズのおよそ半分以下の分解能を有するものを用いることが好ましい。
図8に示すように、トラバース部6は、検出ヘッド1aに設けられたリング照明装置3および撮像部4を帯状鋼板2aの幅方向(トラバース方向)Yに沿って往復移動させる機能を持つ。具体的には、トラバース部6は、帯状鋼板2aを搬送するラインを幅方向Yに跨ぐように架設されたガイドレール61と、このガイドレール61を走行する検出ヘッド1aを帯状鋼板2aの幅方向Yに往復駆動させる油圧シリンダ62と、を備えて構成されている。
搬送距離検出部8は、帯状鋼板2aの搬送距離を検知するものであり、帯状鋼板2aの搬送距離情報を撮像タイミング制御部9に出力する。搬送距離検出部8としては、公知のロータリーエンコーダなどを用いることができる。
図7に示すように、撮像タイミング制御部9は、搬送方向撮像タイミング制御部91と、幅方向タイミング制御部92と、撮像位置記憶部93を備えている。
図7に示すように、画像処理部7は、撮像部4から画像データが入力される画像入力部71と、画像データ記憶部72と、欠陥抽出部73と、欠陥パラメータ算出部74と、を備えている。
図6および図7に示すように、欠陥分布算出部10には、採取した各画像に対して、欠陥有害度を表す欠陥パラメータを画像処理部7から、また画像を採取した鋼板2上の搬送方向Xおよび幅方向Y位置を撮像タイミング制御部9からそれぞれ入力される。欠陥分布算出部10は、これらの情報から、帯状鋼板2a表面の2次元欠陥発生状況を算出する。
欠陥マップ表示部12は、欠陥分布算出部10で算出された欠陥分布状況を、帯状鋼板2a表面の2次元展開図上に表示する。
次に、撮像部4の撮像タイミングについて説明する。スケール残りなどの連続性欠陥Dは、(1)幅方向の発生位置は局所的になる場合や全幅に亘る場合があること、(2)図9に示すように、搬送方向の発生位置は、帯状鋼板2aの搬送方向に所定長さd以上、すなわち帯状鋼板2a固有に設定された連続性欠陥の連続発生長DLの最低長さ以上、連続的に発生するという特性を有する。
次に、欠陥分布算出と欠陥マップ表示の具体例について述べる。欠陥分布算出部10は、図12に示す画像G11、G12、・・・、G1N;G2N、G2N−1、・・・、G21;G31、G32、・・・、G3N;・・・のそれぞれに対し、1つの欠陥パラメータを算出して割り当てる。この結果、帯状鋼板2a表面上の幅方向Yおよび搬送方向Xの欠陥発生分布が、欠陥パラメータの数値の大小として定量的に把握可能となる。欠陥マップ表示部12は、この発生分布状況を図15に示す表示例のように、2次元マップ上に表示する。
以上、この発明の実施の形態1,2について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
以下、本発明を酸洗鋼板のスケール残り検査に適用した実施例について述べる。この実施例では、分解能0.03mmのエリアセンサカメラ4とリング照明装置3を検出ヘッド1aに固定し、図16に示すように、2つの検出ヘッド1aを幅方向840mm隔てて設置した装置を用いた。ガイドレール61により、2つの検出ヘッド1aを同時に幅方向に840mmトラバースするようにした。これにより、最大板幅1600mmの酸洗鋼板である帯状鋼板2aの全幅を検査できるようにした。リング照明装置3の光出射部(図示省略する)の前面には光出射部よりわずかに径の小さな開口部を有するリング状の遮光板(図示省略する)を設置した。図3に示した幾何学的な配置条件としては、R=38mm、r=21mm、H=100mm、θ=35°である。
1a 検出ヘッド
2 鋼板
2a 帯状鋼板
3 リング照明装置
3A 光出射部
3B 遮光板
4 撮像部
4A エリアセンサカメラ
4B レンズ
6 トラバース部
7 画像処理部
8 搬送距離検出部
9 撮像タイミング制御部
10 欠陥分布算出部
12 欠陥マップ表示部
61 ガイドレール
62 油圧シリンダ
71 画像入力部
72 画像データ記憶部
73 欠陥抽出部
74 欠陥パラメータ算出部
91 搬送方向撮像タイミング制御部
92 幅方向撮像タイミング制御部
93 撮像位置記憶部
A 撮像領域(部分領域)
B 直接光照射領域
C リング照明装置の中心軸
C4 撮像部の光軸
D 連続性欠陥
H 距離
Claims (9)
- リング状の光出射部と、該光出射部と検査対象物との間に、該光出射部と同心円状で、かつ、該光出射部の内径より径の小さい光学的な開口部を有する遮光板とを有したリング照明装置と、
前記遮光板の開口部の中心線上に配置され、該開口部を介して前記検査対象物の表面を撮像する撮像部と、
を備え、
前記撮像部が撮像する前記検査対象物表面上の撮像領域には、前記光出射部から照射された光のうち前記遮光板の開口部縁部で回折した光のみが照射され、前記光出射部と前記検査対象物表面との間の距離は、前記対象物表面上の撮像領域内の平均輝度レベルが所定レベル以上で、かつ、該撮像領域内の輝度レベル差が所定範囲内となるように設定されることを特徴とする表面検査装置。 - 前記検査対象物は長手方向に沿って搬送される帯状材料であり、
前記帯状材料固有に設定された連続性欠陥の連続発生長の最低長さ以下の一定長さを有する区間が搬送される間に、前記リング照明装置および前記撮像部を、前記帯状材料の全幅を少なくとも一往復させ、かつ、前記一定長さを有する区間が搬送される毎に同じ動作を繰り返すトラバース部を備え、
該帯状材料表面に発生する連続性欠陥を検査することを特徴とする請求項1に記載の表面検査装置。 - 前記帯状材料の搬送距離を検出する搬送距離検出部と、
前記搬送距離検出部で検出した搬送距離情報に基づいた前記トラバース部の往復動作と、前記撮像部が前記帯状材料を実質的に全幅に亘って撮像するように撮像タイミングを制御する撮像タイミング制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の表面検査装置。 - 前記帯状材料の長手方向に沿って互いに平行をなすように互いに隣接し、かつ、前記撮像部の幅方向視野とほぼ同じ長さの幅を持つ、複数の細長いトラック領域を設定した場合に、前記撮像部は、それぞれの前記トラック領域に属する互いに隣接する部分領域または前記長手方向に互いに離間する前記部分領域を撮像することを特徴とする請求項2または3に記載の表面検査装置。
- 前記撮像部で撮像した各画像内における欠陥有害度を数値データとして抽出する画像処理部と、
前記画像処理部で抽出された前記各画像の欠陥数値データとその撮像位置に基づいて帯状材料表面の2次元欠陥発生状況を算出する欠陥分布算出部と、
を備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の表面検査装置。 - 欠陥分布算出部で算出された欠陥分布状況を前記帯状材料表面の2次元展開図上に表示する欠陥マップ表示部をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の表面検査装置。
- 前記欠陥マップ表示部は、前記帯状材料表面を矩形のメッシュに分割し、各メッシュの欠陥有害度を表示色あるいは表示マークを変えて表示することを特徴とする請求項6に記載の表面検査装置。
- 前記検査対象物は、鋼板であり、該鋼板上の撮像領域内の微小点状欠陥を検査することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の表面検査装置。
- 前記帯状材料は酸洗鋼板であり、前記連続性欠陥がスケール残りであることを特徴とする請求項2〜7のいずれか一つに記載の表面検査装置。
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