JP2012141322A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源2から鋼板1の表面に照射された照明光の反射光を受光して鋼板表面の画像信号を得る撮像装置3の空間分解能を0.2mm以下にするとともに、照射位置での鋼板1の法線方向1aを基準として撮像装置3を光源2と同じ側に配置し、かつ光源2から鋼板表面への照明光の入射角度αを60°〜80°の間の角度に設定するとともに、撮像装置3の受光角度β1を20°〜αの間の角度に設定した。
【選択図】図1
Description
鋼板の表面に欠陥が存在するか否かの検査は、従来、検査員による目視検査によって行われている。しかし、検査員による目視検査では、鋼板の搬送を停止させない限り上記のような微小欠陥を発見することができないため、鋼板の全長全幅に亘って微小な表面欠陥の有無を検査することは不可能であった。
さらに、図11に示すように、鋼板1の表面に発生した欠陥を光学的に検出する際に、光源2から鋼板1の表面への入射角度αを30°〜60°の間の角度に設定するとともに、撮像装置3,5の受光角度β1,β2をα−5°≦β1≦α+5°,β2≧α+20°に設定したものも知られている(特許文献3参照)。
本発明は、以上のような従来法の課題を解決し、被検査面の表面欠陥を安定して検査することのできる表面欠陥検査装置を提供することを目的とする。
請求項3記載の発明に係る表面欠陥検査装置は、請求項1または2記載の表面欠陥検査装置において、前記鋼板表面が溶融亜鉛鍍金ラインのインラインスキンパスミルの上流の溶融亜鉛鍍金鋼板表面であることを特徴とする。
請求項3記載の発明に係る表面欠陥検査装置では、溶融亜鉛鍍金ラインのインラインスキンパスミルの上流の鋼板表面を被検査面とするので、微小な凹凸欠陥がスキンパス圧下によって平坦化されることがなく、微小な凹凸欠陥が溶融亜鉛鍍金鋼板の表面にあるか否かを正確に検査することができる。
光源2は図中矢印方向に搬送される鋼板1の上方に配置されており、この光源2から鋼板1の表面に照射される照明光は鋼板1の法線1aに対して60°以上80°以下の入射角度αで鋼板1の表面に投光されるようになっている。また、光源2は例えばメタルハライドランプからの光を光ファイバーを用いて導き、出射光端側をライン状(線状)として、線状光源にし、その光をシリンドリカルレンズで集光して鋼板1の表面に照射するように構成されている。
同図に示されるように、撮像装置3の空間分解能が0.3mm〜0.8mmの場合は欠陥SN比が低くなるのに対し、撮像装置3の空間分解能が0.2mm以下の場合は欠陥SN比が2.5より大きな値となることがわかる。したがって、図1に示した第1の実施形態の光源と撮像装置の配置とし、撮像装置3の空間分解能を0.2mm以下にすることで、欠陥の大きさが0.5mm以下の場合でも鋼板1の表面に微小な欠陥があるか否かを正確に検査することができる。なお、空間分解能の下限はノイズと検出対象のサイズによるが、0.05mm以上が適用範囲で、0.1mm以下が好ましい。
同図に示されるように、撮像装置3の反対側に光源を配置して撮像装置が正反射光を受光する位置(入射角度α=10°)では、鋼板地合部の画像輝度分散値(地合ノイズレベルの大きさに対応)が大きくなり、欠陥信号と地合ノイズを分離するのが困難となるのに対し、撮像装置3の配置が鋼板1からの拡散反射光を受光する配置(入射角度α=−60°〜−20°,0°〜40°)では鋼板地合部の画像輝度分散値が小さくなり、欠陥信号と地合ノイズを分離するのが容易となる。なお、図3においては、鋼板表面の照射位置における鋼板表面の法線方向に対して撮像装置側(後方散乱光受光方向)の入射角度を正として表している。
同図に示されるように、光源2から鋼板1の表面に照射される照明光の入射角度αが50°以下の場合は欠陥SN比が低くなり、凹凸欠陥の陰影が現われ難くなるのに対し、入射角度αが60°以上の場合は欠陥SN比が高くなり、凹凸欠陥の陰影が現われ易くなることがわかる。また、受光角度β1が20°未満の場合は欠陥SN比が低くなるのに対し、受光角度β1が20°以上の場合は欠陥SN比が高くなることがわかる。
同図に示されるように、鋼板1の表面に発生した欠陥がある特定の欠陥B(凹状の点状欠陥の一種)である場合は欠陥を検出できないことがわかる。したがって、このような欠陥も検査対象に含まれる場合は、第1の実施形態の構成に加えて、図6に示す第2の実施形態のように、光源2から鋼板1の表面に照射された照明光の反射光を受光して鋼板表面の画像信号を得る第2の撮像装置5を照射位置での鋼板1の法線方向1aを基準として光源2と反対側で、前方散乱光を受光するように配置し、撮像装置の受光角度β2を鋼板1の法線方向1aに対して0°以上(α−10°)以下とすることが好ましい。ただし、β2は鋼板表面の法線方向に対して光源とは反対側の方向を正として扱う。
同図に示されるように、第2の撮像装置5の受光角度β2が概ねα−10°以上になると、欠陥SN比が低下することがわかる。
溶融亜鉛鍍金鋼板は自動車の外板などに使用されるため、微小な凹凸欠陥の検査ニーズが非常に高い鋼板である。従来の溶融亜鉛鍍金鋼板製造ラインの欠陥検査装置は、スキンパスミルよりも上流側では、地合ノイズが大きく、欠陥SN比が低下するため、スキンパスミルの下流に設置するのが一般的であった。しかしながら、本発明に係る表面検査装置では、正反射受光を回避した光学配置となっているため、地合ノイズを著しく抑制可能である。一方、溶融亜鉛鍍金金属鋼板の微小凹凸欠陥の多くは、スキンパス調質圧延により欠陥凹凸部が押し潰されて健全部とのコントラストが低下することがわかった。そこで、種々の微小凹凸欠陥に対して、スキンパス調質圧延前とスキンパス圧延後の状態で欠陥SN比を比較調査した。その結果を図8に示す。図8からわかるように、図1に示した第1の実施形態や図6に示した第2の実施形態を用いて欠陥の有無を検査する場合、スキンパスミルの上流で検査を行ったほうがSN比が大きくなり、有利であることがわかる。
また、上述の説明においては、鋼板表面を被検査面とする例を説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、アルミや銅などの金属帯やフィルムや紙などの表面を被検査面として適用することも可能である。
2 光源
3 撮像装置
4 画像処理装置
5 第2の撮像装置
Claims (3)
- 鋼板表面に照明光を照射する光源と、前記鋼板表面での反射光を受光して画像信号を得る撮像装置と、この撮像装置で得られた画像信号に基づいて前記鋼板表面の表面欠陥を検出する画像処理装置とを具備し、大きさが0.5mm以下の凹凸欠陥を検出対象とする表面検査装置であって、
前記撮像装置の空間分解能を0.2mm以下にするとともに、前記鋼板表面の法線に対して前記撮像装置を前記光源と同じ側に配置し、かつ前記光源から鋼板表面へ照射される照明光の入射角度αを60°〜80°の間の角度に設定するとともに、前記撮像装置の受光角度を20°〜αの間の角度に設定したことを特徴とする表面欠陥検査装置。 - 請求項1記載の表面欠陥検査装置において、前記鋼板表面での反射光を受光して画像信号を得る第2の撮像装置を鋼板表面の法線に対して光源と反対側に配置し、該第2の撮像装置の受光角度を0°〜(α−10°)の間の角度に設定することを特徴とする表面欠陥検査装置。
- 請求項1または2記載の表面欠陥検査装置において、前記鋼板表面が溶融亜鉛鍍金ラインのインラインスキンパスミルの上流の溶融亜鉛鍍金鋼板表面であることを特徴とする表面欠陥検査装置。
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