JP2018163048A

JP2018163048A - 表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査システム

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Publication number: JP2018163048A
Application number: JP2017060550A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　浩司; Koji Ito; 浩司伊藤; 雅巳辻本; Masami Tsujimoto; 廣幸横田; Hiroyuki Yokota; 英紀 ▲高▼田; Hideki Takada
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2037-03-27
Also published as: JP6597691B2

Abstract

【課題】微小な表面欠陥を精度よく検出可能な表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査システムを提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態である表面欠陥検査処理では、表面欠陥検査装置８が、ピンホール計２から検出信号が出力されている間、ピンホールの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和する。これにより、微小な表面欠陥を精度よく検出することができる。なお、表面欠陥検査装置８は、ピンホール計２から検出信号が出力されている間、軽度のランクの微小欠陥を重大欠陥として分類するように欠陥分類テーブルを変更することが望ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査システムに関する。

缶用鋼板において、ガウジやピンホールのような表面欠陥は、製缶時の割れの原因となるために重大欠陥であり、製造工程において漏れなく発見することが重要であるが、表面欠陥のサイズが小さい時は発見することが困難である。鋼板表面の外観検査において、目視検査では、（１）全長の検査が難しいため局所的に発生する表面欠陥を発見することが困難、（２）微小な表面欠陥や薄い模様状の表面欠陥の発見が困難等の問題がある。このため、お客様の外観品質要求に応える上で目視検査のみでは品質保証（ＱＡ）が難しいことから、表面欠陥検査装置を設置し、目視検査と併用して品質保証を行っていることが多い。

表面欠陥検査装置には各種あるが、一般に、高速ラインにおいてはラインスキャン方式のＣＣＤカメラを用いることが多い。ラインスキャン方式のＣＣＤカメラを用いた表面欠陥検査装置は、微小な領域(数少ないピクセル数で検出した場合)では、鋼板表面の微小な粗度パターン等を誤検出してしまうことがある。このため、表面欠陥の過検出を防止するため、通常は検出したピクセル数が所定数以下の場合には未検出扱いとするようなピクセルフィルターをかけている。このため、１ｍｍ以下の大きさの微小な表面欠陥は検出することが難しいという性質がある。

このように、ガウジやピンホールの検出に際してラインスキャン方式のＣＣＤカメラを用いた表面欠陥検査装置を利用した場合、ガウジやピンホールの大きさが微小であるためにピクセルフィルターによってカットされてしまい、ガウジやピンホールを検出できないことがある。このような背景から、微小な表面欠陥を検出するための従来技術として、以下に示すような技術が提案されている。

（１）微小な重大欠陥検出用のセンサーを設置
表面欠陥検査装置の他に、ピンホール計やガウジセンサー（介在物センサともいう）を併設し、ピンホール及びガウジについてはこれらの検査装置にて品質保証を行う場合もある。特にピンホールは微小欠陥であることが多いため、ピンホール計を併設しているラインが多い。なお、鋼鈑のプロセスラインにおいて一般的に使用されるピンホール計及びガウジセンサーの検出原理は、以下の通りである。

ピンホール計：鋼板を挟んで光源及び受光器を設置し、鋼鈑を貫通した光を受光器で捕らえてピンホールを検出する。

ガウジセンサー：鋼鈑を磁化し、凹凸欠陥があった箇所から発生した漏洩磁束を素子で検出する。

（２）表面欠陥検査装置で微小欠陥を検出するための技術
表面欠陥検査装置自体で微小欠陥を検出できるようにするための技術としては、以下のような技術がある。

（２−１）例えば入射角と照射光の波長の関係、ｃｏｓθ／λを所定値以下にすることで鏡面反射が支配的な条件を作り出し、表面の粗度パターンの影響を少なくし、微小な凹凸欠陥部を検出するという方法(例えば特許文献1参照)。

（２−２）２本のレーザースリット光を用いて被検査面のわずかな凹凸によるうねり(写像鮮映性)を検出し、その度合いによって検出する最小欠陥サイズを変更する方法(例えば特許文献２参照)。

特開２００２−１３９４４７号公報特開昭６２−２３３７１０号公報

しかしながら、上述した従来技術には以下のような問題点がある。

（１）微小な重大欠陥検出用のセンサーを設置について
ピンホール計及びガウジセンサーについては、以下の理由により表面欠陥を過検出することがある。

ピンホール計：鋼鈑のばたつきやパスラインの変動によって外部の光が入り込み、表面欠陥を過検出することがある（通常パスラインの許容変動幅は±２ｍｍ以内)。

ガウジセンサー：電気的なノイズ信号の混入によって表面欠陥を過検出することがある。

ピンホール計及びガウジセンサーによる検査では鋼鈑表面の画像情報が得られないために、検出信号だけからは過検出であるのか否かの判断が付かない場合がある。このため、表面欠陥の検出形態や操業条件等から１次判断し、過検出の可能性がある場合には、精製ラインで再検査を行っている。

（２）表面欠陥検査装置で微小欠陥を検出するための技術について
（２−１）の方法によれば、微小な凹凸欠陥を検出しやすくはなるが、表面の粗度パターンの影響を完全になくせる訳ではない。また、表面欠陥によっては乱反射光で検出しやすい表面欠陥(主に模様状欠陥)があるため、鏡面反射が支配的な条件下ではこれらの表面欠陥の検出能が損なわれる可能性がある。また、照射光の波長が高波長側に限定されるため、使用する光源が制約される可能性があり、短波長側の青色系の光で検出しやすい表面欠陥については検出能が損なわれる可能性がある。また、光源の入射角が大きい側に限定されるため、鋼鈑表面に照射される光源の位置が板厚によって変わりやすく、検査可能な板厚範囲が小さくなってしまう。

（２−２）の方法によれば、２本のレーザースリット光の設置及び鮮映度測定体系の構築が必要となり、設備費が高価になる。また、うねりの大小によって検出する最小欠陥サイズが変わってくるため一律な品質保証が難しくなる(うねりが大きい場合には、微小欠陥検出能が落ちる)。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、微小な表面欠陥を精度よく検出可能な表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査システムを提供することにある。

本発明の第１の態様に係る表面欠陥検査方法は、移動する鋼板の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置の鋼板移動方向上流側に、前記鋼板を貫通した光を検出することによって前記鋼板に形成されたピンホールを検出するピンホール計を設置するステップと、前記ピンホール計が前記ピンホールを検出している間、前記ピンホール計が前記表面欠陥検査装置に検出信号を出力するステップと、前記ピンホール計から前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が前記ピンホールの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る表面欠陥検査方法は、上記発明において、前記ピンホール計から前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が軽度の微小欠陥を重大欠陥として分類するように欠陥分類テーブルを変更するステップを含むことを特徴とする。

本発明の第２の態様に係る表面欠陥検査方法は、移動する鋼板の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置の鋼板移動方向上流側に、前記鋼板を貫通した光を検出することによって前記鋼板に形成されたピンホールを検出するピンホール計及び前記鋼板の漏洩磁束を検出することによって前記鋼板のガウジを検出するガウジセンサーを設置するステップと、前記ピンホール計又は前記ガウジセンサーから前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が前記ピンホール又は前記ガウジの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る表面欠陥検査方法は、上記発明において、前記ピンホール計又は前記ガウジセンサーから前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が軽度の微小欠陥を重大欠陥として分類するように欠陥分類テーブルを変更するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る表面欠陥検査システムは、移動する鋼板の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置と、前記表面欠陥検査装置の鋼板移動方向上流側に設置された、前記鋼板を貫通した光を検出することによって前記鋼板に形成されたピンホールを検出するピンホール計と、を備え、前記ピンホール計は、前記ピンホールを検出している間、前記表面欠陥検査装置に検出信号を出力し、前記表面欠陥検査装置は、前記ピンホール計から前記検出信号が出力されている間、前記ピンホールの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和することを特徴とする。

本発明に係る表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査システムによれば、微小な表面欠陥を精度よく検出することができる。

図１は、本発明の一実施形態である表面欠陥検査システムの構成を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態である表面欠陥検査処理の流れを示すフローチャートである。図３は、ピクセルフィルターを解除又は緩和する方法を説明するための模式図である。図４は、欠陥分類テーブルの一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である表面欠陥検査システムの構成及びその動作について説明する。

〔構成〕
図１は、本発明の一実施形態である表面欠陥検査システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である表面欠陥検査システム１は、移動する鋼板の表面欠陥を検査する装置であり、ピンホール計２、ガウジセンサー３、ピンホール計制御盤４、ガウジセンサー制御盤５、パルス信号生成器（ＰＬＧ）６、表面欠陥検査装置リレー盤７、及び表面欠陥検査装置８を主な構成要素として備えている。

ピンホール計２は、検査対象の鋼板の表面側及び裏面側にそれぞれ対向配置された光源及び受光器を備え、鋼板を貫通した光源からの光を受光器で検出することによって鋼板に形成されたピンホールを検出する。ピンホール計２は、ピンホールを検出している間、検出信号をピンホール計制御盤４に対して検出信号を出力する。なお、鋼板の幅方向にピンホール計２を複数配置してもよい。

ガウジセンサー（介在物センサー）３は、鋼鈑を磁化して鋼板の漏洩磁束を検出することによって鋼板の表面に形成されたガウジを検出する。ガウジセンサー３は、ガウジを検出している間、検出信号をガウジセンサー制御盤５に対して検出信号を出力する。なお、鋼板の幅方向にガウジセンサー３を複数配置してもよい。

ピンホール計制御盤４は、ピンホール計２から検出信号が出力されている間、表面欠陥検査装置リレー盤７に対してパルス信号を出力する。

ガウジセンサー制御盤５は、ガウジセンサー３から検出信号が出力されている間、表面欠陥検査装置リレー盤７に対してパルス信号を出力する。

パルス信号生成器６は、所定周期毎にパルス信号を生成し、生成したパルス信号を表面欠陥検査装置リレー盤７に出力する。

表面欠陥検査装置リレー盤７は、ピンホール計制御盤４又はガウジセンサー制御盤５からパルス信号が出力されたタイミングでトラッキング処理を開始する。トラッキング処理では、表面欠陥検査装置リレー盤７は、パルス信号生成器６から出力されるパルス信号、ピンホール計２又はガウジセンサー３と表面欠陥検査装置８との間の距離、及び鋼板の移動速度を用いて、ピンホール又はガウジが検出された位置（欠陥検出位置）を追跡する。そして、表面欠陥検査装置リレー盤７は、欠陥検出位置が表面欠陥検査装置８の検査領域を通過している間だけ、表面欠陥検査装置８に対してパルス信号を出力する。

表面欠陥検査装置８は、表面欠陥検査装置リレー盤７からの制御信号に従って鋼板の表面に形成された表面欠陥を検出する装置である。

このような構成を表面欠陥検査システムは、以下に示す表面欠陥検査処理を実行することによって、微小な表面欠陥を精度よく検出することを可能にする。以下、図２〜図４を参照して、本発明の一実施形態である表面欠陥検査処理の流れについて説明する。

〔表面欠陥検査処理〕
図２は、本発明の一実施形態である表面欠陥検査処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、表面欠陥検査装置８に対して表面欠陥検査処理の実行指示が入力されたタイミングで開始となり、表面欠陥検査処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、ピンホール計２又はガウジセンサー３が、ピンホール又はガウジを検出したか否かを判別する。判別の結果、ピンホール又はガウジを検出した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、表面欠陥検査処理はステップＳ２の処理に進む。一方、ピンホール又はガウジを検出していない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）は、ピンホール計２及びガウジセンサー３は、所定の制御周期が経過した後に再度ステップＳ１の処理を実行する。

ステップＳ２の処理では、ピンホール計２又はガウジセンサー３が、検出信号をピンホール計制御盤４又はガウジセンサー制御盤５に出力し、ピンホール計制御盤４又はガウジセンサー制御盤５が、パルス信号を表面欠陥検査装置リレー盤７に出力する。なお、ピンホール計２又はガウジセンサー３はピンホール又はガウジが検出されなくなったタイミングで検出信号の出力を停止し、ピンホール計制御盤４及びガウジセンサー制御盤５は検出信号の出力が停止したタイミングでパルス信号の出力を停止する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、表面欠陥検査処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、表面欠陥検査装置リレー盤７が、ピンホール又はガウジが検出された位置（欠陥検出位置）をトラッキングする。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、表面欠陥検査処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、表面欠陥検査装置リレー盤７が、ステップＳ３のトラッキング結果に基づいて、欠陥検出位置が表面欠陥検査装置８の検査領域を通過している間だけ、表面欠陥検査装置８に対してパルス信号を出力する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、表面欠陥検査処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、表面欠陥検査装置８が、ピクセルフィルターの設定を解除又は緩和すると共に、軽度の微小な表面欠陥を重大欠陥に分類する。以下、図３，図４を参照して、このステップＳ５の処理について詳しく説明する。図３は、ピクセルフィルターを解除又は緩和する方法を説明するための模式図である。図３に示すように、従来の表面欠陥検査装置におけるピクセルフィルターでは、判定対象のピクセルＰ_Ｊについて、周囲のピクセルＰ_Ｄ（本例では８ピクセル）の中で表面欠陥を検出したピクセル数がＮ個（設定値）以下の場合、過検出とみなして、未検出扱いとしている。しかしながら、この場合、微小な表面欠陥を検出することが困難になる。そこで、このステップＳ５の処理では、表面欠陥検査装置８が、ピンホール又はガウジが検出されている間、ピクセルフィルターの設定を解除又は設定値を小さくする。これにより、ピンホール又はガウジが検出されている間、表面欠陥検査装置１において微小な表面欠陥を検出することができる。

一方、図４は、欠陥分類テーブルの一例を示す図である。図４に示すように、一般に、欠陥の分類は、クラシファイテーブルと呼ばれる欠陥分類テーブルによって分類される。欠陥分類テーブル上では、欠陥の種類及びランク毎に欠陥名称が一意に決められ、欠陥名称毎に欠陥の特徴量（例えば欠陥面積、欠陥長さ、欠陥幅、明るさ等）の範囲（上下限値）が設定されている。そして、欠陥検出位置における各特徴量が全て欠陥名称毎に設定された特徴量の範囲内にあれば、その欠陥名称が欠陥検出位置に付与される。このようにして欠陥分類テーブルによって欠陥を分類することができる。そこで、このステップＳ５の処理では、表面欠陥検査装置８が、ピンホール又はガウジが検出されている間、欠陥分類テーブルにおいて軽度のランクとして分類されている微小な表面欠陥を重度のランクの表面欠陥に分類する。具体的には、図４に示すように、欠陥ランクをＡ（軽度）〜Ｅ（重度）とした場合、Ｂ．Ｂｉｓｙｏｕ（Ｂランクの微小欠陥）をＤ．Ｂｉｓｙｏｕ（Ｄランクの微小欠陥）のように分類する。結果、ピンホール又はガウジが検出されている間、表面欠陥検査装置１は、軽度の微小な表面欠陥を重大欠陥として検出することができる。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、表面欠陥検査処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、表面欠陥検査装置８が、ステップＳ５の処理において設定されたピクセルフィルター及び欠陥分類テーブルを用いて表面欠陥を検出する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、表面欠陥検査処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、表面欠陥検査装置８が、表面欠陥検査装置リレー盤７からパルス信号を受信しているか否かを判別する。判別の結果、パルス信号を受信している場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、表面欠陥検査装置８は表面欠陥検査処理をステップＳ６の処理に戻す。一方、パルス信号を受信していない場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、表面欠陥検査装置８は表面欠陥検査処理をステップＳ８の処理に進める。

ステップＳ８の処理では、表面欠陥検査装置８が、ピクセルフィルター及び欠陥分類テーブルの設定を元に戻す。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、表面欠陥検査処理はステップＳ１の処理に戻る。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である表面欠陥検査処理では、表面欠陥検査装置８が、ピンホール計２から検出信号が出力されている間、ピンホールの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和するので、微小な表面欠陥を精度よく検出することができる。

また、表面欠陥については、ロット毎に欠陥混入率（欠陥混入部長／コイル長）を判定している。ピンホール計２やガウジセンサー３が過検出で混入率判定ＮＧとなり、ピンホールやガウジの混入の有無を確認するために再検査が必要になった場合、追加工程を通板することによる歩留まりロスが生じる。このとき、表面欠陥検査装置８で微小なピンホールやガウジを検出できれば、ピンホール計２やガウジセンサー３の過検出かどうか判断できるようになり、再検査のために追加工程を通板する必要がなくなる。

また、表面欠陥検査装置８で微小なピンホールやガウジを検出できない場合、欠陥混入率を求める際には、ピンホール計２、ガウジセンサー３、及び表面欠陥検査装置８それぞれの検出結果から欠陥混入部長を求める必要があるが、表面欠陥検査装置８で微小なピンホールやガウジを検出できるようになれば、表面欠陥検査装置８の検出結果だけで欠陥混入部長を求めることができる。

また、表面欠陥検査装置８でピンホールやガウジを検出できれば、以下に示すような利点が生まれる。

（１）画像が見られるようになるので、どんなタイプの欠陥なのか判断できるようになり、原因追及がしやすくなる。
（２）ピンホール計やガウジセンサーの検出が過検出か否かを判断できるようになる。
（３）欠陥混入率の判定がしやすくなる（表面検査装置だけで判定できるようになる）。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、検査対象の鋼板が移動することとしたが、検査対象の鋼板を固定した状態でピンホール計２、ガウジセンサー３、及び表面欠陥検査装置８を移動させてもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１表面欠陥検査システム
２ピンホール計
３ガウジセンサー
４ピンホール計制御盤
５ガウジセンサー制御盤
６パルス信号生成器（ＰＬＧ）
７表面欠陥検査装置リレー盤
８表面欠陥検査装置

Claims

移動する鋼板の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置の鋼板移動方向上流側に、前記鋼板を貫通した光を検出することによって前記鋼板に形成されたピンホールを検出するピンホール計を設置するステップと、
前記ピンホール計が前記ピンホールを検出している間、前記ピンホール計が前記表面欠陥検査装置に検出信号を出力するステップと、
前記ピンホール計から前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が前記ピンホールの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和するステップと、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
前記ピンホール計から前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が軽度のランクの微小欠陥を重大欠陥として分類するように欠陥分類テーブルを変更するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査方法。
移動する鋼板の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置の鋼板移動方向上流側に、前記鋼板を貫通した光を検出することによって前記鋼板に形成されたピンホールを検出するピンホール計及び前記鋼板の漏洩磁束を検出することによって前記鋼板のガウジを検出するガウジセンサーを設置するステップと、
前記ピンホール計又は前記ガウジセンサーから前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が前記ピンホール又は前記ガウジの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和するステップと、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
前記ピンホール計又は前記ガウジセンサーから前記検出信号が出力されている間、前記表面欠陥検査装置が軽度のランクの微小欠陥を重大欠陥として分類するように欠陥分類テーブルを変更するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査方法。
移動する鋼板の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置と、
前記表面欠陥検査装置の鋼板移動方向上流側に設置された、前記鋼板を貫通した光を検出することによって前記鋼板に形成されたピンホールを検出するピンホール計と、
を備え、
前記ピンホール計は、前記ピンホールを検出している間、前記表面欠陥検査装置に検出信号を出力し、
前記表面欠陥検査装置は、前記ピンホール計から前記検出信号が出力されている間、前記ピンホールの検査を行う時に表面欠陥の過検出を抑制するピクセルフィルターの設定を解除又は緩和する
ことを特徴とする表面欠陥検査システム。