JP2534453B2 - 表面検査方法とその装置 - Google Patents

表面検査方法とその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、広義には表面検査ための方法と装置に関
し、特に圧延薄板金属製品の光学的表面検査のための方
法と装置に関するものである。
発明の背景 アルミニウムや真鍮や鋼鉄のような圧延薄板金属製品
において、現代の製造方法は、非常に高い生産速度を可
能にしている。実際、現代の金属圧延装備と技術は、１
分間に数千フィートの金属薄板を圧延することができ
る。確かに、このように生産される金属薄板の品質を監
視することは、侮りがたい一つの挑戦と言っても過言で
はないであろう。製造された製品を監視する伝統的な方
法、すなわち、金属薄板が圧延機から圧延されて出てき
たとき、薄板（ウェッブとして知られている）の表面を
検査員が注意深く観察するという方法は、上述の非常に
高い生産速度では、役に立たなくなっている。
検査員に代わって光学的検出システムで移動している
ウェッブの深傷を行うという概念も、既に知られてい
る。この種の光学検出システムは通常、ウェッブ面に向
ける光源と、反射または散乱された光を検出する検出機
素とからなっている。この技術においては、圧延金属薄
板のようなかなり幅のある材料ウェッブのきずを検出す
るには、材料ウェッブの横幅を横断するレーザ光走査ビ
ームを用いることが知られている。
ロスなどの米国特許4,511,803号には、材料ウェッブ
のための欠陥検出装置が開示されているが、この装置で
は、レーザ光線が、一条の光線をなして、非常な高速で
往復して走査し、ウェッブ面から反射されたこの光線を
ホログラムで濾過し、装置が表面欠陥を検出するために
散乱した光を検出できるようにする。一般的にこの走査
装置では、走査は高速で往復することができるが、ウェ
ッブの全表面を少しの部分も残さずにくまなく検査する
ほど、高速に走査することはできないので、残念ながら
この走査技術は、非常に高速で移動するウェッブを検査
するには、通常不十分である。要するに、この走査技術
は複雑で、非常な高速で移動する圧延金属薄板のスピー
ドに追いつくことはできない。
薄板全体が検査されているかどうか、不確かであると
いう上述の問題の外に、表面検査システムにはまた、欠
陥のない表面と欠陥とを識別し、かつ欠陥の種類と大き
さの双方を識別する信頼性を備えていなければならない
という課題がある。その上、典型的な金属圧延工場、特
に圧延機自体のある区画では、圧延薄板は高温で、油性
の煙霧を出していることが多く、非常に厳しい環境にな
っている。
したがって、表面検査方法とその装置、特に圧延薄板
金属製品検査のための方法と装置においては、非常な高
速生産でも金属薄板の全表面を検査し、かつ欠陥の存在
とその種類および大きさを高い信頼度で識別し、しかも
金属圧延工場の過酷な環境でこれを実施できる必要性が
あるのは、上述の通りである。本発明の主な課題は、上
記のような方法と装置を供することである。
発明の簡単な説明 選択された本発明の実施例の１形態について簡単に説
明すれば、本発明の装置は、該装置に関して移動の方向
に移動する対象物の表面を検査するものである。該装置
には、光源が１つ備えられていて、この光源より、対象
物表面の横幅ほぼ全体にわたり、かつ総体的に移動の方
向に対して直角に一条の光線が放射され、しかもこの光
線は、総体的に対象物表面から立ち上がっている照射光
面をなすある入射角で上記対象物の表面に当たる。第１
の光検知器手段は、一般的に対象物表面から立ち上がっ
ている第１検出面上の第１経路に沿って、対象物面によ
り上記の光線が散乱された光を検出するために、装着さ
れている。第２の光検知器手段は、一般的に対象物表面
から立ち上がっている第２検出面上の第２経路に沿っ
て、対象物面により上記の光線が散乱された光を検出す
るために、装着されている。
選択例では、該装置には、１つ以上の検知ヘッドから
なるモジュール式検知ヘッドアセンブリが備えられてお
り、しかも上記の各検知ヘッドには、１つ以上の検知部
が含まれている。各検知部には、光源として機能し、短
い光源配列の光線を放射するように半導体レーザまたは
LED（発光ダイオード）が取り付けられている。上記LED
から放出された個々の短い光線が合わさって、望みの通
りのウェッブの幅の大部分に及ぶ、または、望ましくは
ウェッブ全体にわたる、長い光線を形成する。該装置に
は、散乱光を検出するための第３の光学手段も設置され
ているのが望ましい。第１、第２および第３の光検知器
手段にはそれぞれ、各検知部に１つ以上の光検知器が備
えられており、しかもこれらの検知器は、対象物表面を
照射する各光源により放射される短い光線の方向に向い
ている。
光検知器は、特定の経路に沿って光線から散乱される光
量を表すのに用いられる信号を生成するため、検知器増
幅器と可変増幅段部とに接続されている。予め設定され
た最小と最大の限界レベルに比較して、上記の信号を評
定するため、エレクトロニクス回路が備えられている。
少なくとも２つの、望ましくは３つの光検知器手段を装
着している光検知器手段を用いて、各欠陥の種類と大き
さの『識別特性』が、引き出され表にして記録される。
測定された信号は、当該の欠陥の種類と重大度を判定す
るために、予め作成しておいた既知の欠陥識別特性表に
従って比較される。
望ましくは、欠陥から反射または散乱された光を表す
『信号』が、欠陥のない表面より反射または散乱された
光を表す『ノイズ』から、より容易に区別されるよう、
第１光検知器手段は、ウェッブ面から反射される光が周
囲の区域と比べて少ない区域に、設置される。この位置
決めは、多くの金属が多結晶構造をなしており、しか
も、この構造では個々の結晶または『結晶粒』が縞模様
をなして、結晶粒界において互いに隣接しているという
事実を利用したものである。圧延中に、表面近くにある
結晶粒は、圧延方向に相当に引き延ばされので、結晶粒
はかなり伸長して、その結果、ほぼ周期性のある構造に
なる。こうした周期性構造は、対象物表面に当たる狭く
て平行な光線ビームから生じる反射光信号を、回析した
光線ビームから生じる粗い回析格子に似たものにする。
その結果散乱された信号は、光幕を発生させ、しかもこ
の光幕の面は、伸長方向および金属薄板の表面に対し
て、垂直である。光幕の（結晶粒伸長方向における）幅
は、入射光ビームの幅と形状によって定まる。光面から
いくらかずれた所に検知器構成要素を設置すれば、散乱
光はより効果的に検出できる。
モジュール式にすることにより、該装置は、反復構成
要素を用い、様々な幅の材料ウェッブに容易に適合させ
ることが可能である。また、一本の光ビームで走査する
のではなく、連続光線を用いることにより、ウェッブの
表面全体をくまなく、高い信頼度で検査することができ
る。
望ましくは、さまざまな光学的機素を収めているハウ
ジングが該装置に備えられているが、このハウジングの
内側は、反射光を吸収するため、黒く塗られている。ま
た、有害な蒸気がハウジング内に入り込み、さまざまな
エレクトロニクス部品や光学部品を損傷しないように、
ハウジングの内側は空気で予圧されている。また他の形
態において、本発明には、対象物表面を検査するための
方法が含まれ、また、この対象物表面に光線を投射する
ために、光源を生成する段階と上記対象物表面に光源を
照射する段階が含まれる。対象物表面によって光線から
散乱反射した光は、総体的には対象物表面から立ち上が
っている第１および第２検出面において検出される。第
１および第２検出面で検出された光は、第１と第２の電
気信号に変換され、されにこの信号はノイズを除去する
ために濾過される。次に、上記信号は、対象物表面上の
欠陥の存在を検知するために、処理される。電気信号
は、検出された欠陥の種類を判定するため、様々な検出
タイプの事前に設定されている識別特性と比較される。
従って、本発明の１つの目的は、検査の対象物と該装
置間に相当高速の相対運動があっても、検査の対象物の
全表面を検査できる。表面検査方法と装置を供すること
である。
本発明のもう１つの目的は、厳しい操作環境の面でも
信頼性の高い表面検査方法とその装置を供することであ
る。
また本発明のもう１つの目的は、広範な種類のウェッ
ブ幅に容易に適応できる表面検査方法とその装置を供す
ることである。
さらに本発明の他の目的は、表面検査に適用できるよ
うに、オンラインで空間的濾過を実施できる表面検査方
法とその装置を供することである。
本発明の他の目的、特徴および利点については、添付
の図面を参照しながら説明されている以下の明細を読め
ば、明らかになるであろう。
図面の簡単な説明 図１は、移動する検査対象の材料ウェッブ上に設置さ
れる装置の一部を示す。本発明の選択された１形態によ
る表面検査装置の斜視図である。
図2Aは、図１の装置の検知部の一部を示す斜視図であ
る。
図2Bは、図2Aの装置の検知部の一部を示す斜視図であ
る。
図2Cは、図2Bの装置の検知部の一部を示す斜視図であ
る。
図３は、圧延薄板金属製品表面の伸長した結晶粒構造
より『回析』される光ビームによって生じる典型的な干
渉縞に関する光ファイバー素子の位置を示す、図2Aの装
置の光ファイバー素子の斜視図である。
図４は、図１の装置の側面断面図である。
図５は、図１の表面検査装置のブロック構成図であ
る。
図６は、図１の装置の光源出力を制御するために用い
られる制御回路の電気回路図である。
図７は、検査対象表面から散乱された光を検出し、図
１の装置の光検知器により生成される信号を増幅するた
めに用いられる検知器回路の電気回路図である。
図８は、図１の装置の信号処理部の概略図である。
図9Aと9Bは、図８の信号処理において用いられる濾過
システムの概略図である。
図面の簡単な説明 下に詳細に添付の図面を説明するが、これらの図面に
おいて、同一の参照番号は、同様な部品を示している。
まず図１では、本発明の選択された形態に基づく表面検
査装置10が示されている。この表面検査装置10には、モ
ジュール12と13のような幾つかの個別検知ヘッド・モジ
ュールからなるモジュール式検知ヘッド・アセンブリ11
が装着されている。モジュールは、互いに両端を突き合
わせて結合され、圧延薄板金属製品Ｓのウェッブの横幅
Ｗ全体をわたすのに充分な長さのあるアセンブリをなし
ている。各モジュールは通常、上部、下部および両側壁
からなる箱形である。該アセンブリの両端にあるモジュ
ールを除き、モジュールは、連続開放内部チャンバーを
画定するように結合できるよう、端壁を持たない。モジ
ュール式検知ヘッド・アセンブリ11の最も外側または両
端のモジュールは、モジュールに取り付けられる端板14
のような端板を装着されている。このようにして、幾つ
かのモジュールが一緒になり、エンクロージャまたはハ
ウジングを画定している。
各モジュールには、モジュール12の検知部16〜21のよ
うな多くの検知部がある。各検知部には、短い光線を発
生させるための手段と、この光線から散乱された光を検
出する検知手段とが備えられているが、これらの詳細に
ついては後に述べられる。
各検知部は互いに相接して、金属薄板Ｓのほぼ横幅全
体にわたって延びている一条の連続光線22になるよう
に、検知部は配置される。光線22は、モジュール式検知
ヘッドアセンブリ11の下を通る金属薄板Ｓの移動方向23
に垂直になる。
モジュール式検知ヘッドアセンブリ11の内部域には通
気路26が通っており、このモジュール式検知ヘッドアセ
ンブリの内部に圧力をかけた空気を供給している。図に
おいて矢印で示されているように、圧力かけられた空気
を送ることにより、モジュール式検知ヘッドアセンブリ
の内部は正圧を与えられ、有害な蒸気がモジュール式検
知ヘッドアセンブリに入り込まないようにし、上記アセ
ンブリ内の部品が有害な気体に侵されることを防ぐ。金
属薄板は非常な高温であり、しかも薄い油膜に覆われて
いることが多いため、上記の処置は、本発明が圧延薄板
金属に応用される場合には、特に重要である。この処置
が欠けていれば、油の一部が熱により蒸発し、電子部品
や光学部品を汚したり、汚染したりするからである。
モジュール式検知ヘッドアセンブリの動作を制御し、
かつ上記アセンブリより送られる情報を処理するため、
コンソール28には、エレクトロニクス回路素子が含まれ
ているが、こうしたエレクトロニクス回路素子について
は、図５〜９を参照しながら後により詳細に説明され
る。コンソール28は、保護導管29内に取り付けられてい
る配線により、モジュール式検知ヘッドアセンブリ11に
接続されている。
次に図2A、2Bおよび2Cを参照しながら、典型的な検知
部について説明する。図2Aに示されているように、検知
部の１部31は、破線で図示され、X,YおよびＺの座標軸
上に置かれている。図2Aでは、少なくともＹ軸方向にお
いて、完全な検知部が示されている。しかしＸ軸および
Ｚ軸においては、判り易いように図2Aに検知部の一部が
示されているのみである。図2Aは、金属薄板の表面に当
たっている１本の短い光線32にを示しているが、この光
線の厚み33は約0.8mmで、（Ｙ軸方向における）長さは
約25mmである。図４に関連してより詳細に説明されるよ
うに、光線32は、円筒形レンズ34のような１組の円筒形
レンズを用いて、作られる。
光線の映像32は、金属薄板Ｓの上面にこれに対して垂
直に、かつ移動方向23に対し直角になる。隣接する検知
部の幾本かの光線が互いに幾分重複して、金属薄板Ｓの
横幅全体にわたって延びている１本の途切れのない光線
となるように、光線32はＹ軸の方向にいくらか検知部の
側縁を越えて延びている。この重複特性を考えるに際
し、検知部は、Ｙ軸方向に物理的壁によって画されてい
るのではなく、後により詳細に説明されるように、むし
ろ複数要素の集合と見なすべきである。
各検知部は、Ｙ軸方向にこの検知部全体にわたって延
びている１本の光線を有している。各光線32に対して、
金属薄板の表面により上記光線から散乱反射された光を
検出するために、一定の方向に向けて設置されている光
ファイバー素子からなる３連光検知素子が数多く配置さ
れている。たとえば、第１の三連素子は第１、第２およ
び第３の光ファイバー素子36、37および38よりなる。同
様に第２三連素子は光ファイバー素子36′、37′および
38′よりなり、第３三連素子は光ファイバー素子36″、
37″および38″より、そして第４三連素子は光ファイバ
ー素子36″′、37″′および38″′よりなる。光ファイ
バー素子は、在来型の大きな心線素子である。光ファイ
バー素子を用いることによって、検知部は非常にコンパ
クトになり、また様々な方向に向けられた検知素子を金
属薄板表面に非常に近接して設置することができる。
各光ファイバー素子には、屈曲させ、望みの形状に従
わせることができる上部と、ある一定の方向に向き、光
線32の一部を指向している下部がある。たとえば、光フ
ァイバー素子36は、上部36aと下部36bからなる。同様
に、素子37と38にはそれぞれ、上部と下部37a、38aと37
b、38bがある。残りの光ファイバー素子36′〜38′、3
6″〜38″にも、同様な上部と下部がある。本発明の実
効可能性を確認するためになされた実験室内の実験によ
ると、0.1mm〜1.0mmの範囲の直径を持つ大径心光繊維ケ
ーブルが、よく機能すると判明した。
これらの光ファイバー素子の下部の方向付けは、下部
素子36b、37bおよび38bを考察すれば、明瞭になる。図2
Cに最も良く図示されているように、下部36bは、XZ面に
一致する検出面に含まれており、従って金属薄板Ｓの表
面に垂直で、移動方向23に平行である。さらに、下部36
bは、金属薄板ＳもしくはＸ軸に対しある一定の角度41
の方向に向けられている（図2Aと2B参照）。この角度41
は、望ましくは45°であるが、15°ほどに狭めても、60
°ほどに広げてもよい。
光ファイバー素子37の下部37bも、XZ面に一致する検
出面に含まれている（図2C参照）。図2Aに示されている
ように、下部37は、光ファイバー素子36の下部36bが向
けられているのと同じ、光線32の面に向かって向き付け
られている。光ファイバー素子37の下部37bは、Ｚ軸に
対し５°〜15°の範囲内で、望ましくは、10°の垂線に
近い小さい角度42で、向き付けられている。
その他の実施例では、図2Bに示されているように、下
部37bは光線32を隔てて向かい側に位置することも可能
である。ただし、下部37bは、図３の説明で後に説明さ
れるが、圧延方向に垂直な面に含まれていてはならな
い。
光ファイバー素子38の下部38bは、Ｘ軸に垂直でな
く、YZ面に平行ではないが、一般的にＸ軸を横切る面に
ある。これは、下部38bが、光線32に向き付けられるよ
うに、YZ軸に平行な面に含まれるようにするならば、光
ファイバー素子の下部38bは、円筒形レンズ34から放射
される光線と共通な面に含まれことになるからである。
その結果、光線に影または隙間が生じるので、望ましく
ない。そこで、図2Cに示されているように、下部38b
は、一般的に移動方向23を横切る検出面43に含まれる
が、この検出面は金属薄板表面に垂直である。面43はま
た、選択例では５°の微小な角度だけYZ面に対し傾斜し
ている。下部38bはまた、望ましくない影が出ることを
避けるため、光線32の伸長軸46から幾分逸れている。図
2Aと2Bおよび図３に示されているように、下部38bは、
区域56に配置されており、ある種の欠陥をより容易に検
知できるよう、XY面に対し選択例では45°、一般的には
15°〜60°の範囲のある一定の角度47だけ傾いて方向付
けられている。
図３は、光ファイバー38aの下部38bの位置の重要性を
示している。図３では、圧延薄板金属製品における、結
晶粒48と49のような数多くの結晶粒が図示されている。
各結晶粒は、結晶粒境界51のような各結晶粒境界におい
て互いに隣接している。上述の発明の簡単な説明におい
て記されてあったように、表面近くの結晶粒は、圧延時
に相当程度まで圧延方向に延ばされ、その結果結晶粒は
かなり伸長している。図３にあるように、結晶粒はＹ軸
の方向（移動方向23）に延びている。通例、結晶粒の縦
横比は、約５であるが、それは即ち、結晶粒の長さが、
幅の５倍であるということである。結晶粒の配列模様
は、Ｙ軸方向から見ると、一般的には波状面をなしてお
り、Ｙ軸方向に長く延びているこの波状面には頂上や谷
がある。
光ビームを上記の波状面に向かって垂直に放射している
光源（図３には示されていない）によって、該選択実施
例では、光は散乱して、通常の粗い回析格子で作られる
模様と同様な模様になる。この模様は、正反射経路（区
域54）において最大の輝度を持つ比較的明るい光膜が、
一般的には区域54から57まで、そして検査対象面に到る
まで、次第にその輝度を低下させるという特徴を有す
る。またこの模様には、結晶粒の配列模様の伸長の方向
において輝度輪郭の長さが、入射光ビームの形状によ
り、限定されるという特徴もある。検知素子の下部38b
を光幕からいくらか逸らして（すなわち、結晶粒伸長の
方向に）設置することによって、回析された光は他の区
域に集中させるので、散乱光はより検出し易くなる。し
たがって、この位置で集められた散乱光から回析光を濾
過する必要はない。
様々な光ファイバー素子の位置と向き付けは、圧延ア
ルミニウム薄板における欠陥検出に基づいて、決定され
た。なお、アルミニウム合金、鉄鋼、真鍮などの他の材
料に関しては、幾分異なる位置と向き付けが、適当であ
る。
１か所に集中して、一般的には１つまたはそれ以上、
当該の場合では３つの検知器を向けることにより、より
高い信頼度で欠陥の存在、大きさおよび種類を検出する
ことができる。それは、ある欠陥は一方の向きからは検
出しにくいが、他方の向きからは検出し易いことがある
からである。また、こうした重複は、検出の信頼度を高
めもする。同一地点にその向きが集中するように複数の
検知器を配置する代わりに、一方が他方の下流になるよ
うに選択された幾つかの点よりなる直線に複数検知器の
向きを集中することによって、同様な効果を得られる
が、この場合、金属薄板の速度に対応するように、複数
検知器により生成される信号を時間的にシフトさせるこ
とにより、該装置は、１地点を幾つかの検知器によって
効果的に監視することができる。
図４は、検知部16を通って切断された、モジュール式
検知ヘッドアセンブリ11の断面図である。検知ヘッドモ
ジュール12には、側壁61と62および上壁またはルーフパ
ネル63がある。フロアパネル64は、その中に穿たれてい
る開口部65があり、この開口部を通じて、検知ヘッドモ
ジュール12内から金属薄板製品の表面まで光が送られ、
検知ヘッドモジュールに真っ直ぐに反射して戻る光が受
け入れられる。モジュール12に反射されて戻る、このよ
うな光は望ましくなく、光検知器により集められれば、
大規模なDC読取りが必要になる。内側面61a、62a、63a
および64aのような、側壁61と62、ルーフパネル63およ
びフロアパネル64の内側面は、反射光エネルギーを吸収
するため、すべて黒色にされる。また、必要ならば、ビ
ームダンプも用いられる。
金属薄板Ｓ上面の向きの変化を最小にし、かつ金属薄
板Ｓの屈曲またはたるみによって生じる、アセンブリ11
と金属薄板表面の隔たり（『隔離』）を最小にするた
め、モジュール式検知ヘッドアセンブリ11は、圧延機Ｒ
の近辺で、金属薄板Ｓ上に設置される。このようにし
て、金属薄板製品Ｓの上面は、モジュール式検知ヘッド
アセンブリ11の近辺においてフロアパネル64に対し、比
較的に平坦で、平行で、かつ一定の間隔を保つことにな
る。
第１取付けブラケット66は、ボルト67と68により垂直
な側壁に固定される。ブラケット要素71は調整可能なよ
うに、ボルト72によりブラケット66に取付けられてい
る。ブラケット要素71には、第１、第２および第３のレ
ッジ73、74および75が上下に並ぶように設置されてい
る。光源77は、経路78を通って光ビームが進むように、
レッジ75に取り付けられている。選択例では、光源77に
は、780マノメータの波長の光エネルギーを放出するレ
ーザダイオードが備えられている。光線78は、中間レッ
ジ74に穿たれた孔79を通過し、円筒形レンズ81により集
束される。円筒形レンズ81から放出された収束光は、経
路82を通り下部レッジ73にある孔83を通過して進み、円
筒形レンズ84によって再び集束される。円筒形レンズ81
と84は、互いに垂直になるよう、すなわち両者の長軸が
互いに垂直になるように、向き付けられている。こうし
た２つの円筒形レンズの向き付けによって、これらのレ
ンズは協動して作用することができ、その結果、２つの
レンズは光源から放たれた光を収束し、この光を１つの
方向または１つの面において経路86に沿って進む狭く、
細長い光の行イメージに変える。この光の行イメージ
は、該装置の探知対象である欠陥の寸法に比して、検知
器から見た光源をより小さくしているので、信号対ノイ
ズ比が改善される。
赤外線GaAlAs LEDは、シリコン光検出器のピーク応対
性に近い約880マノメータの波長のとき非常に高い出力
を持っており、さらに白熱光源に比較して長い寿命があ
り、また光学繊維の効率のより結合に適し、その上、周
囲の光の干渉を減少させたり、除去したりする狭いバン
クの光学繊維の利用を可能にする、不可視で、狭い周波
数域の出力であり、しかも比較的安価なので、これもま
た、光源として利用できそうな良い候補である。また上
記のLEDは、レンズ81、84で容易に制御できる輪郭の明
瞭な円錐形の光を放射する。
回路板91は、締付金具92により側壁61に取り付けら
れ、図６のダイオードレーザ光源駆動回路について以下
に詳細に説明されるダイオードレーザ77出力を制御する
電子部品93、94、95および96を備えている。
下部レンズ84から出る光の経路85の片側において、支
持台101はしっかりとフロアパネル64に取り付けられ
る。検知器取付けブラケット102は、締付けネジ103と10
4により支持台101に結合される。漸増屈折率レンズ
（『GRINレンズ』）または導波管106が、検知器取付け
ブラケット102の下端107に取り付けられる。光ファイバ
ー素子36の下部36bは、この下部36bの自由端が、GRINレ
ンズ106の一方の端に面し、これに接触するように、検
知器取付けブラケット102に取り付けられる。GRINレン
ズ106の機能は、光を補集し、収束して、光ファイバー
素子の下部36bに送ることである。上述のように、上記
下部36bは、金属薄板表面に垂直で、かつ移動方向に平
行な検知面検出面にある。
選択の例では、要素36bは、金属薄板製品の表面から4
5°の位置にある。支持台101の脚部109には、孔18が開
けられており、金属薄板製品Ｓの表面から散乱した光を
GRINレンズ106で受けるようになっている。
取付けブラケット111は、ボルト112と113により側壁6
1に取り付けられている。第２ブラケット要素またはプ
ラットフォーム114は、ボルト116により取付けブラケッ
トに可動式に取り付けられている。ボルト116はスロッ
ト114を通って延びており、第２ブラケット要素114は矢
印118と119の両方向に前後に移動することができる。
第１検知器取付けブラケット121は、上記検知器取付
けブラケット102と同様に、第２ブラケット要素114に取
り付けられている。第２検知器取付けブラケットも、同
様な方法で第２ブラケット114に取り付けられている。
検知器取付けブラケット121と122は、光ファイバー素子
を保持するようになっているが、この素子は、図４では
図が判り易いように、削除されている。第１と第２検知
器取付けブラケット121と122は、取付けブラケット102
と同様に、それぞれその先端にGRINレンズ123と124を備
えている。
第１と第２検知器取付けブラケット121と122は、図2B
と2Cに示されている向き付けで光ファイバー素子37と38
を設置できるような向き付けと位置に設置されている。
このようにして、光ファイバー素子は、金属薄板製品の
表面に当たる光線32に向けられる（の方向に向けられ
る）。図４において、第２ブラケット要素112は、図示
のために矢印119の方向にいくらか引っ込められてい
る。しかし、第２ブラケット要素は使用中、GRINレンズ
123と124、および（少なくとも図４では）図示されてい
ない光ファイバー素子37と38を光線32の方に向けるため
に、矢印118の方向にもっと突き出している。
漏話、すなわち隣接のLEDよりの光信号の混信は、適
当な開口率を有する捕集導波管を使用することによっ
て、防止されている。光導波管の開口率は、導波管の先
端から入る光線を、ここに閉じ込め、誘導できる角度の
範囲を示すものである。この開口率の角度を越える角度
では、入り込んだ光線は誘導されない。一方、開口率ま
たは受光角も、光導波管から放たれる円錐形光の角度範
囲として定義される。捕集ファイバー（またはこの場
合、光ファイバーケーブルとGRINレンズの組合せ）の開
口率を適宜に特定することによって、ある１つの特性照
射地点から発する散乱信号のみが、捕集導波管に捕集さ
れ、隣接要素からの漏話は最小になる。
光捕集素子（光ファイバーケーブルとGRINレンズ）の
開口率は、この光捕集素子において発生し、ここから外
に向かって広がる円錐体として表される。対象物表面が
様々な角度で、３つの光捕集要素36〜38の円錐体と交差
する場合、これにより３つの楕円が定められる。このよ
うにして、各光捕集素子は、対象物表面上の楕円内から
来る光を『見る』ことができる。上記の３つの楕円はま
とめて、模式的に図2Aおよび2Cに円39、39′、39″、3
9″′として示されている。これらの円は、観察される
表面域を表しているが、Ｙ方向において幾分重複してい
る。図2Aに示されているように、光線32と円の交差部分
はそれぞれ、個々の画素40、40′、40″、40″′にな
る。各画素は、たとえば光ファイバー素子36、37および
38に対応する３つの光『伝送路』により監視されてい
る。これらの画素は、Ｙ軸方向において幾分重複してい
る。
第２の光学的ノイズ源は、正反射光成分と『回析』光
成分により発生する。これらのノイズの傍受は、注意深
く捕集導波管を設置することにより回避される。しか
し、光検知ヘッド内で表面に当たる正反射光または『回
析』光の成分は、散乱して再度金属薄板面に戻り、そし
てこの光はまた、捕集導波管に向かって散乱される。し
たがって、照射ビームの反射（正反射）光成分は、上述
のように、ビームダンプと光学的に黒い表面を利用し
て、吸収される。収束された照射ビームは、検知ヘッド
のために設計されたビームダンプの使用を容易にする。
隔離距離、すなわち薄板面と検知要素との距離は、実
験室の試験で0.25インチから数インチの範囲であった。
捕集効率に関しては、0.25〜0.5インチの隔離距離が最
も良い成績であった。隔離距離においてこの範囲を越え
た場合、ウェッブ表面の動きよって遭遇する可能性があ
る、±2mmの変化は、有意な信号レベルの変動がなく、
許容範囲である。
光学導波管の捕集効率は、隔離距離と導波管開口率の
関数である。開口率は、光学導波管の捕集角度を定め
る。当該の開口率に対応する角度を越える角度で、導波
管に入る光線は、誘導されない。このようにして、捕集
繊維が表面により接近するように移動させられるので、
開口率が捕集効率を制限する。一方、隔離距離が大きい
ときの捕集効率は、導波管の物理的開口により制限され
る。このようにして、最適隔離幅が存在し、実効的な導
波管と導波管開口については、0.25インチ〜0.50インチ
が最適に近い。
小さな角度の散乱の測定は、薄板面の傾斜に敏感であ
る。通常、小角度の散乱は、正反射光または『回析』光
成分から５°〜10°の角度だけ逸れて測定される。した
がって、２°を越える傾斜では、誤信号が生じる恐れが
ある。このようにして、面の検査は、複数圧延機間の支
えのない区域に現れる『波』を避けるために、圧延機の
上またはその近辺で行われるのが、望ましい。上述の影
響を最小限にするために、光ファイバー素子37bと38b
は、後方散乱位置から面を監視するように向き付けられ
ている。
収束された照射ビームにより、散乱信号は正反射光成
分を回析光成分から空間的に離すことができる。正反射
光成分または回析光成分により定められる伝播方向と検
知器位置との間の角度が減ずると、小角散乱輝度は増
す。対象物面から反射したのち、最小地点の寸法に集束
される収束照射ビームを用いることにより、捕集角度を
最小限にすることができる。この技術は、散乱された光
の検出をより容易にするものであるが、一方では反射お
よび回析された光成分を隔離し、集中させる。非常に弱
く散乱している欠陥を検出するために、小角度散乱光検
知器の捕集有効性は、正反射または回析光成分が光検知
器によって検出されるのを阻止するために、開口絞りを
用いることにより、さらに高めることができるし、また
上記の絞りを迂回する小角散乱信号を捕集するために、
小型レンズを用いることも可能である。この技術は、光
捕集効率と信号対ノイズ比を高める。
該装置の光学部品には、様々な修正が可能である。た
とえば、下部の開口部65を覆うためガラス窓を取り付け
ることもできる。また、各地点で散乱光を検出するた
め、三連素子ではなく、２つまたは４つの検知器を用い
ることも可能である。さらに、検知部内に位置する個々
のLEDに代えて、離れていて、光ファイバーケーブルを
通し光を円筒形レンズに送る１つまたは複数の光源にす
ることもできるが、この形態は図６に模式的に示されて
いる。これには、全てのエレクトロニクス部品を検知ヘ
ッドアセンブリから離して取り付けられるという安全上
の利点があり、これは特に、揮発性溶剤や潤滑材の存在
する表面の検査に、非常な利点となる。一方、長いスリ
ット上に、長い管またはフィラメントの線管の形態で単
一の細長い光源を設置することができる。
本発明の光学的側面と機械的側面は上に説明された
が、以降にエレクトロニクスと信号処理の側面を説明す
る。特に図５を説明すると、該装置のエレクトロニクス
には３種類の主要なサブシステム、すなわち検知器アナ
ログエレクトロニクス131、デジタル信号処理サブシス
テム132およびデータをログするためのコンピュータを
含む。参照番号134の光源制御手段は、各検知部に対し
個別的光源を制御するために、設置されている。そのた
め、個々のレベル制御の安定化が達成され、隣接する各
素子間の正確な比較が容易になる。
次に、図６を説明すると、光源駆動回路136は、レー
ザダイオード76の出力を制御するためのものである。こ
の回路は、各検知素子の応答の変化が、該装置により識
別できる最初欠陥から生じる応答の変化より小さいこと
を確認する。これは、各レーザダイオードの出力に平衡
を保たせることにより、達成される。これを達成する実
際的方法の一つは、それぞれが独自に輝度制御を行う個
別的照射レーザダイオードを用いることである。この種
の輝度制御は、検知器の様々な応答曲線と同様に、光源
の様々な出力特性を補償するため、さらには、各検知部
に連結されている光学システム（たとえば、円筒形レン
ズ）の送信機能における誤差を補償するために、用いる
ことができる。制御面を検査することにより、固有の基
準レベルが定められる。輝度制御は、図６に示されてい
るように、レーザダイオードから放出された光の１部を
遮断し、フォトダイオード／フォトトランジスタ フィ
ードバック回路のそれを戻すことによって、なされる。
フィードバック回路の増幅は、可変抵抗器で自動的に調
整し、レーザダイオードの出力を予め選択された値にす
る。
図７は、光ファイバー素子の１つを通して捕集された
散乱光を有効な信号に変換する検知器回路138を示して
いるが、各光ファイバー素子は、連結している自らの検
知器回路を持っている。上記回路には、検出した光を電
気信号に変換する0.5amp/wattのフォトダイオード139が
備えられている。このフォトダイオード139より発信さ
れる電気信号は選択例では、前置増幅器141により約107
V/ampに増幅され、一方、上記信号は、可変増幅段部142
により、次に直流自動増幅制御部143によって処理され
る。可変増幅段部142と直流自動増幅制御部143は、基準
定電圧Vrefに等しく増幅制御出力の直流レベルを維持す
る機能がある。これは、電気信号を比較的に一定なレベ
ルに維持するために、汚損などによる小さな変動を補償
する。直流平均増幅制御増幅器143は、バックグラウン
ドおよび全ての他の偏移を除去するため、第２可変増幅
段部144に交流結合される。増幅段部144の出力は、図８
に示されているように、マルチプレクサ146に向けられ
る。
図８に示されているように、１つの伝送路にあるいく
つかの検知器回路138それぞれから発信されるアナログ
信号は、モジュール13のようなモジュールの隣接する複
数検知素子から１本の電気回線に送られる、類似の複数
検知器ユニットよりの信号と共に、マルチプレクサ146
で多重送信される。この電気回線はこのようにして、特
定の種類の検知器、すなわちXZ面にある狭い角度の検知
器またはXZ面から少し外れた面にある45°検知器により
監視できるように、検査対象面のラスター像を搬送す
る。上記モジュールのための１種類の検知器から送られ
る多重送信信号は、信号処理エレクトロニクスの１伝送
路である。他の２つの種類の検知器から送られる多重信
号は、他の２つの情報伝送路からなる。図８に示されて
いるように、各情報伝送路は、その固有のマルチプレク
サを含む自らの回路を通して処理される。
マルチプレクサ146は、複数光ファイバー素子の１伝
送路からの複数信号を単一回路に多重送信するようにな
っている。１つの伝送路の各光ファイバー素子はそれぞ
れ、個別の長さを有する単一画素を監視し、各マルチプ
レクサ146は、多重送信された信号の数と個々の信号
（画素）の長さの積によって決定される一定の長さを包
含する信号伝送路に多重送信することができる。原型装
置においては、長さ0.1インチの32画素が、3.2インチに
わたる多重送信信号を生成する。またマルチプレクサが
１周期を完了するには、少ないが、一定の時間を必要と
し、そしてこの『動作周期』時間は、マルチプレクサの
動作を制御するために用いられる動作周期調整信号の速
度によって表される。図８に示されているように、マル
チプレクサ146の構成要素を含む、図８の様々の構成要
素の動作を制御し、かつその周期を調整するために、制
御・動作周期調整モジュール161が設置されている。こ
うした制御・動作周期調整機能は、図示されていない水
晶発振器により駆動される、図示されていないクロック
によってなされる。たとえウェッブが最大速度で移動し
ていても、ウェッブのどんな部分も見落とさないで薄板
を検査できる、マルチプレクサ146の充分な高速動作周
期が得られるよう、このクロックは選択されなければな
らない。このようにして、画素の（Ｘ方向における）幅
を（クロックの速度に関連する）動作周期時間で除した
値は、どの部域も必ず検査漏れのないよう、ウェッブ速
度より大きくなければならない。
次に、マルチプレクサ146から電気回線により伝送さ
れるアナログ信号は、アナログデジタル変換器（AD変換
器）148により、ｎビットの並列データストリームに変
換される。望ましくは、８ビットのフラッシュ変換器が
用いられているが、これは、この種のフラッシュ変換器
が適当な解決であり、速度も、入手可能性も優れている
からである。フラッシュAD変換器から出る並列データス
トリーム149は、デジタルフィルタで濾過される。また
望ましくは、帯域通過作業を行うため、空間的濾波器を
用いている。この濾波器は、３×３のほぼガウスの二次
元空間濾波器と、幅８画素または16画素の線形空間濾波
器との組合せであり、これは、３×３濾波器151と16画
素平均化装置150として、それぞれ図８に示されてい
る。これらの濾波器は、並列データストリームの空間帯
域通過機能をリアルタイムで果たしている。これらの濾
波器より発信されるデータストリームは、準定値（『し
きい値』）に比較される。しきい値は、ラッチ152と153
のようなラッチに保持されている。これらのラッチによ
り保持されているしきい値は、制御コンピュータにより
動的に変えることができる。しきい値が越えられた場
合、各データストリーム（すなわち、３つ全ての伝送路
におけるデータストリーム）は、出力バッファに送ら
れ、ウェッブ位置、時間などの適当な発生データと共に
保管される。どのしきい値も越えられていない場合は、
その特定の検知素子に関連するデータ値は、捨てられ
る。このようにして、異常な画素データのみが保管され
るので、次の段階（すなわち、コンピュータ）に送られ
るデータ量は劇的に減少する。比較のために用いられる
上記のしきい値は、予め設定しておくことも、また変化
するデータ条件に適合するように、動的に変更すること
もできる。コンパレータは、期待値範囲を超えるか、ま
た期待値範囲に達しない信号を表すデータを捕捉するよ
うに設計されているが、この期待値範囲は、欠陥のない
正常な面で測定される典型的な信号を表す。
期待値範囲から外れている信号に関するデータは、貯
蔵され、そして発生を幾つかの欠陥の種類の１つに分類
する適当な分類処理のための検知器特定バンクを制御す
るプロセッサに送られる。多くの場合、分類は、参照用
テーブルに従って定められる。参照用テーブルを開発す
るには、様々な種類の欠陥に対して、『識別特性』を明
らかにするシステムによって、既知の欠陥を検査しなけ
ればならない。識別特性のこの種の参照テーブルは、金
属薄板製品、隔離距離、画素の幅および画素の長さなど
の異なる組成の結果、変化する。こうした場合、現に生
産中の金属薄板の欠陥の測定信号は、欠陥の種類を定め
るために作られた参照用テーブと比較される。分類の
後、欠陥の種類、位置、寸法などを後に参照できるよ
う、貯蔵することができる。
制御レジスタ155は、システムバスに連結され、デー
タに関し行われる動作を制御する。たとえば、制御レジ
スタは、データを受け入れるか、入れないか、検知動作
を開始または停止するか、どのマルチプレクサ回路を活
性化するか、そしてフラッグ欠陥データを貯蔵するか、
決定する。状況レジスタ157もまた、制御コンピュータ
が様々なシステム制御信号の状況を監視できるようにす
る。
ロギングコンピュータは、永続的にデータを貯蔵し、
検出された欠陥の種類のタリー実行を維持するか、また
は当該の特定薄板のために単に現活動ログを維持すると
いう機能を果たす。このコンピュータはまた、コンパレ
ータによって用いられるコンパレータ値を設定すること
ができる。
出力バッファ159は大容量で、相当量のデータを貯蔵
することができる。このバッファは、３伝送路全てから
の生データと、全ての伝送路からの３×３濾波器のデー
タ、全しきい値ラッチの状態、画素による行と欄のデー
タ、および差のデータとを貯蔵できるだけの容量を持た
なければならない。
図9Aには、図８のフィルタ部の選択実施例が示されて
いるが、これには３×３濾波器と、画素平均化装置およ
び差データを得るためのプロセスが含まれている。
図８の変換部のフラッシュAD変換器148よりのデータ
は、順番に第１系列の画素ラッチ181、182および183に
送られる。データは、シフトレジスタと同様に、これら
のラッチを通って、順番に刻時される。各ラッチは対応
する出力を有しており、この出力から、当該ラッチに貯
蔵されている値が読み取られる。データが第１系列ラッ
チの最終ラッチ183から刻時によって出力され、RAM2と
表示されているランダムアクセスメモリに送られ、貯蔵
される。RAM2から送られたデータは、３つのラッチの第
１系列と同様に、順番に第２系列の３つのラッチ184、1
85および186を通って刻時される。ラッチ186の出力は、
第２ランダムアクセスメモリRAM5に送られ、ここでこの
データは、第３系列の３つのラッチ187、188および189
に送られる必要が生じるまで、貯蔵される。第２と第３
系列の各ラッチも、対応する出力を有しており、この出
力から、当該ラッチに貯蔵されている値が読み取られ
る。
図9bでは、複数の点または画素の配列が示されてい
る。各画素は、光検知器の所与の３連素子により観測さ
れる対象物表面上の光の当たる位置における光の行イメ
ージのセクションを示している。所与の瞬間に、本発明
の装置は、所与の点または画素i,j195において対象物表
面に欠陥が存在するかどうか、決定する。該装置は、配
列196内の画素i,jに近接する画素における読取りも考慮
しながら、画素i,jにおける欠陥の存在または不在を決
定する。配列196の９つの画素を読み取ることにより得
られた値は、ラッチ185から伝送される画素i,jの読取り
から得られた値と共に、図9Aの９つのラッチから得るこ
とができる。その時、３×３濾波器は、下記式、すなわ
ち Hij＝(Di+1,j+1+Di+1,j-1+Di-1,j+1+Di-1,j-1)x1/16 ＋(Di+1,j+D1-1,j+Di,j+1+Di,j-1)x2/16 ＋(Di,j)x4/16 を用いて、９つのあらゆる読取り値Ｄより値Hijを算定
する。
３×３濾波器による値Hijの計算は、信号を平滑化す
るのに役立つ。ランダムアクセスメモリRAM2、RAM5は、
３×３濾波器よりの読取り値Ｄを同期化する役割を果た
し、その結果、たとえば、下の行にあるが、画素i,jと
同じ欄にある読取り画素ｉ−1,jは、ラッチ188から得ら
れ、また同時に、画素i,jからの読取りはラッチ185から
得られ、そして上の行にあるが、画素i,jと同じ欄にあ
る画素ｉ＋1,jからの読取りは、ラッチ182から得られ
る。
画素平均化装置150は、下記の式、すなわち Bij＝（Hij/16）＋（Bi-1，ｊ）x15/16 に従って、画素i,jのために定周波のバックグランドノ
イズを濾過して、除去する。
３×３濾波器151よりの値Hijと、画素平均化装置150
よりの値Bijとの差は、下記式すなわち 差＝Hij−Bij より、得られる。
上記の差を算出することにより、該装置は、照度の変
動のような、システムのドリフトやシステム内の機能の
緩慢な変化の影響を受けずにすむ。上述のように、信号
処理エレクトロニクスの濾過部装置によって、空間的濾
過がオンラインで可能になる。ラッチ152と153に貯蔵さ
れている事前選択しきい値と比較されるのは、上記の差
の値であり、こうして欠陥の存在または不在が決定され
る。信号処理の後、コンピュータは、画素i,jのために
貯蔵されてあった情報を取出し、近接画素のために貯蔵
されていた情報を参照して、欠陥の大きさと種類を決定
するよう、プログラムされている。バッファ159には、
幾つかの画素のためのデータを貯蔵するため、充分なメ
モリがなければならない。
当特許の申請者は、生産環境における本発明の実効性
を確かめるため、試料を実験室で研究した。実験室にお
ける研究は、限定された数と種類の表面欠陥に対して行
われ、そして少なくとも研究された欠陥については、照
射面が表面構造に垂直なとき、表面構造に非常に軽微な
変化しかもたらしていない欠陥は、検知器要素37を用い
る場合のように、一般的に小さい角度の散乱を通しての
み検知可能であることが、研究によって明らかになっ
た。もっと重大な表面損傷があるが、まだ基本的表面構
造を維持している欠陥は、散乱信号の振幅が増大すると
いう特徴がある。表面構造の全面的な喪失という特徴を
有する欠陥は、あらゆる方向に散乱が生じる傾向があ
り、一方、より重大な表面変形と材料表面のきずを伴う
他の種類の欠陥は、当初の表面構造に垂直な散乱を示
す。この最後の場合は、通常の表面形状に平行で、大き
な角度の散乱を観測することによって、容易に検出でき
る傾向がある。圧延方向に平行な面においても、またこ
れに垂直な面においても、様々な角度における散乱を観
測することによって、様々な欠陥を識別して一般的な等
級と種類に分類することが可能である。
金属圧延工場か得られた製造試料における欠陥は、視
覚では発見するのが困難なものから、非常に困難なもの
まである。本発明は、金属薄板の生産中に見出されるほ
とんど全ての典型的な欠陥の位置決めを行うことができ
る。試験結果によると、散乱角度の特性と信号の振幅
が、欠陥の種類と関連の表面損傷の重大度に関係してい
る。これらの特性に基づき、上述のように空間的濾過を
行った後、ある種の識別はリアルタイムで行うことがで
きる。各種の欠陥はそれぞれ、異なる角度で相対的な強
度の光学的散乱に基づく識別特性を示す。しきい値は、
欠陥を分類して出来るだけ多くの等級に分け、次に薄板
の欠陥のない部分から上記の欠陥を分離するために、設
定されている。しきい値の識別特性が欠陥を指示してい
る場合、関連の全検知器の測定値は、後に分析して、当
該の欠陥をその種類、大きさおよび重大度に従ってさら
に分類するため、保存される。散乱角度に加えて、欠陥
部位の空間的形態は、分類と重大度の情報となる。たと
えば、『圧延横滑り跡』を示す試料の欠陥部位は、オシ
ロスコープに数ミリメートルの長さと幅の信号を表示す
る傾向があり、これは当該の欠陥の寸法を表している。
１ミリメートル以下の寸法の『窪み』欠陥と『圧延横滑
り跡』の欠陥の比較により、該装置は、（ウェッブ移動
の方向における）欠陥の長さと（ウェッブ移動の方向を
横切る）欠陥の寸法に基づいて、識別する性能があるこ
とが示されている。
上述の識別・分類技術は、信号分析において平行処理
を利用する、リアルタイムの信号処理に従うものであ
る。データロギングコンピュータは、第２の優先作業と
して（第１の優先作業は、欠陥データをログすることで
あ）、疑似リアルタイムでさらに追加識別と分類を行う
ことができる。すなわち、欠陥の頻度が高すぎることが
ない場合、データロギングコンピュータは、欠陥のログ
する合間に追加分類算法を行うことができる。この最後
の分類はある種の場合、圧延作業が完了した後、圧延金
属薄板のコイルが移動されている間に、完了しなければ
ならないこともある。この追加分類が実施される場合、
これに要する時間は、最大でも数分を超えることはな
い。この種の分類の例には、欠陥の種類の寸法特性を定
めるために、隣接する検知素子を検査すること、様々な
検知器よりの散乱輝度率を算定すること、および欠陥生
成の仕組みと位置を定めるため、欠陥の発生時期を計算
することが含まれる。
本発明は、上述のように幾つかの選択された実施形態
において、開示されたが、添付の請求の範囲に示されて
いる本発明の精神と範囲より逸脱しない限り、多くの修
正、追加および削除があり得ることは、当該技術に熟達
している専門家にとって、明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァーバー、カール、エム. アメリカ合衆国 30307 ジョージア州 アトランタ ラルウォーター ロード 739 (56)参考文献 特開 昭53−56272（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−86680（ＪＰ，Ａ)

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】当該装置に対し移動方向に移動する対象物
    の表面を検査する装置であって、該装置は、 総体的に移動方向を横切るように、対象物表面上に当る
    一条の光線を発生させる光源手段を具備し、該光線は、
    総体的に対象物表面から立ちあがっている照射光面をな
    すある入射角で前記対象物の表面に当り、 また、総体的に対象物表面から立ち上がっている第１の
    検出面上にある第１の経路に沿って、対象物表面によっ
    て上記の光線から散乱させられた光を検出する第１の光
    検知器手段と、 総体的に対象物表面から立ち上がっている第２の検出面
    上にある第２の経路に沿って、対象物表面によって上記
    の光線から散乱させられた光を検出する第２の光検知器
    手段を有し、さらに、上記装置には少なくとも２つの検
    知ヘッドモジュールからなるモジュール式検知ヘッドア
    ッセンブリを具備し、かつ、前記各検知ヘッドモジュー
    ルには、複数の検知部が含まれている、対象物の表面を
    検査する装置。
  2. 【請求項２】前記第２の検出面にある第３の経路に沿っ
    て、対象物面により前記の光線から散乱させられた光を
    検出する第３の光検出手段を有する請求項１記載の装
    置。
  3. 【請求項３】前記第１の検出面にある前記第１の経路
    は、対象物表面に対し15度〜60度、あるいは、75度〜85
    度傾斜しており、 前記第２の検出面上の前記第２の経路は、対象物表面に
    対し15度〜60度傾斜している請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】第１と第３の光検知器手段は、前記照射面
    を挟んで相対向する側面に位置し、かつ、１つの共通点
    に向いており、 前記照射面は、総体的に対象物の表面に垂直で、かつ、
    移動方向に直角である請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】前記第１の検出面は一般的に移動方向を横
    切っており、かつ、前記第２の検出面は一般的に移動方
    向に並行しており、 前記第１の検出面は、対象物の表面に垂直であり、か
    つ、移動方向に対し法線から15度以内の傾斜角を有する
    請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】前記第２の検出面は対象物の表面に垂直で
    あり、かつ、移動方向に対し一般的に並行である請求項
    １記載の装置。
  7. 【請求項７】検査対象物は圧延金属薄板であり、かつ、
    前記第１の光検知器手段は、金属薄板の表面に当る光線
    によって作られたパターンで「回折」された光幕の片側
    に配置されている請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】前記光源手段は、少なくとも１つの半導体
    レーザを備えているか、あるいは、延長された光線を生
    成するため、互いに隣接して配置されている少なくとも
    ２つの発光ダイオードを備えており、 また、前記延長された光線は、ほぼ完全に対象物の表面
    全体に亙って横断的に照射する請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】さらに、光発生手段と、該光発生手段から
    放射される光を１本の光線に収束させるレンズ手段とを
    具備しており、 前記収束手段は、互いに垂直に向き合わされ、かつ、前
    記光発生手段と対象物表面との間に配置された第１と第
    ２の円筒型レンズ手段からなる請求項１記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記第１と第２の光検知器手段が、それ
    ぞれ、第１と第２の経路に沿って散乱された光を補集す
    るための光導波管手段を具備し、 さらに、散乱光を補集するため、対象物に最も近い前記
    光導波管手段の一方の端に隣接して取付られているレン
    ズ手段と、 検知器増幅器と可変増幅手段を具備している請求項１記
    載の装置。
  11. 【請求項１１】前記光源手段が、前記検知部のそれぞれ
    に、取り付けられている、１つの発光ダイオードを有
    し、 前記第１と第２の光検知器手段が、それぞれ、前記各検
    知部に少なくとも２つの光検知器を有する請求項１記載
    の装置。
  12. 【請求項１２】少なくとも数個の前記光源手段と、前記
    第１の光検知器手段および前記第２の光検知器手段とを
    収納するハウジングを有し、 該ハウジングには、対象物に近接する位置に１つの開口
    部があり、 圧力をかけて空気を前記ハウジングの内部域に導入する
    手段を具備し、 前記ハウジングは内側面を有し、該内側面は、光の反射
    を最小限にするため、黒くされている請求項１記載の装
    置。
  13. 【請求項１３】当該装置に対し、移動方向に移動する対
    象物の表面を検査する装置であって、該装置は、 総体的に移動方向を横切るように、対象物表面上に当る
    一条の光線を発生させる光源手段を具備し、該光線は、
    総体的に対象物表面から立ち上がっている照射光面をな
    す任意の入射角で前記対象物の表面に当り、さらに、該
    装置は、 総体的に対象物表面から立ち上がっている第１検出面上
    の第１の経路に沿って、対象物表面により前記の光線か
    ら散乱させられた光を検出する第１の光検出手段と、 総体的に対象物表面から立ち上がっている第２の検出面
    上の第２の経路に沿って、対象物表面により前記光線か
    ら散乱させられた光を検出するための第２の光検知器手
    段を有し、 前記第１と第２の光検知器手段は、それぞれ、エレクト
    ロニクス信号を生成する複数の検知器と、これらの検知
    器に散乱光を伝送する光ファイバー手段を具備し、 また、前記信号を多重送信する、前記検知器に連結され
    ているマルチプレックサを有する、対象物の表面を検査
    する装置。
  14. 【請求項１４】前記発光ダイオードからの光の輝度を平
    均化するため、前記発光ダイオードの出力を制御するエ
    レクトロニックス手段を有し、 前記発光ダイオードの出力を制御する前記エレクトロニ
    ックス手段は、出力を監視し、かつ、フィードバック制
    御ループにより出力を制御する請求項８記載の装置。
  15. 【請求項１５】欠陥の存在を検出するため、予め設定さ
    れているしきい値と前記信号を比較する手段と、検出さ
    れた欠陥の種類を分類するため、既知欠陥の種類毎に予
    め設定された、特性信号と検出された欠陥の信号とを比
    較する手段を備えている請求項13記載の装置。
  16. 【請求項１６】対象物の表面を検査する装置であって、 光源を生成する手段と、 対象物の表面に１本の光線を投射するため、前記光源を
    対象物の表面に照射する手段と、 総体的に対象物表面から立ち上がっている第１の検出面
    上にある、対象物面により前記光線から散乱させられた
    光を検出する第１の手段と、 総体的に対象物表面から立ち上がっている第２の検出面
    上にある、対象物面により前記光線から散乱させられた
    光を検出する第２の手段と、 前記第１と第２の光検出手段によって検出されたそれぞ
    れの散乱光を第１と第２の電気信号に変換する手段と、 第１と第２の電気信号のノイズを除去する濾過手段と、 第１と第２の電気信号を多重する手段と、 対象物表面における、欠陥の存在を検出する、第１と第
    ２の電気信号を処理する手段とを備えている対象物の表
    面を検査する装置。
  17. 【請求項１７】検出された欠陥を分類するため、予め設
    定された欠陥特性と第１と第２の信号とを比較する手段
    を有し、 前記信号を処理する手段が、予め設定されたしきい値と
    前記電気信号とを比較する手段を有する請求項16記載の
    装置。
  18. 【請求項１８】前記第２の検出面上において散乱光を検
    出する第２の手段が、第２の検出面において第１の経路
    に沿って散乱光を検出する手段を有し、かつ、前記第１
    の経路は、対象物表面に垂直な面に対し15度〜60度の角
    度で傾斜しており、 また、対象物表面に垂直な面に対し５度〜15度の角度で
    傾斜している第２の経路に沿って、第２の検出面上の散
    乱光を検出する第３の手段を有する請求項16記載の装
    置。
  19. 【請求項１９】検査対象物が伸長されている結晶粒構造
    を有する圧延金属板製品であり、第１の検出面上におい
    て散乱光を検出する前記第１の手段が、圧延金属板製品
    の伸長結晶構造による光の「回折」により作られたパタ
    ーンの光幕の外側に配置された光検知器を有する請求項
    16記載の装置。
  20. 【請求項２０】対象物の表面により光線から散乱された
    光を検出する、第１と第２の検出面の、いずれか一方に
    設けられた第３の手段を有する請求項16記載の装置。
  21. 【請求項２１】以下の各段階すなわち、 光源を生成するする段階と、 対象物の表面に１本の光線を投射するため、光源を対象
    物の表面に照射する段階と、 一般的に対象物表面から立ち上がっている第１の検出面
    上にある、前記光線から対象物面で散乱させられた光を
    検出する段階と、 一般的に対象物表面から立ち上がっている第２の検出面
    上にある、前記光線から対象物面で散乱させられた光を
    検出する段階と、 前記第１と第２の光検出手段によって検出された散乱光
    をそれぞれ、第１と第２の電気信号に変換する段階と、 前記第１と第２の電気信号からノイズを除去する濾過段
    階と 第１と第２の電気信号を多重する段階と、 対象物の表面における、欠陥の存在を検出するため、第
    １と第２の電気信号を処理する段階とからなる対象物の
    表面を検査する方法。
  22. 【請求項２２】検出された欠陥の種類を分類するため、
    予め設定された欠陥特性と前記第１と第２の電気信号を
    比較する段階を有し、 信号を処理する段階が、予め設定されたしき値と信号を
    比較する段階を含む請求項21記載の方法。
  23. 【請求項２３】第２の検出面において、散乱光を検出す
    る段階が、第２の検出面上の第１の経路に沿って散乱光
    を検出することを含み、かつ、第１の経路は対象物の表
    面に垂直な面に対し15度〜60度の角度で傾斜しており、
    また、対象物表面に垂直な面に対し５度〜15度の角度で
    傾斜している第２の経路に沿って第２の検出面における
    散乱光を検出し、かつ、第２の検出面において第２の経
    路に沿って検出された散乱光を第３の電気信号に変換す
    る段階を含む請求項21記載の方法。
  24. 【請求項２４】検査対象物は、伸長されている結晶粒構
    造を有する圧延金属板製品であり、また、第１の検出面
    において散乱光を検出する段階が、圧延金属板製品の伸
    長結晶粒構造による光の「回折」により作られたパター
    ンの光幕の外側に光検知器を配置する段階を含む請求請
    求項21記載の方法。
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