JP2698696B2 - 表面疵検査方法 - Google Patents
表面疵検査方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、帯状体、シート状物体等の被検査体の表面
疵を高精度に検出することができる表面疵検査方法に関
する。
疵を高精度に検出することができる表面疵検査方法に関
する。
近年、鋼板、コーティング鋼板等の帯状体について
は、製品の品質向上のために一段と精度の高い表面疵検
査が要求されている。 例えば、コーティング鋼板は、年々鋼板の板厚が薄く
なり、それに伴って表面を被覆する絶縁被膜も非常に薄
くなってきている。このように、絶縁被膜等の被膜が薄
くなるに従い、コーティング鋼板の製造が難しくなり、
それと同時に被膜に厚さむら等に起因する模様状欠陥、
変色欠陥等の検出の困難な表面疵が発生し易くなる傾向
にある。それゆえ、コーティング鋼板については、精度
の高い表面疵の検査技術が要望されている。 ところで、従来用いられている表面疵検査装置として
は、例えば、第９図に示すレーザ反射型装置や、第10図
に示すレーザ回折型装置が知られている。 第９図の装置は、光源としてのレーザ発振器10と、該
発振器10から発振されるレーザ光をスポット状にする光
学レンズ12と、スポット状に形成されたレーザ光を鋼板
Ｓの幅方向に走査するための回転ミラー14と、該鋼板Ｓ
の表面で反射されたレーザ光を検出するためのシリコン
（Si）セル等からなる乱反射用受光器16A及び正反射用
受光器16Bとを備えている。この装置では、矢印方向に
走行する鋼板Ｓの表面に走査されたレーザ光の反射光
を、上記乱反射用及び正反射用の受光器16A及び16Bで検
出し、それぞれの検出信号をアンプ18A及び18Bを介して
アナログ演算器20に入力し、所定の演算を行うことによ
り、上記鋼板Ｓの表面疵の検出を行っている。 又、第10図の装置は、光の回折現象を利用して表面疵
の検出を行うものであり、光源としてのレーザ発振器10
と、該発振器10から発振されるレーザ光をスポット状に
するコリメータ12Aと、そのスポット状の光束を鋼板Ｓ
の幅方向に走査する回転ミラー14と、該鋼板表面で反射
されたレーザ光を集光させるための対物レンズ（フレネ
ルレンズ）22と、該レンズ22で一点に集光された後、空
間フィルタ24を通して入射されるレーザ光を検出する光
電子増倍管（ホトマルチプライア）26とを備えている。
この装置では、矢印方向に走行する鋼板Ｓの表面で反射
され、対物レンズ22及び空間フィルタ24を経て入射され
る反射光を上記光電子増倍管26で検出し、その検出信号
に基づいて図示しない演算装置で演算することにより、
表面疵の検出を行っている。 なお、上記空間フィルタ24は、反射光である回折パタ
ーン光線から表面疵特有の回折パターンを抽出する機能
を有する、いわゆるマスクである。 上述した２つの表面疵検査方法は、何れも光源がレー
ザ発振器10であるため、使用している光は単一波長であ
り、又受光部も単色光の強度を検出する機能を備えたも
のである。 又、光源として白色光を用いた装置もあるが、これら
は光検出器が単に反射光の強度の変化しか出力できない
単一情報をベースとしたものであり、基本的機能は前記
第９図又は第10図の装置と実質的に同一である。
は、製品の品質向上のために一段と精度の高い表面疵検
査が要求されている。 例えば、コーティング鋼板は、年々鋼板の板厚が薄く
なり、それに伴って表面を被覆する絶縁被膜も非常に薄
くなってきている。このように、絶縁被膜等の被膜が薄
くなるに従い、コーティング鋼板の製造が難しくなり、
それと同時に被膜に厚さむら等に起因する模様状欠陥、
変色欠陥等の検出の困難な表面疵が発生し易くなる傾向
にある。それゆえ、コーティング鋼板については、精度
の高い表面疵の検査技術が要望されている。 ところで、従来用いられている表面疵検査装置として
は、例えば、第９図に示すレーザ反射型装置や、第10図
に示すレーザ回折型装置が知られている。 第９図の装置は、光源としてのレーザ発振器10と、該
発振器10から発振されるレーザ光をスポット状にする光
学レンズ12と、スポット状に形成されたレーザ光を鋼板
Ｓの幅方向に走査するための回転ミラー14と、該鋼板Ｓ
の表面で反射されたレーザ光を検出するためのシリコン
（Si）セル等からなる乱反射用受光器16A及び正反射用
受光器16Bとを備えている。この装置では、矢印方向に
走行する鋼板Ｓの表面に走査されたレーザ光の反射光
を、上記乱反射用及び正反射用の受光器16A及び16Bで検
出し、それぞれの検出信号をアンプ18A及び18Bを介して
アナログ演算器20に入力し、所定の演算を行うことによ
り、上記鋼板Ｓの表面疵の検出を行っている。 又、第10図の装置は、光の回折現象を利用して表面疵
の検出を行うものであり、光源としてのレーザ発振器10
と、該発振器10から発振されるレーザ光をスポット状に
するコリメータ12Aと、そのスポット状の光束を鋼板Ｓ
の幅方向に走査する回転ミラー14と、該鋼板表面で反射
されたレーザ光を集光させるための対物レンズ（フレネ
ルレンズ）22と、該レンズ22で一点に集光された後、空
間フィルタ24を通して入射されるレーザ光を検出する光
電子増倍管（ホトマルチプライア）26とを備えている。
この装置では、矢印方向に走行する鋼板Ｓの表面で反射
され、対物レンズ22及び空間フィルタ24を経て入射され
る反射光を上記光電子増倍管26で検出し、その検出信号
に基づいて図示しない演算装置で演算することにより、
表面疵の検出を行っている。 なお、上記空間フィルタ24は、反射光である回折パタ
ーン光線から表面疵特有の回折パターンを抽出する機能
を有する、いわゆるマスクである。 上述した２つの表面疵検査方法は、何れも光源がレー
ザ発振器10であるため、使用している光は単一波長であ
り、又受光部も単色光の強度を検出する機能を備えたも
のである。 又、光源として白色光を用いた装置もあるが、これら
は光検出器が単に反射光の強度の変化しか出力できない
単一情報をベースとしたものであり、基本的機能は前記
第９図又は第10図の装置と実質的に同一である。
しかしながら、前述したような単色又は単一情報をベ
ースとした反射光の強度の変化に基づいて表面疵の検出
を行う場合には、被検査体の表面に発生した模様欠陥、
例えばコーティング鋼板であれば絶縁被膜の不良に起因
する微妙な模様欠陥や変色欠陥等の色を伴う表面疵を検
出することが困難であるという問題があった。これを具
体的に示したのが第11図である。 第11図は、前記第10図に示した装置に相当するレーザ
回折形の表面疵検査装置で、レーザ光を鋼板Ｓの幅方向
に走査した際に、該鋼板Ｓの表面で反射された光を受光
した光電子増倍管26の出力電圧の走査波形（上）と、そ
の微分波形（下）とを示す線図である。上記鋼板Ｓに
は、上記走査波形の左端部に相当する位置に変色が発生
しているのであるが、該走査波形からはその変色欠陥を
明確に検出することができないことが判る。 本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもの
で、従来肉眼によらなければ精度良く検出することがで
きなかった、被検査体の表面に発生した模様欠陥や変色
欠陥等の表面疵を高精度で検出することを可能とする表
面疵検査方法を提供することを第１の課題とする。 又、本発明は、上記模様欠陥等の表面疵と同時に、斑
点等の微小欠陥、ヘゲ、スリ疵等の通常欠陥をも高精度
で検出することを可能とする表面疵検査方法を提供する
ことを第２の課題とする。
ースとした反射光の強度の変化に基づいて表面疵の検出
を行う場合には、被検査体の表面に発生した模様欠陥、
例えばコーティング鋼板であれば絶縁被膜の不良に起因
する微妙な模様欠陥や変色欠陥等の色を伴う表面疵を検
出することが困難であるという問題があった。これを具
体的に示したのが第11図である。 第11図は、前記第10図に示した装置に相当するレーザ
回折形の表面疵検査装置で、レーザ光を鋼板Ｓの幅方向
に走査した際に、該鋼板Ｓの表面で反射された光を受光
した光電子増倍管26の出力電圧の走査波形（上）と、そ
の微分波形（下）とを示す線図である。上記鋼板Ｓに
は、上記走査波形の左端部に相当する位置に変色が発生
しているのであるが、該走査波形からはその変色欠陥を
明確に検出することができないことが判る。 本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもの
で、従来肉眼によらなければ精度良く検出することがで
きなかった、被検査体の表面に発生した模様欠陥や変色
欠陥等の表面疵を高精度で検出することを可能とする表
面疵検査方法を提供することを第１の課題とする。 又、本発明は、上記模様欠陥等の表面疵と同時に、斑
点等の微小欠陥、ヘゲ、スリ疵等の通常欠陥をも高精度
で検出することを可能とする表面疵検査方法を提供する
ことを第２の課題とする。
本出願に係る第１発明は、被検査体の表面からの反射
光を、複数のそれぞれ異なる波長域毎に感応するカラー
センサで受光し、該センサからの各波長域の出力信号に
基づいて該被検査体の表面疵を検出する表面疵検査方法
であって、前記カラーセンサにより表面疵を検出する
際、前記被検査体の表面を、該表面に近接設置され、且
つ、該表面に対する集光性を与えるための反射板が近傍
に配設された白色の棒状光源で照射すると共に、前記カ
ラーセンサとして、前記被検査体の表面上において、光
軸が交差する反射位置と、前記棒状光源による最大照度
の照射位置との間にオフセットをもたせて配設された一
次元カラーCCDカメラを使用することにより、前記第１
の課題を達成したものである。 又、第２発明は、被検査体の表面からの反射光を、複
数のそれぞれ異なる波長域毎に感応するカラーセンサで
受光し、該センサからの各波長域の出力信号に基づいて
該被検査体の表面疵を検出すると共に、前記被検査体の
表面からの反射光の強度に基づいて該表面状の通常欠陥
を検出する表面疵検査方法であって、前記カラーセンサ
により表面疵を検出する際、前記被検査体の表面を、該
表面に近接設置され、且つ、該表面に対する集光性を与
えるための反射板が近傍に配設された白色の棒状光源で
照射すると共に、前記カラーセンサとして、前記被検査
体の表面上において、光軸が交差する反射位置と、前記
棒状光源による最大照度の照射位置との間にオフセット
をもたせて配設された一次元カラーCCDカメラを使用す
ることにより、前記第２の課題を達成したものである。
光を、複数のそれぞれ異なる波長域毎に感応するカラー
センサで受光し、該センサからの各波長域の出力信号に
基づいて該被検査体の表面疵を検出する表面疵検査方法
であって、前記カラーセンサにより表面疵を検出する
際、前記被検査体の表面を、該表面に近接設置され、且
つ、該表面に対する集光性を与えるための反射板が近傍
に配設された白色の棒状光源で照射すると共に、前記カ
ラーセンサとして、前記被検査体の表面上において、光
軸が交差する反射位置と、前記棒状光源による最大照度
の照射位置との間にオフセットをもたせて配設された一
次元カラーCCDカメラを使用することにより、前記第１
の課題を達成したものである。 又、第２発明は、被検査体の表面からの反射光を、複
数のそれぞれ異なる波長域毎に感応するカラーセンサで
受光し、該センサからの各波長域の出力信号に基づいて
該被検査体の表面疵を検出すると共に、前記被検査体の
表面からの反射光の強度に基づいて該表面状の通常欠陥
を検出する表面疵検査方法であって、前記カラーセンサ
により表面疵を検出する際、前記被検査体の表面を、該
表面に近接設置され、且つ、該表面に対する集光性を与
えるための反射板が近傍に配設された白色の棒状光源で
照射すると共に、前記カラーセンサとして、前記被検査
体の表面上において、光軸が交差する反射位置と、前記
棒状光源による最大照度の照射位置との間にオフセット
をもたせて配設された一次元カラーCCDカメラを使用す
ることにより、前記第２の課題を達成したものである。
第１発明においては、被検査体の表面における反射光
をカラーセンサである一次元カラーCCDカメラで受光
し、その出力信号に基づいて表面疵の検出を行うため、
該表面疵の検出に２以上の異なる波長域の光からなる色
情報を利用することが可能となる。その結果、単一情報
ベースの光情報では検出が困難な前記模様、変色等の表
面疵を高精度に検出することが可能となる。 又、検出する際、被検査体の表面を、集光性を付与す
る反射板が近傍に配設された白色の棒状光源で照射する
と共に、上記一次元カラーCCDカメラを、上記表面にお
いて、該カメラの光軸が交差する反射位置と、上記棒状
光源による最大照度の位置との間にオフセットをもたせ
て配設するようにしたので、該カメラへの入射光量を適
切に調整することが可能となり、その結果微妙な模様欠
陥、変色欠陥等の表面欠陥（疵）を制度良く検出するこ
とが可能となる。 第１図は、カラーセンサとしてカラーCCDカメラを用
い、変色が発生しているコーティング鋼板の表面を走査
した際に検出された、赤色（Ｒ）受光素子及び緑色
（Ｇ）受光素子それぞれの出力電圧の走査波形を示す線
図である。図中（生）は特定の走査波形を、（AVE）は
複数回の走査を行ってその平均をとった走査波形をそれ
ぞれ示している。この図より、従来（第11図）は検出で
きなかった変色欠陥が明瞭に検出されることが判る。 又、第２図は、同様に上記カラーCCDカメラで模様欠
陥が発生しているコーティング鋼板を走査した場合の走
査波形を示しており、この図から、模様欠陥が明瞭に検
出されることが判る。 又、第２発明においては、前記第１発明と同様に模様
等の表面疵を高精度に検出すると共に、被検査体の表面
に、例えばレーザ光を照射し、その反射光の強度情報を
利用することにより、微小欠陥等の通常欠陥を制度良く
検出することが可能となる。
をカラーセンサである一次元カラーCCDカメラで受光
し、その出力信号に基づいて表面疵の検出を行うため、
該表面疵の検出に２以上の異なる波長域の光からなる色
情報を利用することが可能となる。その結果、単一情報
ベースの光情報では検出が困難な前記模様、変色等の表
面疵を高精度に検出することが可能となる。 又、検出する際、被検査体の表面を、集光性を付与す
る反射板が近傍に配設された白色の棒状光源で照射する
と共に、上記一次元カラーCCDカメラを、上記表面にお
いて、該カメラの光軸が交差する反射位置と、上記棒状
光源による最大照度の位置との間にオフセットをもたせ
て配設するようにしたので、該カメラへの入射光量を適
切に調整することが可能となり、その結果微妙な模様欠
陥、変色欠陥等の表面欠陥（疵）を制度良く検出するこ
とが可能となる。 第１図は、カラーセンサとしてカラーCCDカメラを用
い、変色が発生しているコーティング鋼板の表面を走査
した際に検出された、赤色（Ｒ）受光素子及び緑色
（Ｇ）受光素子それぞれの出力電圧の走査波形を示す線
図である。図中（生）は特定の走査波形を、（AVE）は
複数回の走査を行ってその平均をとった走査波形をそれ
ぞれ示している。この図より、従来（第11図）は検出で
きなかった変色欠陥が明瞭に検出されることが判る。 又、第２図は、同様に上記カラーCCDカメラで模様欠
陥が発生しているコーティング鋼板を走査した場合の走
査波形を示しており、この図から、模様欠陥が明瞭に検
出されることが判る。 又、第２発明においては、前記第１発明と同様に模様
等の表面疵を高精度に検出すると共に、被検査体の表面
に、例えばレーザ光を照射し、その反射光の強度情報を
利用することにより、微小欠陥等の通常欠陥を制度良く
検出することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明
する。 第３図は、第１発明による第１実施例の作用を説明す
るためのブロック線図、第４図は本実施例に適用される
カラーセンサ形表面疵検査装置を示す概略構成図であ
る。 上記検査装置は、光学系として、コーティング鋼板
（帯状体）Ｓに近接した棒状光源である蛍光灯30と、該
コーティング鋼板Ｓの表面からの反射光を受光する一次
元のカラーCCDカメラ32とを備えている。又、上記検査
装置は、上記CCDカメラ32を駆動制御するための制御回
路34と、該制御回路34を介して入力される上記CCDカメ
ラ32の出力信号に対して所定の処理を行う信号処理回路
36と、該信号処理回路36からの処理信号を編集し、色毎
に欠陥を判別する等の処理を行う編集処理装置（コンピ
ュータ）38とを備えている。そして、上記編集処理装置
38からは、編集処理信号が従来型の表面疵検査装置40に
入力され、表面疵の総合判定が行われるようになされて
いる。 上記検査装置において、棒状光源である蛍光灯30は、
演色AAAクラスの自然光に近い分光分布を持つ昼白色蛍
光灯で、出力100W、点灯周波数30KHzである。なお、上
記蛍光灯としては、自然光に近く、高周波点灯又は直流
点灯であることが好ましい。又、カラーCCDカメラ32と
組合せるため、可視光域のパワースペクトルができるだ
け自然光に近く均一であることが好ましい。 又、前記一次元のカラーCCDカメラ32は、フィルタで
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の色検出を可能
とした一次元リニアアレイセンサであり、Ｒ、Ｇ及びＢ
それぞれ864ビットで形成されたカラーセンサと、焦点
距離35mmのレンズとを備えている。このカラーCCDカメ
ラ32の分光特性は、第５図に示すように、人間の視感度
特性に近いものである。本実施例では、上記カラーCCD
カメラ32を、2MHzの速度で走査した。 上記検査装置の光学系について更に詳述する。 前記蛍光灯30と前記カラーCCDカメラ32とは、第６図
に示す位置関係で配置した。即ち、コーティング鋼板Ｓ
の表面から上記CCDカメラ32の受光面までの距離L1を110
0mm、蛍光灯30の中心から最大照度の照射面（点）まで
の距離L2を110mm、CCDカメラ32のレンズ中心を通る光軸
上を入射する垂直反射光（θ１＝90゜）の反射位置と上
記最大照度の照射面（位置）までの距離であるオフセッ
トΔＬを37mm、上記蛍光灯30の中心から上記最大照度の
照射面への照射軸と鋼板Ｓに対する垂線との為すθ２を
20゜とした。 なお、上記蛍光灯30の近傍には、鋼板Ｓの表面に対す
る集光性を与えるために反射板30Aが配設されている。
又、上記距離L1は、疵に対する1bit当りに必要な分解能
から計算し、距離L2は必要な照度を実験的に求めて決定
し、オフセットΔＬも実験的に最適値を求めた。又、角
度θ１はパスライン変動の影響の最も少ない角度とし、
角度θ２は疵のS/N比が最大となるよう調整した。 上記のように、蛍光灯30の配置に上記オフセットΔＬ
をもたせることにより、CCDカメラへ入射光量を減らす
ことができる。この入射光量を適切に調整することによ
り、入射光量が大き過ぎて色情報が飛散することを防止
でき、その結果微妙な表面欠陥を精度良く検出すること
が可能となった。 次に、本実施例の作用を、第３図に従って説明する。 まず、矢印方向に走行するコーティング鋼板Ｓで反射
され、カラーCCDカメラ32に入射された反射光は、Ｒ、
Ｇ、Ｂの各受光素子で電気信号に変換され、Ｒ、Ｇ、Ｂ
それぞれに対応する電気信号毎に以下のような処理が並
列に行われる。但し、便宜上、以下の説明ではＲ信号の
場合を代表させて説明する。 Ｒ素子の出力である生信号は、ステップ100でＲ標準
との間で差動処理が行われ、その差信号がステップ102
の２値化処理へ出力される。即ち、第７図（Ａ）に示す
Ｒ素子からの生信号から、無欠陥試料を用いた場合の出
力信号に相当する同図（Ｂ）のＲ標準信号を差し引いて
同図（Ｃ）の差信号を求め、その差信号をステップ102
へ出力する。 上記差動処理には、以下の大きな特長がある。即ち、
Ｒ標準信号は、蛍光灯30の幅方向のパワースペクトルの
差、レンズ収差等をも含めたシステム上の総合レベル信
号をメモリーすることにより作成される。そして、Ｒ標
準信号と生信号との差動処理を行うことによりコーティ
ング面からの反射光を受光した際の信号の変化分を、信
号幅、カラーレベル、階調を正確に引出すことができ、
その結果、次のステップ102の２値化処理を確実に行う
ことが可能となる。 従って、従来、一般的に用いられている微分処理やフ
ィルタ処理では不可能であった、微少な表面変化をも高
いS/N比で検出することが可能となる。 上記ステップ102では、第７図（Ｃ）に示した差信号
の各ピークについて、それぞれr1〜r6の２値化レベルを
設定し、これら各ピークについて２値化を行う。 上記２値化処理の結果は、上記レベルr1〜r6に対応す
る±３レベルについて、各レベル毎にレジスタに入力さ
れ、保存される（ステップ104）。 上記レジスタから２値化信号を引き出し、該信号と、
Ｈ（長さ）、Ｗ（幅）、Ｄ（濃度）、Ｓ（面積）などの
表面疵の特徴パラメータとを用いてパラメータ演算を行
い（ステップ106）、その演算結果を表面疵情報として
外部へ出力する（ステップ108）。なお、上記ステップ1
02〜ステップ108のそれぞれには、溶接点検出器（WPD）
から溶接点検出信号が、パルスジェネレータ（PLG）か
らは走行距離信号が出力され、表面疵の検出位置が溶接
点位置からの距離として算出されるようになされてい
る。 上述した演算処理を、Ｇ、Ｂの各色信号についても実
行し、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色について表面疵情報を作成し、
各色毎の表面疵情報やこれらを組合せて得られる情報か
ら表面疵の検出を行う。このように表面疵の検出を、
Ｒ、Ｇ、Ｂの色情報に基づいて行うことができるため、
単色をベースとした場合には検出が困難な、模様、変色
等の微妙な表面疵を精度良く検出することが可能とな
る。 下記第１表は、本実施例の方法をコーティング鋼板に
実際に適用した結果を、従来のレーザ形検査装置を適用
した結果と共に示したものである。表中、分母は対象疵
数、分子は検出疵数である。 上記第１表より、従来検出が難しかった模様、変色系
統の疵の検出率が向上していることが判る。 なお、本実施例では、カラーセンサとして一次元カラ
ーCCDカメラを用いることにより、前述の如く棒状光
源、即ち蛍光灯30を光源として用いることが可能とな
り、且つ光源の均一化を計ることができた。 又、同様に、一次元センサを使うことにより被検査体
の移動に伴って連続した二次元画像を得ることが可能と
なった。その結果、二次元センサで必要とされる高価な
画像処理装置が不要となり、装置の簡素化を図ることが
できた。即ち、二次元のカラーセンサ、例えば二次元の
カラーCCDカメラを用いて平面画像を画像メモリに取込
み、汎用の画像処理装置により特徴抽出を行うこともで
きる。しかし、例えば、1.5m×1.5mの大きな面積に均一
な照明を得ることは極めて困難であり、又汎用の画像処
理装置ではリアルタイム処理能力がないため、多数の処
理装置が必要になり、その結果、高価なシステムになっ
てしまう等の不都合がある。 又、本実施例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの色情報を用いること
により、コーティング鋼板の表面の測色を行うこともで
きる。 第８図は、第２発明による第２実施例に適用される表
面疵検査装置を示す概略構成図である。 上記検査装置は、図中左側に配されたカラーセンサ形
表面疵検査装置50と、右側に配されたレーザ回折形表面
疵検査装置52とを備え、検査システムとして一体的に形
成されている。これら両検査装置50、52による処理結果
はデータ処理・編集処理装置54に入力され、表面疵の判
定が行われるようになされている。 上記カラーセンサ形表面疵検査装置50は、前記第１実
施例に適用されたものと実質的に同一であり、二点鎖線
で囲んだ部分56は、前記第４図に示した蛍光灯30、一次
元カラーCCDカメラ32及び制御回路34に対応している。
そして、この制御回路34からの出力信号は、信号処理装
置36Aに入力され、該処理装置36Aの出力信号は前記編集
処理装置54へ入力されるようになされている。 又、前記レーザ回折形表面疵検査装置52は、二点鎖線
で囲んだ部分58が、前記第10図に示した装置と実質的に
同一のものに相当しており、該装置に含まれる光電子増
倍管26の出力信号が、制御装置60を介して前記編集処理
装置54へ入力されるようになされている。 上述した構成からなる検査装置を、第８図に示すよう
に、コイル巻取を行う最終ラインに設置し、コイルＣに
巻取る直前に位置するコーティング鋼板Ｓの表面疵検査
を行った。 測定は、幅800〜1300mmのコーティング鋼板を、200mp
mの速度で走行して行った。又、カラーセンサ型検査装
置50の操作条件は前記第１実施例と同一であり、レーザ
回折形検査装置52は、光源として2mWのHe−Neレーザを
使用した。 その結果、カラーセンサ形検査装置50では、従来検出
が難しかった模様、変色等の欠陥を高精度で検出でき、
又、レーザ回折形検査装置52では、斑点等の微小欠陥、
ヘゲ、スリ疵等の通常欠陥を高精度で検出できることか
ら、広い範囲の疵種についてその検出を精度良く行うこ
とができた。 以上、本発明について具体的に説明したが、本発明の
表面疵検査方法は、前記実施例に示したものに限定され
るものでないことはいうまでもない。 例えば、カラーセンサとしては、実施例で示したＲ、
Ｇ、Ｂの３色に感応する一次元カラーCCDカメラに限ら
れるものでなく、少なくとも異なる２波長域以上の光に
それぞれ感応することができるものであれば特に制限さ
れない（但し、白色光に感応するものは除く）。なお、
ここでいう波長域には一定の広がりを有する場合は勿
論、単一波長の光をも含む。 更に、光源としては、蛍光灯に限らず、キセノンラン
プ等であってもよい。
する。 第３図は、第１発明による第１実施例の作用を説明す
るためのブロック線図、第４図は本実施例に適用される
カラーセンサ形表面疵検査装置を示す概略構成図であ
る。 上記検査装置は、光学系として、コーティング鋼板
（帯状体）Ｓに近接した棒状光源である蛍光灯30と、該
コーティング鋼板Ｓの表面からの反射光を受光する一次
元のカラーCCDカメラ32とを備えている。又、上記検査
装置は、上記CCDカメラ32を駆動制御するための制御回
路34と、該制御回路34を介して入力される上記CCDカメ
ラ32の出力信号に対して所定の処理を行う信号処理回路
36と、該信号処理回路36からの処理信号を編集し、色毎
に欠陥を判別する等の処理を行う編集処理装置（コンピ
ュータ）38とを備えている。そして、上記編集処理装置
38からは、編集処理信号が従来型の表面疵検査装置40に
入力され、表面疵の総合判定が行われるようになされて
いる。 上記検査装置において、棒状光源である蛍光灯30は、
演色AAAクラスの自然光に近い分光分布を持つ昼白色蛍
光灯で、出力100W、点灯周波数30KHzである。なお、上
記蛍光灯としては、自然光に近く、高周波点灯又は直流
点灯であることが好ましい。又、カラーCCDカメラ32と
組合せるため、可視光域のパワースペクトルができるだ
け自然光に近く均一であることが好ましい。 又、前記一次元のカラーCCDカメラ32は、フィルタで
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の色検出を可能
とした一次元リニアアレイセンサであり、Ｒ、Ｇ及びＢ
それぞれ864ビットで形成されたカラーセンサと、焦点
距離35mmのレンズとを備えている。このカラーCCDカメ
ラ32の分光特性は、第５図に示すように、人間の視感度
特性に近いものである。本実施例では、上記カラーCCD
カメラ32を、2MHzの速度で走査した。 上記検査装置の光学系について更に詳述する。 前記蛍光灯30と前記カラーCCDカメラ32とは、第６図
に示す位置関係で配置した。即ち、コーティング鋼板Ｓ
の表面から上記CCDカメラ32の受光面までの距離L1を110
0mm、蛍光灯30の中心から最大照度の照射面（点）まで
の距離L2を110mm、CCDカメラ32のレンズ中心を通る光軸
上を入射する垂直反射光（θ１＝90゜）の反射位置と上
記最大照度の照射面（位置）までの距離であるオフセッ
トΔＬを37mm、上記蛍光灯30の中心から上記最大照度の
照射面への照射軸と鋼板Ｓに対する垂線との為すθ２を
20゜とした。 なお、上記蛍光灯30の近傍には、鋼板Ｓの表面に対す
る集光性を与えるために反射板30Aが配設されている。
又、上記距離L1は、疵に対する1bit当りに必要な分解能
から計算し、距離L2は必要な照度を実験的に求めて決定
し、オフセットΔＬも実験的に最適値を求めた。又、角
度θ１はパスライン変動の影響の最も少ない角度とし、
角度θ２は疵のS/N比が最大となるよう調整した。 上記のように、蛍光灯30の配置に上記オフセットΔＬ
をもたせることにより、CCDカメラへ入射光量を減らす
ことができる。この入射光量を適切に調整することによ
り、入射光量が大き過ぎて色情報が飛散することを防止
でき、その結果微妙な表面欠陥を精度良く検出すること
が可能となった。 次に、本実施例の作用を、第３図に従って説明する。 まず、矢印方向に走行するコーティング鋼板Ｓで反射
され、カラーCCDカメラ32に入射された反射光は、Ｒ、
Ｇ、Ｂの各受光素子で電気信号に変換され、Ｒ、Ｇ、Ｂ
それぞれに対応する電気信号毎に以下のような処理が並
列に行われる。但し、便宜上、以下の説明ではＲ信号の
場合を代表させて説明する。 Ｒ素子の出力である生信号は、ステップ100でＲ標準
との間で差動処理が行われ、その差信号がステップ102
の２値化処理へ出力される。即ち、第７図（Ａ）に示す
Ｒ素子からの生信号から、無欠陥試料を用いた場合の出
力信号に相当する同図（Ｂ）のＲ標準信号を差し引いて
同図（Ｃ）の差信号を求め、その差信号をステップ102
へ出力する。 上記差動処理には、以下の大きな特長がある。即ち、
Ｒ標準信号は、蛍光灯30の幅方向のパワースペクトルの
差、レンズ収差等をも含めたシステム上の総合レベル信
号をメモリーすることにより作成される。そして、Ｒ標
準信号と生信号との差動処理を行うことによりコーティ
ング面からの反射光を受光した際の信号の変化分を、信
号幅、カラーレベル、階調を正確に引出すことができ、
その結果、次のステップ102の２値化処理を確実に行う
ことが可能となる。 従って、従来、一般的に用いられている微分処理やフ
ィルタ処理では不可能であった、微少な表面変化をも高
いS/N比で検出することが可能となる。 上記ステップ102では、第７図（Ｃ）に示した差信号
の各ピークについて、それぞれr1〜r6の２値化レベルを
設定し、これら各ピークについて２値化を行う。 上記２値化処理の結果は、上記レベルr1〜r6に対応す
る±３レベルについて、各レベル毎にレジスタに入力さ
れ、保存される（ステップ104）。 上記レジスタから２値化信号を引き出し、該信号と、
Ｈ（長さ）、Ｗ（幅）、Ｄ（濃度）、Ｓ（面積）などの
表面疵の特徴パラメータとを用いてパラメータ演算を行
い（ステップ106）、その演算結果を表面疵情報として
外部へ出力する（ステップ108）。なお、上記ステップ1
02〜ステップ108のそれぞれには、溶接点検出器（WPD）
から溶接点検出信号が、パルスジェネレータ（PLG）か
らは走行距離信号が出力され、表面疵の検出位置が溶接
点位置からの距離として算出されるようになされてい
る。 上述した演算処理を、Ｇ、Ｂの各色信号についても実
行し、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色について表面疵情報を作成し、
各色毎の表面疵情報やこれらを組合せて得られる情報か
ら表面疵の検出を行う。このように表面疵の検出を、
Ｒ、Ｇ、Ｂの色情報に基づいて行うことができるため、
単色をベースとした場合には検出が困難な、模様、変色
等の微妙な表面疵を精度良く検出することが可能とな
る。 下記第１表は、本実施例の方法をコーティング鋼板に
実際に適用した結果を、従来のレーザ形検査装置を適用
した結果と共に示したものである。表中、分母は対象疵
数、分子は検出疵数である。 上記第１表より、従来検出が難しかった模様、変色系
統の疵の検出率が向上していることが判る。 なお、本実施例では、カラーセンサとして一次元カラ
ーCCDカメラを用いることにより、前述の如く棒状光
源、即ち蛍光灯30を光源として用いることが可能とな
り、且つ光源の均一化を計ることができた。 又、同様に、一次元センサを使うことにより被検査体
の移動に伴って連続した二次元画像を得ることが可能と
なった。その結果、二次元センサで必要とされる高価な
画像処理装置が不要となり、装置の簡素化を図ることが
できた。即ち、二次元のカラーセンサ、例えば二次元の
カラーCCDカメラを用いて平面画像を画像メモリに取込
み、汎用の画像処理装置により特徴抽出を行うこともで
きる。しかし、例えば、1.5m×1.5mの大きな面積に均一
な照明を得ることは極めて困難であり、又汎用の画像処
理装置ではリアルタイム処理能力がないため、多数の処
理装置が必要になり、その結果、高価なシステムになっ
てしまう等の不都合がある。 又、本実施例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの色情報を用いること
により、コーティング鋼板の表面の測色を行うこともで
きる。 第８図は、第２発明による第２実施例に適用される表
面疵検査装置を示す概略構成図である。 上記検査装置は、図中左側に配されたカラーセンサ形
表面疵検査装置50と、右側に配されたレーザ回折形表面
疵検査装置52とを備え、検査システムとして一体的に形
成されている。これら両検査装置50、52による処理結果
はデータ処理・編集処理装置54に入力され、表面疵の判
定が行われるようになされている。 上記カラーセンサ形表面疵検査装置50は、前記第１実
施例に適用されたものと実質的に同一であり、二点鎖線
で囲んだ部分56は、前記第４図に示した蛍光灯30、一次
元カラーCCDカメラ32及び制御回路34に対応している。
そして、この制御回路34からの出力信号は、信号処理装
置36Aに入力され、該処理装置36Aの出力信号は前記編集
処理装置54へ入力されるようになされている。 又、前記レーザ回折形表面疵検査装置52は、二点鎖線
で囲んだ部分58が、前記第10図に示した装置と実質的に
同一のものに相当しており、該装置に含まれる光電子増
倍管26の出力信号が、制御装置60を介して前記編集処理
装置54へ入力されるようになされている。 上述した構成からなる検査装置を、第８図に示すよう
に、コイル巻取を行う最終ラインに設置し、コイルＣに
巻取る直前に位置するコーティング鋼板Ｓの表面疵検査
を行った。 測定は、幅800〜1300mmのコーティング鋼板を、200mp
mの速度で走行して行った。又、カラーセンサ型検査装
置50の操作条件は前記第１実施例と同一であり、レーザ
回折形検査装置52は、光源として2mWのHe−Neレーザを
使用した。 その結果、カラーセンサ形検査装置50では、従来検出
が難しかった模様、変色等の欠陥を高精度で検出でき、
又、レーザ回折形検査装置52では、斑点等の微小欠陥、
ヘゲ、スリ疵等の通常欠陥を高精度で検出できることか
ら、広い範囲の疵種についてその検出を精度良く行うこ
とができた。 以上、本発明について具体的に説明したが、本発明の
表面疵検査方法は、前記実施例に示したものに限定され
るものでないことはいうまでもない。 例えば、カラーセンサとしては、実施例で示したＲ、
Ｇ、Ｂの３色に感応する一次元カラーCCDカメラに限ら
れるものでなく、少なくとも異なる２波長域以上の光に
それぞれ感応することができるものであれば特に制限さ
れない（但し、白色光に感応するものは除く）。なお、
ここでいう波長域には一定の広がりを有する場合は勿
論、単一波長の光をも含む。 更に、光源としては、蛍光灯に限らず、キセノンラン
プ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は、それぞれ本発明の作用を説明する
ための線図、 第３図は、第１実施例の作用を説明するためのブロック
線図、 第４図は、第１実施例に適用される表面疵検査装置を示
す概略構成図、 第５図は、上記検査装置のカラーCCDカメラの分光特性
を示す線図、 第６図は、上記検査装置の要部を拡大して示す概略構成
図、 第７図は、カラーCCDカメラの出力信号に対して行う差
動処理を説明するための線図、 第８図は、第２実施例に適用される表面疵検査装置を示
す概略構成図、 第９図は、従来のレーザ反射形表面疵検査装置を示す概
略斜視図、 第10図は、従来のレーザ回折形表面疵検査装置を示す概
略斜視図、 第11図は、従来の表面疵検査装置による表面疵の検出結
果を示す線図である。 30……蛍光灯、 32……カラーCCDカメラ、 Ｓ……コーティング鋼板、 Ｒ……赤色、 Ｇ……緑色、 Ｂ……青色。
ための線図、 第３図は、第１実施例の作用を説明するためのブロック
線図、 第４図は、第１実施例に適用される表面疵検査装置を示
す概略構成図、 第５図は、上記検査装置のカラーCCDカメラの分光特性
を示す線図、 第６図は、上記検査装置の要部を拡大して示す概略構成
図、 第７図は、カラーCCDカメラの出力信号に対して行う差
動処理を説明するための線図、 第８図は、第２実施例に適用される表面疵検査装置を示
す概略構成図、 第９図は、従来のレーザ反射形表面疵検査装置を示す概
略斜視図、 第10図は、従来のレーザ回折形表面疵検査装置を示す概
略斜視図、 第11図は、従来の表面疵検査装置による表面疵の検出結
果を示す線図である。 30……蛍光灯、 32……カラーCCDカメラ、 Ｓ……コーティング鋼板、 Ｒ……赤色、 Ｇ……緑色、 Ｂ……青色。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 忠俊 大阪府摂津市鳥飼上３丁目15―３ 株式 会社朝日測器内 (56)参考文献 特開 昭63−238540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−101983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−208446（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−49856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−11086（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】被検査体の表面からの反射光を、複数のそ
れぞれ異なる波長域毎に感応するカラーセンサで受光
し、該センサからの各波長域の出力信号に基づいて該被
検査体の表面疵を検出する表面疵検査方法であって、 前記カラーセンサにより表面疵を検出する際、前記被検
査体の表面を、該表面に近接設置され、且つ、該表面に
対する集光性を与えるための反射板が近傍に配設された
白色の棒状光源で照射すると共に、 前記カラーセンサとして、前記被検査体の表面上におい
て、光軸が交差する反射位置と、前記棒状光源による最
大照度の照射位置との間にオフセットをもたせて配設さ
れた一次元カラーCCDカメラを使用することを特徴とす
る表面疵検査方法。 - 【請求項２】被検査体の表面からの反射光を、複数のそ
れぞれ異なる波長域毎に感応するカラーセンサで受光
し、該センサからの各波長域の出力信号に基づいて該被
検査体の表面疵を検出すると共に、 前記被検査体の表面からの反射光の強度に基づいて該表
面上の通常欠陥を検出する表面疵検査方法であって、 前記カラーセンサにより表面疵を検出する際、前記被検
査体の表面を、該表面に近接設置され、且つ、該表面に
対する集光性を与えるための反射板が近傍に配設された
白色の棒状光源で照射すると共に、 前記カラーセンサとして、前記被検査体の表面上におい
て、光軸が交差する反射位置と、前記棒状光源による最
大照度の照射位置との間にオフセットをもたせて配設さ
れた一次元カラーCCDカメラを使用することを特徴とす
る表面疵検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249266A JP2698696B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 表面疵検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249266A JP2698696B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 表面疵検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04128636A JPH04128636A (ja) | 1992-04-30 |
| JP2698696B2 true JP2698696B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17190410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249266A Expired - Lifetime JP2698696B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 表面疵検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698696B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013134136A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Jfe Steel Corp | 表面欠陥検査システム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48101983A (ja) * | 1972-04-06 | 1973-12-21 | ||
| JPS5211086A (en) * | 1975-07-17 | 1977-01-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Surface trimming equipment for steel |
| JPS5249856A (en) * | 1975-10-17 | 1977-04-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Display device for surface of steel |
| JPS59208446A (ja) * | 1983-05-12 | 1984-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ式表面検査装置 |
| JPS63238540A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-04 | Fuji Facom Corp | 複数波長による鋼板傷検出方式 |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP2249266A patent/JP2698696B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04128636A (ja) | 1992-04-30 |
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