JP3364150B2 - 金属板の表面欠陥検出方法及び表面欠陥検出装置 - Google Patents

金属板の表面欠陥検出方法及び表面欠陥検出装置

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JP3364150B2 JP05525298A JP5525298A JP3364150B2 JP 3364150 B2 JP3364150 B2 JP 3364150B2 JP 05525298 A JP05525298 A JP 05525298A JP 5525298 A JP5525298 A JP 5525298A JP 3364150 B2 JP3364150 B2 JP 3364150B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯等の金属板の
表面疵を検出する表面欠陥検出方法及びその装置に係
り、複数の品種の金属板表面の疵を検出できる表面欠陥
検出方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ステンレス鋼帯においては、要
求に応じて鋼板の表面光沢を調整する処理を施すことが
あり、光沢の全く異なる品種を、1つのラインで製造す
る場合も多い。
【0003】このような場合には、例えば,光の正反射
率が非常に大きい、つまり光沢度が大きいBA材(光輝
焼鈍材)の表面欠陥と、乱反射光がほとんどで光沢度が
小さい2B材(酸洗材)やダル目材等の表面欠陥の両方
を、一つの検出装置で精度良く検出する必要が生じる。
【0004】しかしながら、例えば,比較的安価な装置
構成とするために、1台の光源と数台の受光部を有する
表面欠陥検出装置を使用した場合には、光沢の違いより
地合部の信号値レベルが全く異なるために、同じ信号処
理では、欠陥部のみを確実に検出することは非常に困難
となる場合がある。
【0005】これに対して、従来にあっては、受光部で
検出した検出信号を処理する際に疵信号を強調させた
り、疵判定ロジックで疵部分を特化させたりすることで
対処している。
【0006】また、光源としてレーザー光を利用する場
合には、検査面からの回折反射光をフィルタを通して受
光した信号を処理することで表面欠陥を検出するが、こ
の場合には、フィルタのマスクパターンの調整によって
上記問題に対処している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、以下の不具合を持つ。信号処理で疵信号
を強調させたり、疵判定ロジックで疵部分を特化させた
りする方法にあっては、鋼板の表面仕上げ別に信号処理
や疵判定ロジックを構築しなければならず、また、疵判
定のための閾値が光沢度の違いで多種に及ぶため非常に
メンテナンス性が悪くなる。
【0008】また、レーザー光を利用した方法では、マ
スクパターンを設定することにより疵検出精度は高くは
なるが、光学系の寿命が短いためランニングコストがか
かるといった問題がある。
【0009】本発明は、高周波蛍光灯のような安価な光
源を使用しても、疵判定の処理を複雑化することなく、
ステンレス鋼板のような品種毎に表面の仕上げが異なる
金属板の表面欠陥を、精度良く検出できる表面欠陥検出
技術を提供することを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項1の発明は、金属板の検出面に
光を照射する光源と、上記検査面からの反射光を受光す
る受光部を備え、当該受光部による検出信号に基づき表
面欠陥の有無及び状態を検出する金属板の表面欠陥検出
方法において、上記光を照射する光源の位置を変えるこ
とで、上記金属板表面の光沢度に応じた量だけ、上記受
光部の受光軸と上記反射光の正反射の軸とを平行にオフ
セットさせることを特徴とする金属板の表面欠陥検出方
法を提供するものである。
【0011】本発明によれば、光の正反射量が大きい鏡
面仕上げ材等については、受光部に直接正反射光が当た
らないように、つまり受光部の受光する光の反射像をず
らすように、受光部の受光軸と上記反射光の正反射の軸
とを所定量だけ平行にオフセットさせ、逆に正反射量が
少なく乱反射量が大きい表面がぼやけたような金属板表
面の検査については、逆に正反射光が十分受光できる位
置に、つまり上記オフセット量をゼロ若しくは微小な状
態に設定するようにしたものである。
【0012】このようにすることで、受光部で受光する
正反射光と乱反射光との混在の割合が上記オフセット量
の調整によって変化し、金属板表面の光沢度に応じて受
光部で受光する正反射光量が適正な範囲に調整されて、
非常に光の正反射量が大きい金属板表面であっても、疵
部の乱反射信号が特出できるようになる。
【0013】次に、請求項2に記載の発明は、請求項1
に対して、上記光源の位置を変位させることで、上記受
光部の受光軸と上記反射光の正反射の軸とを平行にオフ
セットさせることを特徴とするものである。
【0014】受光部側を移動させる場合には、その受光
部の受光軸と検出面との交差位置(検出位置)がずれな
いようにする必要があるが、光源側は、その軸と金属板
表面との交差位置が多少ずれても問題がないため、光源
移動用のアクチュエータを簡易に設定でき、容易に上記
作用を実現可能となる。
【0015】次に、請求項3に記載した発明は、金属板
の検出面に光を照射する光源と、上記検査面からの反射
光を受光する受光部を備え、当該受光部による検出信号
に基づき表面欠陥の有無及び状態を検出する金属板の表
面欠陥検出装置において、上記光源を移動させるアクチ
ュエータと、そのアクチュエータを介して金属板表面の
光沢度に応じた量だけ光源を受光軸と反射光の正反射の
軸とを平行に移動させるコントローラとを備えることを
特徴とする金属板の表面欠陥検出装置を提供するもので
ある。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。本実施形態は、金属板としてス
テンレス鋼板に適用した例である。
【0017】まず構成について説明すると、図1に示す
ように、鋼板1の幅方向に沿って軸を向けて、高周波蛍
光灯等からなる光源2が配置されている。この光源2
は、図2に示すように、鋼板1の長手方向(搬送方向)
に軸を向けたシリンダ装置3に支持されていて、鋼板1
の長手方向と平行な方向に移動可能となっている。な
お、上記光源2を移動させるアクチュエータはシリンダ
装置に限定されず、他の周知のアクチュエータを採用し
てもよい。
【0018】ここで、図2中、符号4は案内レールを示
す。また、上記移動量yは、後述の正反射の軸P1と受
光軸P2との間のオフセット量xに対応し、例えば、0
〜100mmの範囲に設定する。
【0019】その光源2からの照射光の照射軸P3は、
鋼板1の搬送方向に向けて斜め下方設定されている。
上記移動量y=0の基準状態Bでは、図2の実線で示す
ように、その照射軸P3が鋼板1表面の検出位置Aを通
るように設定されている。
【0020】ここで、上記基準位置Bにある光源2から
照射した光が上記検出位置Aで反射した光の正反射の軸
P1と受光軸P2とが同軸となる位置に、受光部5が配
置されている。
【0021】これによって、受光部5は、鋼板1表面に
おける検出位置Aでの反射光を受光し、受光した光の信
号を疵判定部6に供給する。疵判定部6では、入力した
光信号の波形に基づき、公知の手段で疵の特定化及び判
定を行う。
【0022】また、上記光源2を移動させるアクチュエ
ータであるシリンダ装置3は、コントローラ7からの作
動信号に基づきピストンロッドを進退させるようになっ
ている。
【0023】コントローラ7には、対象とする鋼種の光
沢度α毎に求められた、基準位置Bからのオフセット量
xの情報が格納されていて、当該コントローラ7は、そ
の情報に基づき、対象とする鋼板1の鋼種や仕上処理の
情報に応じてオフセット量xを決定し、そのオフセット
量xに対応する移動量yを上記シリンダ装置3に供給可
能となっている。すなわち、コントローラ7は、鋼板1
の光沢度に応じて上記オフセット量xを算出し、そのオ
フセット量xに応じた移動指令をシリンダ装置3に供給
する。
【0024】ここで、上記移動量yは、上記光沢度αに
比例させ、例えば、所定閾値以上の光沢度αである場合
には、下記式に基づき、当該光沢度αに応じた値だけ、
基準位置Bから光源2を移動させる。
【0025】L=f(α) f(α)は、予め実験によって求められる関数(モデル
式)であって、光沢度αを変数とした一次式や2次式等
に近似されるものである。
【0026】ここで、上記移動量y、つまりオフセット
量xは、光源2の種類や光量、検出位置Aと光源2及び
受光部5の距離、光の照射角度や反射角度などに影響す
る値である。
【0027】上記構成の装置による表面欠陥の検出にあ
っては、光源2の位置を変えることで、鋼板1上で光源
2からの照射光の当たる位置が変わる。このため、受光
部5に反射する光は、鋼板1表面の光沢度αが小さくオ
フセット量xがゼロ若しくは微小量であれば、ほとんど
が正反射光になり、鋼板1表面の光沢度αが大きくオフ
セット量xが大きければ、正反射光量が抑えられて正反
射光と乱反射光が適当な割合で混在した光となる。これ
により鋼板1の仕上げによって異なる光沢度αに応じ
て、受光部5への受光量が調整されることになる。
【0028】この結果、BA材等の鏡面仕上げ材のよう
な疵の無い鋼板1の地合部であって非常に光の反射量が
大きい場合には、従来にあっては、疵部の乱反射信号の
特出が困難であったが、本実施形態では、光沢度αが大
きいと、それに比例した分だけ光源2の位置が基準位置
Bから変位し(図2中一点鎖線の位置)、正反射の軸P
1が受光軸P2の軸から所定量だけオフセットする。こ
のため、受光部5に入光する正反射光量が抑えられて、
疵部の乱反射信号が従来よりも大きく特出化される。
【0029】逆に、2B材のように、正反射量が少なく
乱反射量が多いために鋼板1表面がぼやけたような仕上
材では、光沢度αが小さいために、上記オフセット量x
はゼロ又は微小となるため、正反射光の軸と受光軸P2
とがほぼ一致して所望量の反射光量が受光部5に受光可
能となって、疵部の特出化が行われる。
【0030】このように、鋼板1表面の光沢度αに応じ
て光源2の位置を移動させることで、光沢の違いによる
正反射光の受光量が所定範囲に調整可能となり、検出信
号のバラツキを所定範囲に抑えることができる。
【0031】つまり、正反射の軸P1と受光軸P2との
オフセット量xを調整するだけで、鋼板1の仕上状態の
違い(光沢度αの違い)から生じる、受光部5で受光す
る検出面からの正反射光量が所定の範囲に抑えることが
可能となり、鋼板表面の光沢度αが異なっていても、検
出した信号レベルが所定範囲に納められる。この結果、
疵判定のための閾値レベルを、対応する鋼板1の光沢度
αに応じて変える必要がなくなり、従来のように鋼種に
応じた複雑な信号処理を必要としない。
【0032】従って、高周波蛍光灯などの安価な光源を
使用しても、一つの検出装置で、表面仕上の異なる複数
の鋼種に対して、安価な設備で、精度良く表面疵を検出
可能となる。
【0033】ここで、上記実施形態では、上記オフセッ
ト量x、つまり光源2の移動量yは、予め実等験により
求めるように説明しているが、例えば、受光部5で検出
した信号強度に基づき、その信号強度が所定範囲の値に
なるように、フィードバック制御によって上記光源2の
位置を動的に移動させるように構成してもよい。
【0034】
【0035】
【0036】また、上記実施形態では、光源2を移動さ
せて、正反射の軸P1と受光軸P2とのオフセット量を
変更する場合で説明しているが、例えば、鋼板搬送方向
に沿って複数台の光源を設置しておき、鋼板の光沢度に
応じて使用する光源を変更することで正反射の軸P1と
受光軸P2とのオフセット量を変更するようにしてもよ
い。
【0037】
【実施例】図に、光沢度αが大きい鏡面仕上げ材につ
いて、正反射光を直接受光するような位置に光源2を位
置させる、つまり正反射の軸P1と受光軸P2とを同軸
としたときの信号波形を、図に、また、上記図で使
用したものと同じサンプルの鏡面仕上げ材について、正
反射光を直接受光しないような位置に光源2を移動させ
て正反射の軸P1と受光軸P2とをオフセットさせたと
きの信号波形を示す。
【0038】この図及び図に示されるように、光沢
度αが大きい鏡面仕上げ材においては、正反射光を直接
受光しないように光源2を移動させることで検出信号の
波形において疵信号が大きく特出化され、容易に疵部を
検出できることが分かる。
【0039】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明を採用
すると、光源を移動するなどにより正反射の軸と受光軸
とのオフセット量を調整するだけで、金属板の光沢度が
異なる品種の検査を同じ装置で行っても、検出信号のば
らつきが所定範囲に納められる。
【0040】この結果、疵判定のための閾値を対応する
金属板の光沢度に応じて変える必要がなくなり、高周波
蛍光灯等の安価な光源を利用しても複雑な信号処理を必
要とせず、異なる光沢度の金属板表面を、安価な設備で
精度良く欠陥を検出することができるという効果があ
る。
【0041】特に、請求項2又は請求項3に記載の発明
を採用すると、簡易な構成で上記効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る表面疵検出装置を説
明する図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る表面疵検出装置を説
明する図である。
【図3】鏡面仕上に対する正反射の軸と受光軸とをオフ
セットさせない場合における、信号強度の波形を示す図
である。
【図4】鏡面仕上に対する正反射の軸と受光軸とをオフ
セットさせた場合における、信号強度の波形を示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/892

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板の検出面に光を照射する光源と、
    上記検査面からの反射光を受光する受光部を備え、当該
    受光部による検出信号に基づき表面欠陥の有無及び状態
    を検出する金属板の表面欠陥検出方法において、上記光を照射する光源の位置を変えることで、 上記金属
    板表面の光沢度に応じた量だけ、上記受光部の受光軸と
    上記反射光の正反射の軸とを平行にオフセットさせるこ
    とを特徴とする金属板の表面欠陥検出方法。
  2. 【請求項2】 上記光源の位置を変位させることで、上
    記受光部の受光軸と上記反射光の正反射の軸とを平行に
    オフセットさせることを特徴とする請求項1に記載した
    金属板の表面欠陥検出方法。
  3. 【請求項3】 金属板の検出面に光を照射する光源と、
    上記検査面からの反射光を受光する受光部を備え、当該
    受光部による検出信号に基づき表面欠陥の有無及び状態
    を検出する金属板の表面欠陥検出装置において、 上記光源を移動させるアクチュエータと、そのアクチュ
    エータを介して金属板表面の光沢度に応じた量だけ光源
    受光軸と反射光の正反射の軸とを平行に移動させるコ
    ントローラとを備えることを特徴とする金属板の表面欠
    陥検出装置。
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