JP3384345B2 - Surface flaw inspection equipment - Google Patents

Surface flaw inspection equipment

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JP3384345B2
JP3384345B2 JP36284598A JP36284598A JP3384345B2 JP 3384345 B2 JP3384345 B2 JP 3384345B2 JP 36284598 A JP36284598 A JP 36284598A JP 36284598 A JP36284598 A JP 36284598A JP 3384345 B2 JP3384345 B2 JP 3384345B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば薄鋼板表面
等の被検査面に光を照射してこの被検査面の表面疵等を
光学的に検出する表面検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface inspection apparatus for irradiating a surface to be inspected, such as the surface of a thin steel plate, with light to optically detect surface defects or the like on the surface to be inspected.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄鋼板表面等の被検査面に光を照射して
この被検査面からの反射光を解析することによつて、被
検査面に存在する表面疵を光学的に検出する表面疵検査
は従来から種々の手法が提唱され実施されている。
2. Description of the Related Art A surface for optically detecting a surface flaw existing on a surface to be inspected by irradiating a surface to be inspected such as a thin steel plate surface with light and analyzing reflected light from the surface to be inspected. For the flaw inspection, various methods have been proposed and implemented conventionally.

【0003】例えば、被検査体表面に対して光を入射
し、被検査体表面からの正反射光及び拡散反射光をカメ
ラで検出する金属物体の表面探傷方法が特開昭58−2
04353号公報に提案されている。この表面探傷方法
においては、被検査体表面に対して35゜〜75゜の角
度で光を入射し、被検査体表面からの反射光を、正反射
方向と入射方向又は正反射方向から20°以内の角度方
向に設置した2台のカメラで受光する。そして、2台の
カメラの受光信号を比較し、例えば両者の論理和を取
る。そして、2台のカメラが同時に異常値を検出した場
合のみ該当異常値を疵と見なすことにより、ノイズに影
響されない表面探傷方法を実現している。
For example, there is a surface flaw detection method for a metal object in which light is incident on the surface of an object to be inspected and specular reflection light and diffuse reflection light from the surface of the object to be inspected are detected by a camera.
It is proposed in Japanese Patent No. 04353. In this surface flaw detection method, light is incident on the surface of the object to be inspected at an angle of 35 ° to 75 °, and the reflected light from the surface of the object to be inspected is specular reflection direction and 20 ° from the incident direction or the specular reflection direction. Light is received by two cameras installed within the angle direction. Then, the light reception signals of the two cameras are compared, and, for example, the logical sum of the two is calculated. The surface flaw detection method that is not affected by noise is realized by regarding the abnormal value as a flaw only when the two cameras detect the abnormal value at the same time.

【0004】また、被検査体からの後方散乱光を受光す
ることによる被検査体表面の疵検査方法が特開昭60−
228943号公報に提案されている。この疵検査方法
においては、ステンレス鋼板に対して大きな入射角で光
を入射し、入射側へ戻る反射光、すなわち後方散乱光を
検出することにより、ステンレス鋼板表面のヘゲ疵を検
出している。
Further, there is a flaw inspection method for a surface of an object to be inspected by receiving backscattered light from the object to be inspected.
It is proposed in Japanese Patent No. 228943. In this flaw inspection method, light is incident on a stainless steel plate at a large incident angle, and reflected light returning to the incident side, that is, backscattered light is detected to detect a bald flaw on the surface of the stainless steel plate. .

【0005】さらに、複数の後方散乱反射先を検出する
ことによる平鋼熱間探傷装置が特開平8ー178867
号公報に提案されている。この平鋼熱間探傷装置は熱間
圧延された平鋼上の掻き疵を検出する。そして、この探
傷装置においては、掻き疵の疵斜面角度は10゜〜40
゜であり、この範囲の疵斜面からの正反射光をすべてカ
バーできるように後方散乱反射方向に複数台のカメラが
配設されている。
Further, a flat steel hot flaw detector by detecting a plurality of backscatter reflection destinations is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 178867/1996.
It is proposed in Japanese Patent Publication No. This flat steel hot flaw detector detects scratches on the hot rolled flat steel. In this flaw detector, the flaw slope angle of the scratch is 10 ° to 40 °.
And a plurality of cameras are arranged in the backscattering / reflecting direction so as to cover all the specularly reflected light from the flaw slope in this range.

【0006】また、偏先を利用した表面の測定装置が特
開昭57−166533号公報及び特開平9−1665
52号公報に提案されている。
Further, a surface measuring device utilizing a bias is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-166533 and 9-1665.
It is proposed in Japanese Patent Publication No. 52.

【0007】特開昭57−166533号公報に提案さ
れた測定装置においては、測定対象に45゜方向の偏光
を入射し偏光カメラで反射光を受光している。偏光カメ
ラにおいては、反射光をカメラ内部のビームスプリッタ
を用いて3つに分岐し、それぞれ異なる方位角の偏光フ
ィルタを通して受光する。そして、偏光カメラからの3
本の信号を、カラ−T5システムと同様の信号処理によ
り、モニタに表示し、偏光状態を可視化する技術が開示
している。この技術はエリプソメトリの技術を利用して
おり、光源は平行光であることが望ましく、例えばレー
ザ光が用いられている。
In the measuring device proposed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 166533/1982, polarized light in the direction of 45 ° is incident on the object to be measured and reflected light is received by the polarizing camera. In a polarization camera, the reflected light is split into three beams using a beam splitter inside the camera, and is received through polarization filters having different azimuth angles. And 3 from the polarized camera
A technique for displaying a book signal on a monitor and visualizing the polarization state by signal processing similar to that of the color T5 system is disclosed. This technique uses the ellipsometry technique, and it is desirable that the light source is parallel light, for example, laser light is used.

【0008】また、特開平9−166552号公報に提
案された表面検査装置においては、特開昭57−166
533号公報の記載技術と同様にエリプソメトリを利用
して鋼板表面の疵を検査している。
Further, in the surface inspection apparatus proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-166552, Japanese Patent Laid-Open No. 57-166 discloses.
Similar to the technique described in Japanese Patent No. 533, the ellipsometry is used to inspect the surface of the steel sheet for flaws.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各公開公報に提案された各測定技術は、いずれも顕著
な凹凸性をもつ疵を検出するか、又は酸化膜等異物が存
在する疵を検出することを目的としたものであり、顕著
な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠陥等に対してはすべて
の疵を確実に捕捉することは困難であった。
However, each of the measurement techniques proposed in each of the above-mentioned publications detects a flaw having remarkable unevenness or a flaw in which a foreign substance such as an oxide film exists. However, it was difficult to surely capture all the flaws with respect to the pattern-like hedging defect having no remarkable unevenness.

【0010】例えば、特開昭58−204353号公報
の探傷装置においては、正反射光と散乱反射光を受光す
る2台のカメラを有しているが、その目的は2つのカメ
ラにおける検出信号の論理和によるノイズの影響除去で
ある。したがって、顕著な凹凸性を有する疵、すなわち
表面に割れ、めくれ上がりを生じないような疵に対して
は両方のカメラで疵の信号が捕えられるので適用可能で
ある。
For example, the flaw detector disclosed in JP-A-58-204353 has two cameras for receiving specular reflection light and scattered reflection light. The purpose is to detect signals detected by the two cameras. The effect of noise is removed by the logical sum. Therefore, a flaw signal having remarkable unevenness, that is, a flaw in which the surface is not cracked and does not turn up is applicable because both cameras can detect the flaw signal.

【0011】しかし、いずれか一方のカメラでしか疵の
信号を捕らえられないような顕著な凹凸性を持たない模
様状ヘゲ欠陥のような疵の場合は、その疵をすべて検出
することはできない。
However, in the case of a defect such as a pattern-shaped hedging defect having no remarkable unevenness such that only one of the cameras can detect the defect signal, all the defects cannot be detected. .

【0012】また、特開昭60−228943号公報の
表面状態検査方法は、表面粗さの小さいステンレス鋼板
上に顕在化した持ち上がったヘゲ疵を対象としている。
したがって、顕在化していない持ち上がった部分のない
疵や、疵の存在しない部分も入射側へ戻る光を反射する
ような表面の粗い鋼板に適用することはできない。
The surface condition inspection method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60-228943 is intended for a lifted-up bald flaw that has become apparent on a stainless steel plate having a small surface roughness.
Therefore, it cannot be applied to a steel plate with a rough surface that does not have a raised portion that is not actualized or a portion that does not have a flaw that reflects light returning to the incident side.

【0013】特開平8−178867号公報の平鋼熱間
探傷装置は、主に掻き傷を対象にしており、疵斜面での
正反射光を捕らえることに基づいているため、顕著な凹
凸性を持たない模様状ヘゲ疵のような疵の場合には後方
散乱では捕らえられないものも存在し、検出漏れを生ず
る問題があった。また、一度カメラを設置し、どの角度
の反射成分を受光するかが決定されると、容易にカメラ
位置を変更できない問題もあった。
The flat steel hot flaw detector disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-178867 is intended mainly for scratches, and is based on the fact that specularly reflected light on a flaw slope is captured, so that it has remarkable unevenness. In the case of flaws such as pattern-like bald spots that do not have, there were some that could not be caught by backscattering, and there was a problem that detection was missed. In addition, once the camera is installed and it is determined which angle of the reflected component is received, the camera position cannot be easily changed.

【0014】さらに、特開昭57−166533号公報
の測定装置及び特開平9−166552公報の表面検査
装置は、エリプソメトリの技術を用いており、「簿い透
明な膜の厚さ及び屈折率」や「物性値のむら」を検出す
ることはできる。しかしながら、例えば表面処理鋼板の
ように、もともと疵部が母材部と異なる物性値を有して
いたとしても、その上から同一の物性値を有するものに
覆われたような対象に対しては、有効性が低下してしま
う問題があった。
Further, the measuring device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 166533/1982 and the surface inspection device disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-166552 use the technique of ellipsometry, and "the thickness and refractive index of a transparent transparent film" are used. "And" unevenness of physical property values "can be detected. However, even if the flaw originally has a physical property value different from that of the base metal part, such as a surface-treated steel sheet, for an object covered with a material having the same physical property value from above. , There was a problem that the effectiveness was reduced.

【0015】また、エリプソメトリでは、同一点からの
反射光を各CCDの対応する画素で受光し、画素毎にエ
リプソパラメータを計算する必要がある。そのため、特
開昭57−166533号公報においては反射光をビー
ムスプリッタにより3分岐して3つのCCDにより検出
しており、光量が低下したり、CCD間の画素合わせが
困難であるという問題があった。
Further, in the ellipsometry, it is necessary to receive the reflected light from the same point at the corresponding pixel of each CCD and calculate the ellipso parameter for each pixel. Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 166533/1982, the reflected light is split into three by a beam splitter and detected by three CCDs, which causes a problem that the light amount is reduced and it is difficult to align pixels between CCDs. It was

【0016】また、特開平7−28633号公報では、
3台のカメラを鋼板の進行方向に並べたり、縦または横
に並べたり、3台のカメラの傾きを変えたりして、同一
領域を見るようにしている。しかし、鋼板の速度が変化
したときの処理が複雑である問題があった。また、各カ
メラの角度が異なるため光学条件が同一にならない。そ
のために、画素合わせが困難である問題があった。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-28633,
The same area is viewed by arranging the three cameras in the traveling direction of the steel plate, arranging them vertically or horizontally, or changing the inclination of the three cameras. However, there is a problem that the processing when the speed of the steel plate changes is complicated. Also, the optical conditions are not the same because the angles of the cameras are different. Therefore, there is a problem that it is difficult to align the pixels.

【0017】さらに、特開昭58−204353号公報
や特開平8−178867号公報では複数台のカメラの
光軸が共通でなく出射角が異なるため、得られる2つの
画像の対応する画素の視野サイズが異なるほか、被検査
面のバタツキや対象の厚さ変動による距離変化があると
視野に位置ズレを生じるという問題があった。特に特開
昭58−204353号公報では2つのカメラで同じ視
野に対する論理和を取ることが要求されるため問題は大
きかった。
Furthermore, in JP-A-58-204353 and JP-A-8-178867, since the optical axes of a plurality of cameras are not common and the emission angles are different, the field of view of the corresponding pixels of the two images obtained is different. In addition to the difference in size, there is a problem that the field of view may be displaced if there is flapping on the surface to be inspected or if there is a change in distance due to a change in the thickness of the target. Particularly, in JP-A-58-204353, the problem is great because it is required that two cameras take a logical sum for the same field of view.

【0018】また、一般に、疵信号は、疵領域において
同一レベルにならず、バラツキが存在する。このような
疵でも検査員が検査したときには1つの疵と判断する。
しかし、上述した各疵検出技術においては、疵信号レベ
ルの低い領域は検出することができないため、例えば、
本来は線状形態である疵が複数の点状形態と認識される
ことがある。その結果、軽い等級の疵判定となり、欠陥
の見逃しや過小評価が発生する懸念がある。
In general, the flaw signal does not have the same level in the flaw area, and there are variations. Even if such a flaw is found, it is judged as one flaw when the inspector inspects it.
However, in each of the flaw detection techniques described above, it is not possible to detect a region with a low flaw signal level.
Defects that are originally linear in shape may be recognized as multiple dot-like shapes. As a result, the flaw is judged to be a light grade, and there is a concern that defects may be overlooked or underestimated.

【0019】このように検査員が検査したときには、1
つの疵と認識されるものが、検査装置では複数の疵と判
定される場合に、これを元の1つの疵と判断させる手法
が提唱されている(特開平06−011458号公
報)。
When the inspector inspects in this way, 1
A method has been proposed in which, when what is recognized as one flaw is judged as a plurality of flaws by the inspection device, it is judged as one original flaw (Japanese Patent Laid-Open No. H06-011458).

【0020】この手法においては、被検査面を1次元の
ラインセンサで走査し、この1次元のラインイメージセ
ンサからのアナログの信号を2値化し、その信号をラン
レングス符号化する。そして、被検査面上における副走
査方向に互いに近接するランレングス符号化されたデー
タどうしを比較して、走査方向に所定距離以下で近接す
るデータどうしを連結する。そして、疵の発生個数が1
つか否かを判断し、合否も判定する。
In this method, the surface to be inspected is scanned by a one-dimensional line sensor, the analog signal from the one-dimensional line image sensor is binarized, and the signal is run-length encoded. Then, the run-length encoded data that are close to each other in the sub-scanning direction on the surface to be inspected are compared, and the data that are close to each other within a predetermined distance in the scanning direction are connected. And the number of defects is 1
Whether it is good or bad is judged, and the result is also judged.

【0021】しかしながら、この手法においては、ラン
レングス符号を元にして所定距離以下で近接するデータ
どうしを無条件に連結する。この時、ランレングス符号
を元にしているために、疵の種類に関係なく、位置関係
のみで連結処理を行う。その結果、ただ単に近接してい
ると言う理由で、異なる種類の疵どうしでも連結されて
一つの疵と判定されてしまう問題がある。すなわち、こ
の手法においては、連結された新たな疵の種類や疵の程
度を正確に評価できない問題がある。
However, in this method, data that are close to each other at a predetermined distance or less are unconditionally linked based on the run length code. At this time, since it is based on the run length code, the connection processing is performed only by the positional relationship regardless of the type of flaw. As a result, there is a problem in that flaws of different types are connected to each other and are judged as one flaw simply because they are close to each other. That is, in this method, there is a problem that it is not possible to accurately evaluate the type and extent of a new connected flaw.

【0022】また、製品の品質検査ラインに組込まれる
表面検査装置においては、製造製品に対する品質保証の
観点から、疵の検出もれがないことが絶対条件である。
しかしながら、表面処理鋼板等まで検査対象とした表面
疵検査装置は実用化されていなかった。
Further, in the surface inspection apparatus incorporated in the product quality inspection line, it is absolutely necessary from the viewpoint of quality assurance of manufactured products that no defects are detected.
However, a surface flaw inspection device for inspecting surface-treated steel sheets and the like has not been put into practical use.

【0023】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、被検査面からの反射光に含まれる鏡面反
射成分と鏡面拡散反射成分とを区別して検出し、かつ疵
の種類を考慮して疵の連結を行うことよって、被検査面
における表面の割れ・抉れ・めくれ上がりのような顕著
な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠陥を確実に検出でき、
高い欠陥検出精度を発揮でき、製品の品質検査ラインに
も十分組込ことができる表面疵検査装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and detects the specular reflection component and the specular diffuse reflection component included in the reflected light from the surface to be inspected, and determines the type of flaw. By connecting the flaws in consideration, it is possible to reliably detect a pattern-like hedging defect that does not have remarkable unevenness such as surface cracks, gouging, and curling up on the surface to be inspected.
An object of the present invention is to provide a surface flaw inspection device which can exhibit high defect detection accuracy and can be sufficiently incorporated in a product quality inspection line.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の表面疵検査装置においては、被検査面に対し
てこの被検査面に平行な方位角の成分及び垂直な方位角
の成分を有する偏光を入射する線状拡散光源と、被検査
面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と鏡面拡散反
射成分のうち鏡面拡散反射成分に比較して鏡面反射成分
をよリ多く抽出する方位角の検光子を有する第1の受光
手段と、被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成
分と鏡面拡散反射成分のうち鏡面反射成分に比較して鏡
面拡散反射成分をよリ多く抽出する方位角の検光子を有
する第2の受光手段と、第1及び第2の受光手段で受光
された鏡面反射成分及び鏡面拡散反射成分に基づいて被
検査面の表面疵を評価する評価処理部とを備えている。
In order to solve the above problems, in the surface flaw inspection apparatus of the present invention, an azimuth component parallel to the surface to be inspected and an azimuth component perpendicular to the surface to be inspected. A linear diffused light source with polarized light incident on it, and a large amount of specular reflection components are extracted from the specular reflection components and specular diffuse reflection components contained in the specularly reflected light from the surface to be inspected. The first light receiving means having an azimuth analyzer, and the specular diffuse reflection component are increased more than the specular reflection component of the specular reflection component and specular diffuse reflection component included in the specular reflection light from the surface to be inspected. Second light receiving means having an azimuth angle analyzer to be extracted, and evaluation processing for evaluating the surface flaw of the surface to be inspected based on the specular reflection component and the specular diffuse reflection component received by the first and second light receiving means. And a section.

【0025】さらに、評価処理部は、受光された鏡面反
射成分及び鏡面拡散反射成分に基づいて被検査面の表面
疵の有無、表面疵の種類及び発生位置を判定する疵判定
手段と、この疵判定手段で判定された各表面疵の種類及
び発生位置に基づいて、近接する同一種類の表面疵を連
結して新たに一つの表面疵とする疵連結手段とを有して
いる。
Further, the evaluation processing section has a flaw determination means for determining the presence or absence of a surface flaw on the surface to be inspected, the type of the surface flaw and the position of occurrence, based on the received specular reflection component and specular diffuse reflection component, and this flaw. Based on the type and generation position of each surface flaw judged by the judging means, there is provided a flaw connecting means for joining adjacent surface flaws of the same kind to newly form one surface flaw.

【0026】また、別の発明においては、上述した発明
の表面検査装置における評価処理部に対して、各表面疵
の特徴量から、同一種類で連結された新たな表面疵の特
徴量を求め、この特徴量に基づいて前記各疵の等級を判
定する等級判定手段をを付加している。
According to another aspect of the invention, a feature quantity of a new surface flaw connected by the same type is obtained from the feature quantity of each surface flaw in the evaluation processing section in the surface inspection apparatus of the above invention. A grade determination means for determining the grade of each defect based on this feature amount is added.

【0027】次に、上述した発明の動作原理を図面を用
いて説明する。
Next, the operation principle of the above-mentioned invention will be described with reference to the drawings.

【0028】まず、本発明の表面疵検査装置が検査対象
とする鋼板表面の光学的反射の形態を鋼板表面のミクロ
な凹凸形状と関連づけて説明する。
First, the form of optical reflection on the surface of the steel sheet to be inspected by the surface flaw inspection apparatus of the present invention will be described in relation to the microscopic uneven shape of the steel sheet surface.

【0029】例えば、検査対象が合金化亜鉛メッキ鋼板
の場合においては、図8(a)に示すように、下地の冷
延鋼板は溶融亜鉛メッキされたのち合金化炉を通過す
る。この間に下地鋼板1の鉄元素がメッキ層2の亜鉛中
に拡散し、通常、図8(c)に示すように合金の柱状結
晶3を形成する。このメッキされた鋼板4は次にロール
5a,5bで調質圧延される。すると、図8(d)に示
すように、柱状結晶3における特に突出した箇所がロー
ル5a,5bで平坦につぶされ、それ以外の箇所は元の
柱状結晶3の形状を維持したままとなる。
For example, when the object to be inspected is an alloyed zinc-plated steel sheet, as shown in FIG. 8 (a), the cold-rolled steel sheet as the base is hot dip galvanized and then passes through an alloying furnace. During this time, the iron element of the base steel sheet 1 diffuses into the zinc of the plating layer 2, and usually columnar crystals 3 of an alloy are formed as shown in FIG. 8 (c). This plated steel plate 4 is then temper rolled by rolls 5a, 5b. Then, as shown in FIG. 8D, particularly protruding portions of the columnar crystal 3 are flattened by the rolls 5a and 5b, and the other portions remain in the original shape of the columnar crystal 3.

【0030】そして、この調質圧延のロール5a,5b
にて平坦につぶされた部分をテンパ部6と呼び、それ以
外の調質圧延のロール5a,5bが当接しない元の凹凸
形状を残した部分を非テンパ部7と称する。
Then, the temper-rolled rolls 5a, 5b
The part that is flattened by is called the temper part 6, and the part that remains the original uneven shape that the other temper rolling rolls 5a and 5b do not contact is called the non-temper part 7.

【0031】図9は、このようなテンパ部6と非テンパ
部7とを有する鋼板4の表面でどのような光学的反射が
生じるかをモデル化した断面模式図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view modeling what kind of optical reflection occurs on the surface of the steel plate 4 having the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7.

【0032】調質圧延のロール5a,5bによりつぶさ
れたテンパ部6に入射した入射光8は、鋼板4の正反射
方向に鏡面的に反射して鏡面反射光9となる。一方、調
質圧延のロール5a,5bが当接しない元の柱状結晶3
の構造を残す非テンパ部7に入射した入射光8は、ミク
ロに見れば柱状結晶3の各表面の微小面素一つーつによ
り鏡面的に反射されるが、反射の方向は鋼板4の正反射
方向とは必ずしも一致しない鏡面拡散反射光10とな
る。
The incident light 8 incident on the temper portion 6 crushed by the temper rolling rolls 5a and 5b is specularly reflected in the regular reflection direction of the steel plate 4 to become specular reflected light 9. On the other hand, the original columnar crystal 3 which is not brought into contact with the temper-rolled rolls 5a and 5b
The incident light 8 incident on the non-tempered portion 7 that retains the structure is mirror-reflected by one of the minute surface elements on each surface of the columnar crystal 3 in a microscopic view. The specular diffuse reflection light 10 does not necessarily match the specular reflection direction.

【0033】したがって、鋼板4の表面におけるテンパ
部6及び非テンパ部7の各反射光の角度分布は、マクロ
に見ればそれぞれ図10(a)、図10(b)のように
なる。すなわち、テンパ部6では鋼板正反射方向に鋭い
鏡面性の反射が発生し、非テンパ部7では柱状結晶3の
表面の微小面素の角度分布に対応した広がりを持った反
射光となる。前述したように、テンパ部6の反射光を鏡
面反射光9と称し、非テンパ部7の反射光を鏡面拡散反
射光10と称する。
Therefore, the angular distributions of the reflected lights of the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 on the surface of the steel plate 4 are macroscopically as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), respectively. That is, in the temper part 6, sharp specular reflection occurs in the regular reflection direction of the steel plate, and in the non-temper part 7, the reflected light has a spread corresponding to the angular distribution of minute surface elements on the surface of the columnar crystal 3. As described above, the reflected light from the temper portion 6 is referred to as specular reflected light 9, and the reflected light from the non-temper portion 7 is referred to as specular diffuse reflected light 10.

【0034】そして、実際には、テンパ部6と非テンパ
部7はマクロ的には混在しているので、カメラ等の光学
測定器で観察される反射光の角度分布は、図10(c)
に示すように、鏡面反射光9及び鏡面拡散反射光10の
角度分布をテンパ部6と非テンパ部7とのそれぞれの面
積率に応じて加算したものとなる。
In reality, since the temper part 6 and the non-temper part 7 are macroscopically mixed, the angular distribution of the reflected light observed by an optical measuring device such as a camera is shown in FIG.
As shown in, the angular distributions of the specular reflected light 9 and the specular diffuse reflected light 10 are added according to the area ratios of the temper portion 6 and the non-temper portion 7.

【0035】以上、テンパ部6と非テンパ部7とを合金
化亜鉛メッキ鋼板を例に説明したが、調質圧延により平
坦部が生じる他の鋼板にも一般に成立つ。
Although the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 have been described above by taking an alloyed galvanized steel sheet as an example, the present invention is generally applicable to other steel sheets in which a flat portion is formed by temper rolling.

【0036】次に、本発明の検出対象となる顕著な凹凸
性を持たない模様状ヘゲ欠陥と呼ばれる欠陥の光学反射
特性について説明する。
Next, the optical reflection characteristics of a defect called a pattern-shaped hedging defect having no remarkable unevenness which is a detection target of the present invention will be described.

【0037】図11に示すように、合金化溶融亜鉛メッ
キ鋼板に見られるヘゲ欠陥(ヘゲ部11)は、メッキ加
工前の冷延鋼板原板にヘゲ欠陥(ヘゲ部11)が存在
し、その上にメッキ層2が乗り、さらに下地鋼板1の鉄
元素の拡散によるヘゲ欠陥の合金化が進行したものであ
る。
As shown in FIG. 11, a hegging defect (heald portion 11) found in the galvannealed steel sheet is present in the cold-rolled steel sheet base plate before plating. Then, the plating layer 2 rides on it, and further the alloying of the hedging defects due to the diffusion of the iron element in the base steel sheet 1 progresses.

【0038】一般に、ヘゲ部11は鋼板4の正常部分を
示す母材12と比較して、例えばメッキ厚に違いが生じ
たり、合金化の程度に違いが生じる。その結果、例え
ば、ヘゲ部11のメッキ厚が厚く母材12に対し凸の場
合には、調質圧延が印加されることによりテンパ部6の
面積が非テンパ部7に比べて多くなる。逆に、ヘゲ部1
1のメッキ厚が薄く母材12に比べ凹の場合には、ヘゲ
部11は調質圧延のロール5a,5bが当接せず、非テ
ンパ部7が大半を占める。また、ヘゲ部11の合金化が
浅い場合には微小面素の角度分布は鋼板方線方向に強
く、拡散性は小さくなる。
In general, the heald portion 11 has a difference in, for example, the plating thickness or the degree of alloying as compared with the base material 12 showing the normal portion of the steel plate 4. As a result, for example, when the plating thickness of the hedging portion 11 is thick and convex to the base material 12, the temper rolling is applied, so that the area of the temper portion 6 becomes larger than that of the non-temper portion 7. On the contrary, the heald part 1
When the plating thickness of No. 1 is thinner than that of the base material 12, the rolls 5a and 5b of the temper rolling do not come into contact with the hegged portion 11, and the non-tempered portion 7 occupies the majority. Further, in the case where the heald portion 11 is shallowly alloyed, the angular distribution of the micro-plane elements is strong in the direction of the steel sheet direction, and the diffusivity becomes small.

【0039】次に、このようなヘゲ部11と母材部12
の表面性状の相違により、模様状ヘゲ欠陥がどのように
見えるかを説明する。
Next, such a beard portion 11 and a base material portion 12 are formed.
The appearance of the pattern-like hegging defect due to the difference in the surface texture of will be described.

【0040】上述したモデルに基づきヘゲ部11と母材
部12の違いについて分類すると一般に次の3種類に分
けられる。
When the difference between the beard portion 11 and the base material portion 12 is classified based on the above model, it is generally classified into the following three types.

【0041】(a) ヘゲ部11におけるテンパ部6の面
積率及び非テンパ部7の微小面素の角度分布が、母材部
12におけるテンパ部6の面積率及び非テンパ部7の微
小面素の角度分布と異なる(図13(a),図12
(a))。
(A) The area ratio of the tempered portion 6 and the angular distribution of the minute surface elements of the non-tempered portion 7 in the hedging portion 11 are determined by the area ratio of the tempered portion 6 and the minute surface of the non-tempered portion 7 in the base material portion 12. It is different from the angular distribution of the element (Fig. 13 (a), Fig. 12).
(A)).

【0042】(b) ヘゲ部11におけるテンパ部6の面
積率は母材部12におけるテンパ部6の面積率と異なる
が、ヘゲ部11における非テンパ部7の微小面素の角度
分布は母材部12における非テンパ部7の微小面素の角
度分布と変わらない(図13(b),図12(b))。
(B) Although the area ratio of the tempered portion 6 in the hedging portion 11 is different from the area ratio of the tempered portion 6 in the base material portion 12, the angular distribution of the minute surface elements of the non-tempered portion 7 in the hedging portion 11 is It is the same as the angular distribution of the minute surface elements of the non-tempered portion 7 in the base material portion 12 (FIGS. 13B and 12B).

【0043】(c) ヘゲ部11における非テンパ部7の
微小面素の角度分布は母材部12における非テンパ部7
の微小面素の角度分布と異なるが、ヘゲ部11における
テンパ部6の面積率は母材部12におけるテンパ部6の
面積率と変わらない(図13(c),図12(c))。
(C) The angle distribution of the minute surface elements of the non-tempered portion 7 of the heald portion 11 is determined by
Although it is different from the angular distribution of the micro-plane element of No. 2, the area ratio of the temper part 6 in the heald part 11 is the same as the area ratio of the temper part 6 in the base material part 12 (FIGS. 13C and 12C). .

【0044】図14に示すように、入射光8が当接する
微小面素13の法線方向の鋼板4の鋼板法線方向に対す
る傾斜角度を微小面素13の法線角度ξとし、この法線
角度ξとテンパ部6の面積率S(ξ)との関係を、上述
した(a)(b)(c) の3つの場合について、図13(a)
(b)(c)に示す。
As shown in FIG. 14, the inclination angle of the normal direction of the micro surface element 13 with which the incident light 8 abuts with respect to the steel plate normal direction of the steel plate 4 is defined as the normal angle ξ of the micro surface element 13. FIG. 13A shows the relationship between the angle ξ and the area ratio S (ξ) of the temper part 6 in the three cases (a), (b) and (c) described above.
Shown in (b) and (c).

【0045】このようなテンパ部6の面積率S(ξ)及
び微小面素13の角度分布の違いが、図12(a)
(b)(c)に示すような反射光量の角度分布の違いと
して観察される。図中実線で示す角度分布がヘゲ部11
に対応するヘゲ部角度分布11aであり、図中点線で示
す角度分布が母材部12に対応する母材部角度分布12
aである。
The difference in the area ratio S (ξ) of the temper portion 6 and the angular distribution of the minute surface element 13 is shown in FIG. 12 (a).
It is observed as a difference in the angular distribution of the reflected light amount as shown in (b) and (c). The angle distribution shown by the solid line in the figure is the heald portion 11.
The angle distribution 11a corresponds to the base metal part 12 and the angle distribution indicated by the dotted line in the drawing corresponds to the base metal part 12
a.

【0046】すなわち、図12(a)はヘゲ部角度分布
11aと母材部角度分布12aとの間において、鏡面反
射成分と鏡面拡散反射成分とが共に差が存在する場合を
示し、図12(b)は鏡面反射成分のみに差が存在する
場合を示し、図12(c)は鏡面拡散反射成分のみに差
が存在する場合を示す。
That is, FIG. 12A shows a case where there is a difference in both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component between the hedging portion angle distribution 11a and the base material portion angle distribution 12a. 12B shows the case where there is a difference only in the specular reflection component, and FIG. 12C shows the case where there is a difference only in the specular diffuse reflection component.

【0047】そして、ヘゲ部角度分布11aと母材部角
度分布12aとでテンパ部6の面積率S(ξ)に相違が
ある場合には、図12(a)(b)に示すように、その
差は正反射方向から観察される。具体的には、正反射方
向からヘゲ部11の反射光を測定した場合と母材部12
の反射光を測定した場合に、ヘゲ部11のテンパ部6の
面積率S(ξ)が母材部12のテンパ部6の面積率S
(ξ)より大きい場合にはヘゲ部11は母材部12に比
較して相対的に明るく見える。逆に、ヘゲ部11のテン
パ率6が母材部12より小さいときにはヘゲ部11は母
材部12に比較して相対的に暗く観察される。
When the area ratio S (ξ) of the tempered portion 6 is different between the beveled portion angle distribution 11a and the base material portion angle distribution 12a, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). , The difference is observed from the direction of specular reflection. Specifically, the case where the reflected light of the heald portion 11 is measured from the regular reflection direction and the base material portion 12
When the reflected light of is measured, the area ratio S (ξ) of the temper part 6 of the heald part 11 is the area ratio S of the temper part 6 of the base material part 12.
When it is larger than (ξ), the barbed portion 11 looks relatively brighter than the base material portion 12. On the contrary, when the temper ratio 6 of the beard portion 11 is smaller than the base material portion 12, the beard portion 11 is observed relatively darker than the base material portion 12.

【0048】ヘゲ部角度分布11aと母材部角度分布1
2aとでテンパ部6の面積率S(ξ)に違いがない場合
には図12(c)に示すように、正反射方向からの単な
る受光強度の差を観察するのみではヘゲ部11の存在を
観察できない。しかし、鏡面拡散反射成分の拡散性(角
度分布)に違いがあるときには図12(c)に示すよう
に正反射方向以外の拡散方向から欠陥が観察される。
Angular distribution 11a of the barbed portion and angular distribution 1 of the base metal portion
When there is no difference in the area ratio S (ξ) of the temper part 6 from 2a, as shown in FIG. We cannot observe our existence. However, when there is a difference in the diffusivity (angle distribution) of the specular diffuse reflection components, defects are observed from the diffusion directions other than the specular reflection direction as shown in FIG.

【0049】例えば、ヘゲ部11の鏡面拡散反射成分の
拡散性(角度分布)が小さい時には、一般に正反射方向
に比較的近い拡散方向からはヘゲ部11は明るく観察さ
れ、正反射方向から離れるに従い明るさは小さくなり、
ある角度で観察不能となる。さらに正反射方向から遠ざ
かると今度はヘゲ部11は暗く観察される。
For example, when the diffusivity (angle distribution) of the specular diffuse reflection component of the heald portion 11 is small, generally, the heald portion 11 is observed bright from the diffusion direction relatively close to the regular reflection direction, and from the regular reflection direction. The brightness decreases with distance,
It becomes unobservable at a certain angle. Further, when the distance from the regular reflection direction is increased, the shadow 11 is observed darker.

【0050】このようなヘゲ部11を母材部12と確実
に区別して検出するためには、図13において、どうい
う角度(法線角度ξ)の微小面素13からの反射光を抽
出するのかを検討することが必要である。例えば、先の
図12(a)(b)の例のように、正反射方向でヘゲ部
11と母材部12の違いを検出するということは、図1
3で示される微小面素13の角度分布のうち微小面素1
3の法線角度ξ=0について抽出し、ヘゲ部11と母材
部12との違いを検出していることになる。
In order to surely distinguish and detect such a barbed portion 11 from the base material portion 12, in FIG. 13, what angle (normal angle ξ) the reflected light from the minute surface element 13 is extracted. It is necessary to consider whether or not. For example, as in the example of FIGS. 12A and 12B described above, detecting the difference between the beard portion 11 and the base material portion 12 in the specular reflection direction is similar to FIG.
Of the angular distribution of the micro-plane element 13 indicated by 3, the micro-plane element 1
It means that the normal angle ξ = 0 of 3 is extracted and the difference between the beard portion 11 and the base material portion 12 is detected.

【0051】ここで、微小面素13の法線角度ξ=0の
反射光を抽出するということを数学的に表現すると、図
13の特性(面積率S(ξ))それぞれに、図15
(a)に示すデルタ関数δ(ξ)で表される抽出特性を
示す関数(以後この関数を重み関数I(ξ)と呼ぶ)を
乗じて積分することに相当する。
Mathematically expressing the extraction of the reflected light of the normal surface angle ξ = 0 of the micro-plane element 13, the characteristics (area ratio S (ξ)) of FIG.
This is equivalent to multiplying by a function showing the extraction characteristic represented by the delta function δ (ξ) shown in (a) (hereinafter, this function is referred to as a weighting function I (ξ)) and integrating.

【0052】また、例えば、入射角60°において、正
反射方向から20°ずれた40°の角度位置で反射光を
測定することは、図15(b)のようなデルタ関数δ
(ξ+10)なる重み関数I(ξ)を用いて計算するこ
とに相当する。
Further, for example, at an incident angle of 60 °, measuring reflected light at an angle position of 40 ° deviated from the regular reflection direction by 20 ° is a delta function δ as shown in FIG.
This corresponds to the calculation using the weighting function I (ξ) of (ξ + 10).

【0053】なお、図14に示すように、反射角度θ´
と微小面素13の法線角度ξと入射光8の入射角度θと
の関係は簡単な幾何学的考察によって(1) 式で求まる。
As shown in FIG. 14, the reflection angle θ '
And the relationship between the normal angle ξ of the minute surface element 13 and the incident angle θ of the incident light 8 can be obtained by the equation (1) by a simple geometrical consideration.

【0054】 θ´=−θ+2ξ …(1) すなわち、どういう角度(法線角度ξ)の微小面素13
からの反射光を抽出するかということは、どのような重
み関数I(ξ)を設計するかということに相当すること
が理解できる。
Θ ′ = − θ + 2ξ (1) That is, what angle (normal angle ξ) the minute surface element 13 has
It can be understood that whether to extract the reflected light from is equivalent to what kind of weighting function I (ξ) is designed.

【0055】このような観点から、図13(a)(b)
(c)で表されるような各ヘゲ部11を母材部12と弁
別し検出するための重み関数I(ξ)を考えると、図1
5(a)(b)に示すデルタ関数δ(ξ),δ(ξ+1
0)も有効な重み関数I(ξ)の一つである。
From this point of view, FIG. 13 (a) (b)
Considering a weighting function I (ξ) for discriminating and detecting each of the barbed portions 11 as shown in FIG.
5 (a) and (b), the delta functions δ (ξ), δ (ξ + 1
0) is also one of the effective weight functions I (ξ).

【0056】なお、重み関数I(ξ)は、必ずしも図1
5に示した特定の法線角度のみを抽出する幅が無限小の
デルタ関数δ(ξ)である必要はなく、ある程度の信号
幅を有することも可能である。
The weighting function I (ξ) is not always the same as in FIG.
The width for extracting only the specific normal angle shown in 5 does not have to be the infinitesimally small delta function δ (ξ), and it is possible to have a certain signal width.

【0057】しかしながら、このような弁別手法におい
ては、2つの光学系の視野を同一にすることはできな
い。また、拡散反射光を測定するために一旦カメラを設
置すると、その重み関数I(ξ)を変更することは、カ
メラの設置位置を変更することが必要であるから、容易
ではない。
However, in such a discrimination method, the fields of view of the two optical systems cannot be the same. Further, once the camera is installed to measure the diffuse reflection light, changing the weighting function I (ξ) of the camera is not easy because it is necessary to change the installation position of the camera.

【0058】前者の課題に対しては同一光軸上の測定が
必要である。すなわち、拡散反射光を捉えるのでなく、
鋼板4の正反射方向からの測定のみで鏡面反射成分と鏡
面拡散反射成分との両成分が捉えられることが望まし
い。そして、後者の課題に対しては、重み関数I(ξ)
をある程度自由度を持って設定できることが望ましい。
For the former problem, measurement on the same optical axis is necessary. That is, instead of capturing diffuse reflection light,
It is desirable that both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component be captured only by measuring from the regular reflection direction of the steel plate 4. Then, for the latter problem, the weighting function I (ξ)
It is desirable to be able to set with some degree of freedom.

【0059】そこで、本発明においては、まず光源とし
て、レーザのような平行光源ではなく拡散特性をもつ線
状の光源、すなわち線状拡散光源を用いている。また、
鋼板4の正反射方向から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成
分とを分離して抽出する必要があるので偏光を用いてい
る。
Therefore, in the present invention, first, as the light source, a linear light source having a diffusion characteristic, that is, a linear diffused light source is used instead of a parallel light source such as a laser. Also,
Since it is necessary to separate and extract the specular reflection component and the specular diffuse reflection component from the regular reflection direction of the steel plate 4, polarized light is used.

【0060】この線状拡散光源の効果を説明するため
に、図16(a)(b)に示すように、線状拡散光源1
4を鋼板4の表面に平行に配置し、光源に垂直な面内に
あり、入射角が出射角と一致する方向である鋼板正反射
方向から鋼板4上の一点を観察したときの反射特性を考
える。
In order to explain the effect of this linear diffused light source, as shown in FIGS. 16A and 16B, the linear diffused light source 1
4 is arranged parallel to the surface of the steel plate 4, and is in a plane perpendicular to the light source, and the reflection characteristics when a point on the steel plate 4 is observed from the steel plate specular reflection direction, which is the direction in which the incident angle matches the exit angle, Think

【0061】図16(a)に示すように、線状拡散光源
14の中央部から照射された入射光8の場合、テンパ部
6に入射した入射光8は鏡面的に反射され、鋼板正反射
方向で全て捉えられる。一方、非テンパ部7に入射した
光は鏡面拡散的に反射され、たまたま鋼板法線方向と同
一方向を向いている微小面素13により反射された分の
みが捉えられる。このような方向を向いている微小面素
13は非常に少ないので、鋼板正反射方向に配設された
受光カメラで捉えられる反射光のうちではテンパ部6か
らの鏡面反射光が支配的である。
As shown in FIG. 16 (a), in the case of the incident light 8 emitted from the central portion of the linear diffused light source 14, the incident light 8 incident on the temper portion 6 is reflected specularly, and the steel plate is regularly reflected. All can be caught in the direction. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion 7 is specularly diffusely reflected, and only the amount reflected by the minute surface element 13 that happens to be in the same direction as the normal direction of the steel plate is captured. Since the number of the minute surface elements 13 facing such a direction is very small, the specular reflected light from the temper part 6 is dominant in the reflected light captured by the light receiving camera arranged in the steel plate regular reflection direction. .

【0062】これに対し、図16(b)に示すように、
線状拡散光源14の中央部以外の位置から照射された入
射光8の場合には、テンパ部6に入射した光は鏡面反射
して鋼板正反射方向とは異なる方向へ反射する。そのた
め、鏡面反射した光は鋼板正反射方向では捉えることが
できない。一方、非テンパ部7に入射した光は鏡面拡散
的に反射され、そのうち鋼板正反射方向に反射された分
が受光カメラで捉えられる。したがって、鋼板正反射方
向に配設された受光カメラで捉えられる反射光は全て非
テンパ部7で反射した鏡面拡散反射光である。
On the other hand, as shown in FIG.
In the case of the incident light 8 emitted from a position other than the central portion of the linear diffused light source 14, the light incident on the temper portion 6 is mirror-reflected and reflected in a direction different from the steel plate regular reflection direction. Therefore, the light specularly reflected cannot be captured in the regular reflection direction of the steel plate. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion 7 is specularly diffused and reflected, and the portion reflected in the regular reflection direction of the steel plate is captured by the light receiving camera. Therefore, all the reflected light captured by the light receiving camera arranged in the regular reflection direction of the steel plate is specular diffuse reflected light reflected by the non-temper portion 7.

【0063】以上2つの場合を併せると、線状拡散光源
14の長尺方向全体から照射される全ての入射光8のう
ち鋼板正反射方向からの観察で捉えられるのは、テンパ
部6からの鏡面反射光と非テンパ部7からの鏡面拡散反
射光との和である。
Combining the above two cases, what is captured by the observation from the regular reflection direction of the steel plate is that of all the incident light 8 emitted from the entire lengthwise direction of the linear diffused light source 14 is observed from the temper part 6. It is the sum of the specular reflection light and the specular diffuse reflection light from the non-temper part 7.

【0064】次に、鋼板4の正反射方向から線状拡散光
源14を使用して観察した場合に、偏光特性がどう変化
するかについて説明する。
Next, how the polarization characteristics change when observed using the linear diffused light source 14 from the regular reflection direction of the steel plate 4 will be described.

【0065】一般に、鏡面状の金属表面での反射におい
ては、電界の方向が入射面に平行な光(p偏光)あるい
は入射面に直角な光(s偏光)においては、反射によっ
ても偏光特性は保存される。すなわち、p偏光のまま又
はs偏光のまま出射する。また、p偏光成分とs偏光成
分とを同時に持つ任意の偏光角を有した直線偏光が反射
されると、p、s偏光の反射率比 tanΨ及び位相差Δに
応じた楕円偏光となって出射する。
In general, in reflection on a mirror-like metal surface, in the light whose electric field direction is parallel to the incident surface (p-polarized light) or the light perpendicular to the incident surface (s-polarized light), the polarization characteristic is also reflected. Saved. That is, the light is emitted as it is as p-polarized light or as s-polarized light. Further, when linearly polarized light having an arbitrary polarization angle having both p-polarized light component and s-polarized light component at the same time is reflected, it becomes elliptically polarized light according to the reflectance ratio tan Ψ and the phase difference Δ of p and s-polarized light and emerges. To do.

【0066】合金化亜鉛メッキ鋼板に線状拡散光源14
から光が照射される場合を図17(a)(b)を用いて
説明する。
Linear diffused light source 14 on alloyed galvanized steel sheet
A case where light is emitted from the above will be described with reference to FIGS.

【0067】図17(a)に示すように、線状拡散光源
14の中央部から出射した光は鋼板4のテンパ部6で鏡
面反射して鋼板正反射方向で観察される。これに関して
は上記一般の鏡面状の金属表面での反射がそのまま成立
する。
As shown in FIG. 17A, the light emitted from the central portion of the linear diffused light source 14 is specularly reflected by the temper portion 6 of the steel plate 4 and observed in the regular reflection direction of the steel plate. In this regard, the reflection on the general mirror-like metal surface is established as it is.

【0068】一方、図17(b)に示すように、線状拡
散光源14の中央部以外の位置から出射した光は、鋼板
4の非テンパ部7の結晶表面の傾いた微小面素13で鏡
面反射して鋼板正反射方向で観察される。この場合、鋼
板4の入射面に平行なp偏光の光を入射したとしても実
際に反射する傾いた微小面素13に対して考えた場合に
は入射面は微小面素13に対して平行ではなく、p、s
両偏光成分を持つ直線偏光であるため、楕円偏光となっ
て出射する。線状拡散光源14からs偏光を入射した場
合も同様である。
On the other hand, as shown in FIG. 17B, the light emitted from a position other than the central portion of the linear diffused light source 14 is generated by the inclined fine surface element 13 of the crystal surface of the non-tempered portion 7 of the steel plate 4. It is specularly reflected and observed in the direction of regular reflection of the steel plate. In this case, when considering a tilted microscopic surface element 13 that actually reflects p-polarized light parallel to the incident surface of the steel plate 4, the incident surface is not parallel to the microscopic surface element 13. Without p, s
Since it is linearly polarized light having both polarization components, it is emitted as elliptically polarized light. The same applies when s-polarized light is incident from the linear diffused light source 14.

【0069】また、線状拡散光源14からp、s両偏光
成分を持つ任意の偏光角αの直線偏光が鋼板4に入射し
た場合、線状拡散光源14の中央部以外の位置から傾い
た微小面素13に入射した光は偏光角αが傾いて作用す
るため、鋼板正反射方向に出射する楕円偏光の形状は、
線状拡散光源14の中央部から入射してテンパ部6で鏡
面反射した光とは異なる。
Further, when linearly polarized light having an arbitrary polarization angle α having both p and s polarization components is incident on the steel plate 4 from the linear diffused light source 14, a minute tilted position other than the central portion of the linear diffused light source 14 is obtained. Since the light incident on the surface element 13 acts with the polarization angle α inclined, the shape of the elliptically polarized light emitted in the regular reflection direction of the steel plate is
It is different from the light that is incident from the central portion of the linear diffused light source 14 and is specularly reflected by the temper portion 6.

【0070】以下、p,s両成分をもつ直線偏光を線状
拡散光源14から鋼板4に入射する場合について詳細に
検証する。
The case where linearly polarized light having both p and s components is incident on the steel sheet 4 from the linear diffused light source 14 will be detailed below.

【0071】まず、図18に示すように、線状拡散光源
14からの入射光8を方位角(偏光角)αを有する偏光
板15で直線偏光にした後、水平に配置された鋼板4に
入射させ、その正反射光を受光カメラ16で受光する。
前述したように、線状拡散光源14上のC点から出射さ
れた入射光8については、鋼板4におけるテンパ部6に
より鏡面反射された成分、及び、非テンパ部7における
たまたま法線が鋼板4の鉛直方向を向いた法線角度ξ=
0の微小面素13から鏡面拡散反射された成分が鋼板4
上のO点から受光カメラ16方向へ反射する光に寄与し
ている。
First, as shown in FIG. 18, the incident light 8 from the linear diffused light source 14 is linearly polarized by the polarizing plate 15 having the azimuth angle (polarization angle) α, and then the horizontally arranged steel plate 4 is formed. The light is made incident, and the specularly reflected light is received by the light receiving camera 16.
As described above, with respect to the incident light 8 emitted from the point C on the linear diffused light source 14, the component specularly reflected by the temper part 6 of the steel plate 4 and the normal line in the non-temper part 7 happen to be the steel plate 4. Normal angle ξ =
Steel plate 4 is the component that is specularly diffused and reflected from the minute surface element 13 of 0.
It contributes to the light reflected from the upper point O toward the light receiving camera 16.

【0072】一方、図19に示すように、線状拡散光源
14上の鋼板4のO点から見て角度φだけずれた点Aか
らの入射光8については、鏡面反射成分は受光カメラ1
6方向とは異なる方向に反射されるため、前述した法線
角度ξの微小面素13による鏡面拡散反射成分のみが寄
与する。
On the other hand, as shown in FIG. 19, with respect to the incident light 8 from the point A deviated by the angle φ from the point O of the steel plate 4 on the linear diffused light source 14, the specular reflection component is the light receiving camera 1.
Since the light is reflected in directions different from the six directions, only the specular diffuse reflection component by the minute surface element 13 having the normal angle ξ described above contributes.

【0073】ここで、入射光8の入射方向を示す角度φ
と微小面素13の法線角度ξとの関係は、入射光8の鋼
板4に対する入射角度θを用いて、簡単な幾何学的考察
により、(2) 式で与えられる。
Here, the angle φ indicating the incident direction of the incident light 8
The relationship between the normal angle ξ of the micro surface element 13 and the incident angle θ of the incident light 8 with respect to the steel plate 4 is given by the equation (2) by a simple geometrical consideration.

【0074】 COSξ=[2・ cosθ・ cos2 (φ/2)] /[sin 2 φ+4・{ cos2 θ・ cos4 (φ/4) +sin 2 θ・ sin4 (φ/2)}]1/2 …(2) 次に、このようにして反射された光の偏光状態について
考える。
COS ξ = [2 · cos θ · cos 2 (φ / 2)] / [sin 2 φ + 4 · {cos 2 θ · cos 4 (φ / 4) + sin 2 θ · sin 4 (φ / 2)}] 1 / 2 (2) Next, consider the polarization state of the light reflected in this way.

【0075】C点から出射された入射光8が、方位角
(偏光角)αの偏光板15を通り、鋼板4上のO点にて
鏡面反射された後の偏光状態EC は、偏光光学で一般
に用いられるジョーンズ行列を用いて、 EC =T・Ein …(3) と表される。但し、Einは偏光板15の方位角(偏光
角)αの直線偏光ベクトルを示し、Tは鋼板4の反射
特性行列を示す。そして、直線偏光ベクトルEin及び
反射特性行列Tはそれぞれ(4) (5) 式で与えられる。
The incident light 8 emitted from the point C passes through the polarizing plate 15 having the azimuth angle (polarization angle) α and is specularly reflected at the point O on the steel plate 4, and the polarization state E C is Using the Jones matrix generally used in, E C = T · Ein (3) However, Ein represents the linear polarization vector of the azimuth angle (polarization angle) α of the polarizing plate 15, and T represents the reflection characteristic matrix of the steel plate 4. The linear polarization vector Ein and the reflection characteristic matrix T are given by the equations (4) and (5), respectively.

【0076】[0076]

【数1】 [Equation 1]

【0077】但し、 tanΨ:p,s偏光の振幅反射率比 Δ:p,s偏光の反射率の位相差 rS :s偏光の振幅反射率 同様に、線状拡散光源14上のA点から出射した入射光
8が、法線角度ξの微小面素13で受光器16方向に反
射された光の偏光状態EA は、入射面が偏光板15及
び受光カメラ16の検光子と直交しているとすれば(6)
式で与えられる。
However, tan Ψ: p, s polarized light amplitude reflectance ratio Δ: p, s polarized light reflectance phase difference r S : s polarized light amplitude reflectance The polarization state E A of the emitted incident light 8 reflected by the minute surface element 13 having the normal angle ξ in the direction of the light receiver 16 is such that the incident surface is orthogonal to the polarizing plate 15 and the analyzer of the light receiving camera 16. If so (6)
Given by the formula.

【0078】 EA =R(ξ)・T・R(−ξ)・Ein …(6) 但し、Rは回転行列であり、(7) 式で与えられる。E A = R (ξ) TR (−ξ) Ein (6) where R is a rotation matrix and is given by the equation (7).

【0079】[0079]

【数2】 [Equation 2]

【0080】(3) 式は、(6) 式において微小面素13の
法線角度ξ=0とした特別の場合であり、鏡面反射成分
についても鏡面拡散反射成分についても(6) 式を用いて
統一的に考えることができる。(6) 式を計算し、法線角
度ξの微小面素13からの反射光の楕円偏光状態を図示
すると、図20に示すようになる。
The equation (3) is a special case where the normal angle ξ = 0 of the minute surface element 13 in the equation (6) is used, and the equation (6) is used for both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component. You can think in a unified way. The equation (6) is calculated, and the elliptically polarized state of the reflected light from the minute surface element 13 with the normal angle ξ is shown in FIG.

【0081】但し、ここで入射偏光の方位角(偏光角)
αは45°、入射角θは60°、鋼板4の反射特性とし
てp,s偏光の振幅反射率比の逆正接Ψ=28゜、p,
s偏光の反射率の位相差Δ=120゜とした。図20よ
り、法線角度ξ=Oすなわち鏡面反射の場合の楕円に対
して法線角度ξの値が変化するに従って、楕円が傾いて
いくのが理解できる。
However, here, the azimuth angle (polarization angle) of the incident polarized light
α is 45 °, the incident angle θ is 60 °, and the reflection characteristic of the steel plate 4 is the arctangent Ψ = 28 ° of the amplitude reflectance ratio of p and s polarized light, p,
The phase difference Δ of reflectance of s-polarized light was set to 120 °. From FIG. 20, it can be understood that the ellipse is inclined as the value of the normal angle ξ = O, that is, the value of the normal angle ξ with respect to the ellipse in the case of specular reflection.

【0082】したがって、例えば受光カメラ16の前に
検光子17を挿入し、その検光角βを設定することによ
って、どの法線角度ξの微小面素13からの反射光をよ
り多く抽出するかを選択することができる。
Therefore, for example, by inserting the analyzer 17 in front of the light-receiving camera 16 and setting the analysis angle β thereof, which normal angle ξ is more reflected light from the micro-plane element 13 is extracted. Can be selected.

【0083】このことを定量化するために、図19に示
すように、(3) 式で表される偏光状態EA の反射光に
対して検光角βの検光子17を挿入した後における偏光
状態E0 を求めると、(8) 式となる。
In order to quantify this, as shown in FIG. 19, after inserting the analyzer 17 of the detection angle β into the reflected light of the polarization state E A represented by the equation (3), When the polarization state E 0 is obtained, the equation (8) is obtained.

【0084】 E0 =R(β)・A・R(−β)・EA =R(β)・A・R(−β)・R(ξ)・T・R(−ξ)・Ein …(8) 但し、Aは検光子17を表す行列であり、(9) 式で示
される。
E 0 = R (β) · A · R (−β) · E A = R (β) · A · R (−β) · R (ξ) · T · R (−ξ) · Ein ... (8) However, A is a matrix showing the analyzer 17, and is shown by Formula (9).

【0085】[0085]

【数3】 [Equation 3]

【0086】次に、この(8) 式から受光カメラ16で検
出する法線角度ξの微小面素13からの反射光の光強度
を求める。
Next, from this equation (8), the light intensity of the reflected light from the minute surface element 13 with the normal angle ξ detected by the light receiving camera 16 is obtained.

【0087】前述したように、該当微小面素13の面積
率をS(ξ)とすると、下記(10)式が成立する。
As described above, when the area ratio of the corresponding micro-plane element 13 is S (ξ), the following equation (10) is established.

【0088】 S(ξ)・|E0 2 =rS 2 P 2 ・S(ξ)・I(ξ,β) I(ξ,β)= tan2 Ψ・ cos2 (ξ−α)・ cos2 (ξ−β) +2・ tanΨ・ cosΔ・ cos(ξ−α)・ sin(ξ−α) × cos(ξ−β)・ sin(ξ−β) + sin2 (ξ−α)・ sin2 (β−ξ) …(10) 上式におけるI(ξ,β)は、前述したように、法線角
度ξの微小面素13からの反射光をどの程度抽出できる
かを示す重み関数であり、光学系及び被検体の偏光特性
に依存する。そして、それに鋼板4の反射率rS 2 、入
射光光量EP 2、面積率S(ξ)を乗じたものが検出さ
れる光強度になる。
[0088] S (ξ) · | E 0 | 2 = r S 2 E P 2 · S (ξ) · I (ξ, β) I (ξ, β) = tan 2 Ψ · cos 2 (ξ-α)・ Cos 2 (ξ−β) +2 ・ tan Ψ ・ cos ∆ ・ cos (ξ−α) ・ sin (ξ−α) × cos (ξ−β) ・ sin (ξ−β) + sin 2 (ξ−α) ・sin 2 (β−ξ) (10) As described above, I (ξ, β) is a weighting function that indicates how much reflected light from the minute surface element 13 with the normal angle ξ can be extracted. And depends on the polarization characteristics of the optical system and the subject. Then, the product of the reflectance r S 2 of the steel plate 4, the incident light quantity E P 2 , and the area ratio S (ξ) is the detected light intensity.

【0089】表面処理鋼板などのように、鋼板表面の材
質が均−な対象を考える場合は反射率rS 2 の値は一定
と考えられる。また、入射光光量EP 2 は入射光量が光
源の位置によらず均一ならば同じく一定の値としてよ
い。
The value of the reflectance r S 2 is considered to be constant when considering an object such as a surface-treated steel sheet whose surface material is uniform. Further, the incident light amount E P 2 may be a constant value as long as the incident light amount is uniform regardless of the position of the light source.

【0090】したがって、受光カメラ16が検出する光
強度を求めるには、法線角度ξの微小面素13の面積率
S(ξ)と重み関数I(ξ,β)とを考えればよい。
Therefore, in order to obtain the light intensity detected by the light-receiving camera 16, it is sufficient to consider the area ratio S (ξ) of the minute surface element 13 with the normal angle ξ and the weighting function I (ξ, β).

【0091】ここで、重み関数I(ξ,β)について考
える。法線角度ξの微小面素13からの寄与が最も大き
くなるような検光子17の検光角β0 を選定しようとし
た場合、その候補は次の(11)式をβについて解くことに
よって与えられる。
Now, consider the weighting function I (ξ, β). When an analysis angle β 0 of the analyzer 17 that maximizes the contribution of the normal surface angle ξ from the micro-plane element 13 is selected, the candidate is given by solving the following equation (11) for β. To be

【0092】[0092]

【数4】 [Equation 4]

【0093】(11)式により、法線角度ξ=0、すなわち
鏡面反射成分の寄与が最も大きくなるような検光角βを
求めると、検光角βは約−45°である。但し、ここで
も、鋼板4の反射特性として前述した反射率比の逆正接
Ψ=28°、位相差Δ=120°を採用し、線状拡散光
源14からの入射光8に対する偏光板15の方位角(偏
光角)α=45°を採用した。
From the equation (11), when the normal angle ξ = 0, that is, the detection angle β that maximizes the contribution of the specular reflection component is obtained, the detection angle β is about −45 °. However, also here, the arctangent Ψ = 28 ° of the reflectance ratio and the phase difference Δ = 120 ° are adopted as the reflection characteristics of the steel plate 4, and the orientation of the polarizing plate 15 with respect to the incident light 8 from the linear diffused light source 14 is adopted. The angle (polarization angle) α = 45 ° was adopted.

【0094】図21に、検光子17の検光角βが−45
°の場合における微小面素13の法線角度ξと重み関数
I(ξ,−45)との関係を示す。但し、見やすさのた
めに重み関数I(ξ,−45)の最大値を[1]に規格
化してある。
In FIG. 21, the analysis angle β of the analyzer 17 is -45.
The relationship between the normal angle ξ of the minute surface element 13 and the weighting function I (ξ, −45) in the case of ° is shown. However, for ease of viewing, the maximum value of the weighting function I (ξ, −45) is standardized to [1].

【0095】図21の特性から、法線角度ξ=0°、す
なわち鏡面反射成分が最も支配的で、逆に法線角度ξ=
±35°付近の微小面素13からの鏡面拡散反射光が最
も抽出されないことが理解できる。
From the characteristics of FIG. 21, the normal angle ξ = 0 °, that is, the specular reflection component is the most dominant, and conversely the normal angle ξ =
It can be understood that the specular diffuse reflection light from the minute surface element 13 in the vicinity of ± 35 ° is most extracted.

【0096】また、逆に法線角度ξ=±35°の反射光
を最もよく抽出するような検光子17の検光角βを(10)
式及び(11)式より求めると、およそβ=45°である。
検光子17の検光角β=45°に対する微小面素13の
法線角度ξと重み関数I(ξ,45)の関係を図22に
示す。
On the contrary, the analysis angle β of the analyzer 17 that best extracts the reflected light with the normal angle ξ = ± 35 ° is (10)
From the equation and the equation (11), β = 45 °.
FIG. 22 shows the relationship between the normal angle ξ of the minute surface element 13 and the weighting function I (ξ, 45) with respect to the analysis angle β = 45 ° of the analyzer 17.

【0097】なお、図22の重み関数I(ξ,β)の特
性が左右対称でないのは、入射面(微小面素13に対す
る入射光8と反射光により張られる平面)を基準に考え
ると、微小面素13の法線角度ξが正の場合、見かけ上
入射光8の偏光の方位角(偏光角)αが小さくなる(p
偏光に近づく)ことと、鋼板4のp偏光反射率がs偏光
反射率より小さいことによる。
Note that the characteristic of the weighting function I (ξ, β) in FIG. 22 is not bilaterally symmetric, considering that it is based on the incident surface (the plane stretched by the incident light 8 on the minute surface element 13 and the reflected light). When the normal angle ξ of the micro-plane element 13 is positive, the azimuth angle (polarization angle) α of the polarization of the incident light 8 apparently becomes small (p
It is closer to polarized light) and the p-polarized light reflectance of the steel plate 4 is smaller than the s-polarized light reflectance.

【0098】また、検光子17の検光角β=−45°と
45°の中間の特性となるβ=90°についても計算し
た重み関数I(ξ,90)も図22に示した。
FIG. 22 also shows the weighting function I (ξ, 90) calculated for β = 90 °, which is an intermediate characteristic between the analysis angles β = −45 ° and 45 ° of the analyzer 17.

【0099】(10)式で示したように、法線角度ξの微小
面素13からの反射光強度は、重み関数I(ξ,β)と
面積率S(ξ)の積により与えられるから、最終的に受
光カメラ16で受光する光強度は[S(ξ)・I(ξ,
β)]を法線角度ξについて積分したものになる。例え
ば、図23に示すような反射特性を有する鋼板4からの
反射光を、検光角βが−45°の検光子17を通して受
光した場合、図23で示される面積率S(ξ)を図21
に示す重み関数I(ξ,β)で示される重みをつけて積
分したものが実際に受光した光強度となる。
As shown in the equation (10), the intensity of the reflected light from the minute surface element 13 with the normal angle ξ is given by the product of the weighting function I (ξ, β) and the area ratio S (ξ). Finally, the light intensity received by the light receiving camera 16 is [S (ξ) · I (ξ,
β)] is integrated with respect to the normal angle ξ. For example, when the reflected light from the steel plate 4 having the reflection characteristics as shown in FIG. 23 is received through the analyzer 17 having the analysis angle β of −45 °, the area ratio S (ξ) shown in FIG. 21
The light intensity actually received is obtained by weighting and integrating with the weighting function I (ξ, β) shown in.

【0100】そこで、鋼板4の表面に、図12(a)
(b)(c)に示されるような特性のヘゲ部11が存在
した場合を考える。その場合の各面積率S(ξ)は、そ
れぞれ図13(a)(b)(c)のようになっている。
Then, on the surface of the steel plate 4, as shown in FIG.
Consider a case where there is a heddle portion 11 having characteristics as shown in (b) and (c). Each area ratio S (ξ) in that case is as shown in FIGS. 13 (a), 13 (b), and 13 (c).

【0101】まず、図12(b)、図13(b)のよう
に鏡面反射成分のみに違いがある場合を考える。このよ
うな疵を検光角β=−45°の検光子17を通して受光
したときの光強度は、図13(b)に示す面積率S
(ξ)に図21で表される重み関数I(ξ,β)をかけ
て積分したものに相当するから、母材部12とヘゲ部1
1との反射光量の違いを検出することができる。
First, consider the case where there is a difference only in the specular reflection component as shown in FIGS. 12 (b) and 13 (b). The light intensity when such a flaw is received through the analyzer 17 with the detection angle β = −45 ° is the area ratio S shown in FIG.
Since it corresponds to a product obtained by multiplying (ξ) by the weighting function I (ξ, β) shown in FIG.
It is possible to detect the difference in the amount of reflected light with respect to 1.

【0102】また、同一疵を検光角β=45°の検光子
17を通して受光したときの光強度については、図13
(b)に示すように、鏡面拡散反射成分に違いがないた
め、図22の検光角β=45°の重み関数I(ξ,β)
をかけて積分することを考えると明らかなように、母材
部12とヘゲ部11との違いを検出することができな
い。
FIG. 13 shows the light intensity when the same flaw is received through the analyzer 17 having the detection angle β = 45 °.
As shown in (b), since there is no difference in the specular diffuse reflection component, the weighting function I (ξ, β) of the detection angle β = 45 ° in FIG.
As is apparent from the consideration of integrating by multiplying by, it is impossible to detect the difference between the base material portion 12 and the heald portion 11.

【0103】また、図12(c)、図13(c)のよう
に鏡面拡散反射成分のみに違いがある場合には、逆に、
検光角β=−45°の検光子17を通したのでは検出で
きず、検光角β=45°の度検光子17を通したときに
検出できる。
When there is a difference only in the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 12 (c) and 13 (c), conversely,
It cannot be detected by passing through the analyzer 17 having an analysis angle β = −45 °, but can be detected when passing through the analyzer 17 having an analysis angle β = 45 °.

【0104】但し、母材部12とヘゲ部11の鏡面拡散
反射成分の違いがなくなっている法線角度ξは、図13
(c)では法線角度ξ=±20°付近であったが、も
し、その角度がたまたま±30数度付近となる疵がある
と、検光角β=45°の検光子17を通しても検出でき
なくなる。
However, the normal angle ξ at which there is no difference in the specular diffuse reflection components of the base material portion 12 and the hedging portion 11 is shown in FIG.
In (c), the normal angle ξ was around ± 20 °, but if there was a flaw that happened to be around ± 30 degrees, the angle was also detected through the analyzer 17 with the analysis angle β = 45 °. become unable.

【0105】その場合は、別の重み関数(例えばI
(ξ,90))となるような検光角β(例えば90゜)
の検光子17をもうーつ別に用意し、3番目の受光カメ
ラ16で受光するようにすればよい。
In that case, another weighting function (eg I
(Ξ, 90)) such that the detection angle β (eg 90 °)
The other analyzer 17 may be prepared separately so that the third light receiving camera 16 receives the light.

【0106】一般に、鋼板4の表面の母材部12とヘゲ
部11の反射特性は図12(a)、(b)、(c)のい
ずれかであるので、ヘゲ部11の見落としをなくするた
めには、3つの異なる検光角βの検光子17を用い、対
応する3つの法線角度ξの微小面素13からの反射光を
抽出して受光するようにすることが必要である。
In general, the reflection characteristics of the base material portion 12 and the hedging portion 11 on the surface of the steel plate 4 are as shown in FIGS. 12 (a), 12 (b) and 12 (c). In order to eliminate it, it is necessary to use the analyzers 17 with three different analysis angles β and extract and receive the reflected light from the corresponding microplane elements 13 with the three normal angles ξ. is there.

【0107】また、図12(a)、図13(a)のよう
に鏡面反射成分、鏡面拡散反射成分ともに違いがある場
合には、基本的には、例えば−45°と+45°とのい
ずれの検光子17を通した反射光でも母材部12とヘゲ
部11との違いを検出できる。
When there are differences in the specular reflection component and the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 12A and 13A, basically, for example, either -45 ° or + 45 ° is used. The difference between the base material portion 12 and the beard portion 11 can be detected even by the reflected light passing through the analyzer 17.

【0108】したがって、本発明では線状拡散光源14
を用い、第1の受光手段で被検査面からの正反射光に含
まれる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡
散反射成分に比較して鏡面反射成分をより多く抽出し受
光し、第2の受光手段で被検査面からの正反射光に含ま
れる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、鏡面反射
成分に比較して鏡面拡散反射成分をより多く抽出してい
る。
Therefore, in the present invention, the linear diffused light source 14 is used.
Of the specular reflection component and specular diffuse reflection component included in the specular reflection light from the surface to be inspected by the first light receiving means, more specular reflection component is extracted and received as compared with the specular diffuse reflection component, The second light receiving unit extracts a larger amount of the specular diffuse reflection component from the specular reflection component and the specular diffuse reflection component included in the specularly reflected light from the surface to be inspected.

【0109】よって、たとえ被検査面からの正反射光の
みを受光する第1,第2の受光手段にてでも、図12
(a)(b)(c)に示す鋼板4の表面の各反射特性に
おけるヘゲ部11の存在を母材部12との比較において
確実に検出できる。
Therefore, even with the first and second light receiving means for receiving only the specularly reflected light from the surface to be inspected, FIG.
The presence of the barbed portion 11 in each reflection characteristic of the surface of the steel sheet 4 shown in (a), (b), and (c) can be reliably detected in comparison with the base material portion 12.

【0110】このような光学系により、正反射方向から
の共通な光軸での測定であるため、鋼板距離変動や速度
変化に影響されることなく、鏡面反射・鏡面拡散反射そ
れぞれに対応した2つの信号を得ることが可能になり、
顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ疵を検出もれを生じ
ることなく検出可能な表面疵検査装置が実現する。
With such an optical system, since the measurement is performed on the common optical axis from the regular reflection direction, it is possible to correspond to each of specular reflection and specular diffuse reflection without being affected by the steel plate distance variation and the velocity change. It is possible to get one signal,
(EN) A surface flaw inspection apparatus capable of detecting a pattern-like bald flaw having no remarkable unevenness without causing omission.

【0111】しかし、一般に、疵信号は、疵領域全てに
おいて同一レベルにならず、バラツキが存在する。この
ような疵でも検査員が検査したときには1つの疵と判断
する。しかし、表面疵検査装置においては、このような
疵の場合、疵信号レベルの低い領域を検出することがで
きず、軽度の複数個の疵と判断してしまう。
However, in general, the flaw signal does not have the same level in all the flaw areas, and there are variations. Even if such a flaw is found, it is judged as one flaw when the inspector inspects it. However, in the case of such a flaw, the surface flaw inspecting apparatus cannot detect a region having a low flaw signal level, and determines that the flaw is a plurality of mild flaws.

【0112】したがって、本願発明においては、表面疵
を評価する評価処理部において、表面疵の有無、種類、
発生位置を判定し、近接している表面疵が同一種類の場
合、これらの表面疵を連結して新たな1個の表面疵とし
て認識している。さらに、連結前の各表面疵の特徴量の
加算や絶対値の最大値を求める連結処理を行い、それを
元に連結後の疵の等級を判定している。
Therefore, in the present invention, in the evaluation processing unit for evaluating surface flaws, the presence / absence of surface flaws, the type,
The generation position is determined, and when the adjacent surface defects are of the same type, these surface defects are connected and recognized as one new surface defect. Further, the feature amount of each surface flaw before connection and the connection processing for obtaining the maximum absolute value are performed, and the grade of the defect after connection is determined based on the addition processing.

【0113】その結果、判定結果をより正確にし、模様
状ヘゲ疵を検出もれや過小評価を生ずることなく検出可
能となる。
As a result, the judgment result can be made more accurate, and the pattern-like bald spots can be detected without omission or underestimation.

【0114】[0114]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面を用
いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0115】図1(a)は本発明の一実施形態の表面疵
検査装置の側面図であり、図1(b)は同表面疵検査装
置の上面図である。
FIG. 1 (a) is a side view of a surface flaw inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a top view of the surface flaw inspection apparatus.

【0116】この実施形態の表面疵検査装置は製鉄工場
における合金化亜鉛メッキ鋼板の品質検査ラインに設置
されている。図中矢印方向に搬送状態の鋼板21の搬送
路の上方位置に、この帯状の鋼板21の幅方向に線状拡
散光源22が配設されている。この線状拡散光源22
は、一部に拡散反射塗料を塗布した透明導光棒の両端か
ら内部へメタルハライド光源の光を投光することによっ
て、幅方向に一様の出射光を得る。
The surface flaw inspection apparatus of this embodiment is installed in a quality inspection line of an alloyed galvanized steel sheet in an iron factory. A linear diffused light source 22 is arranged in the width direction of the strip-shaped steel plate 21 above the conveyance path of the steel plate 21 in the conveying state in the direction of the arrow in the figure. This linear diffused light source 22
Emits the light of the metal halide light source from both ends of the transparent light guide rod partly coated with the diffuse reflection paint, thereby obtaining a uniform outgoing light in the width direction.

【0117】線状拡散光源22の各位置から出射された
鋼板21に対する入射光23は、シリンドリカルレンズ
24と偏光板25を介して走行状態の鋼板21の全幅に
対して例えば60°の入射角θで照射される。偏光板2
5の方位角(偏光角)αは45°に設定されている。
Incident light 23 emitted from each position of the linear diffused light source 22 to the steel plate 21 is incident angle θ of, for example, 60 ° with respect to the entire width of the steel plate 21 in the traveling state via the cylindrical lens 24 and the polarizing plate 25. Is illuminated by. Polarizing plate 2
The azimuth angle (polarization angle) α of 5 is set to 45 °.

【0118】鋼板21で反射された反射光26は鋼板正
反射方向に配置された受光部27に入射する。この受光
部27は、レンズの前に検光角βがそれぞれ−45°、
45°、90°に設定された検光子28a,28b,2
8cを有する3台のリニアアレイカメラからなる受光カ
メラ29a,29b,29cから構成されている。
The reflected light 26 reflected by the steel plate 21 is incident on the light receiving portion 27 which is arranged in the regular reflection direction of the steel plate. In the light receiving section 27, the detection angle β is -45 ° in front of the lens,
Analyzers 28a, 28b, 2 set at 45 ° and 90 °
It is composed of light receiving cameras 29a, 29b and 29c which are three linear array cameras having 8c.

【0119】そして、各受光カメラ29a,29b,2
9cの各光軸は互いに平行に維持されている。また、3
台の受光カメラ29a,29b,29cの視野のずれ
は、信号処理部40において補正している。このように
各受光カメラ29a,29b,29cの光軸が平行に維
持されていると、3台の受光カメラ29a,29b,2
9cの各画素は同一視野サイズで一対一に対応する。こ
のように、受光カメラとしてリニアアレイカメラを採用
することによって、ビームスプリッタを用いるのに比べ
て、光量のロスがなくなり、効率的な測定が可能とな
る。
Then, each of the light receiving cameras 29a, 29b, 2
The optical axes of 9c are maintained parallel to each other. Also, 3
The shift of the visual fields of the light receiving cameras 29a, 29b, 29c of the stand is corrected by the signal processing unit 40. In this way, if the optical axes of the respective light receiving cameras 29a, 29b, 29c are maintained in parallel, the three light receiving cameras 29a, 29b, 2
Each pixel of 9c has a one-to-one correspondence with the same visual field size. As described above, by adopting the linear array camera as the light receiving camera, loss of light amount is eliminated and efficient measurement can be performed as compared with the case of using the beam splitter.

【0120】ここで、受光部27において、リニアアレ
イカメラの代りに2次元CCDカメラを使用することも
できる。さらに、単一光検出素子とガルバノミラーやポ
リゴンミラーを組合わせた走査型の光検出器を使用する
ことも可能である。
Here, in the light receiving section 27, a two-dimensional CCD camera can be used instead of the linear array camera. Further, it is also possible to use a scanning type photodetector in which a single photodetection element is combined with a galvano mirror or a polygon mirror.

【0121】また、線状拡散光源22として、蛍光灯を
使用することもできる。また、バンドルファイバの出射
端を直線上に整列させたファイバ光源を使用することも
できる。各ファイバからの出射光は、ファイバのN/A
に対応して充分な広がり角を持つため、これを整列させ
たファイバ光源は実質的に線状拡散光源となるためであ
る。
A fluorescent lamp may be used as the linear diffused light source 22. It is also possible to use a fiber light source in which the emitting ends of the bundle fibers are aligned in a straight line. The light emitted from each fiber is the N / A of the fiber.
This is because the fiber light source in which the fiber light sources are aligned has a sufficient divergence angle, and is substantially a linear diffused light source.

【0122】各受光カメラ29a、29b、29cで受
光された反射光26における鋼板21における幅方向の
1ライン分の各画素毎の光強度はそれぞれ光強度信号
a、b、cに変換されて評価処理部としての信号処理部
40へ送信される。
The light intensities of the reflected light 26 received by the light receiving cameras 29a, 29b, 29c for each pixel in the width direction of the steel plate 21 are converted into the light intensity signals a, b, c, respectively, and evaluated. It is transmitted to the signal processing unit 40 as a processing unit.

【0123】図2は信号処理部40の概略構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the signal processing section 40.

【0124】−45°の検光子28aが組込まれた第1
のカメラとしての受光カメラ29a、+45°の検光子
28bが組込まれた第2のカメラとしての受光カメラ2
9b、90°検光子28cが組込まれた受光カメラ29
cから入力された各光強度信号a,b,cはそれぞれ平
均値間引き部30a、30b、30cへ入力される。
First with built-in -45 ° analyzer 28a
Light receiving camera 29a as a second camera, and light receiving camera 2 as a second camera incorporating an analyzer 28b of + 45 °
Light receiving camera 29 having 9b and 90 ° analyzer 28c incorporated therein
The light intensity signals a, b, and c input from c are input to the average value thinning units 30a, 30b, and 30c, respectively.

【0125】各平均値間引き部30a、30b、30c
は、各受光カメラ29a、29b、29cのスキャン周
期毎に各受光カメラ29a、29b、29c、29cか
ら入力される各光強度信号a、b、cを平均し、鋼板2
1が信号処理における長手方向分解能に相当する距離を
移動した場合に、1ライン分の信号を出力する。
Each average value decimation unit 30a, 30b, 30c
Is an average of the light intensity signals a, b, c input from the light receiving cameras 29a, 29b, 29c, 29c for each scan cycle of the light receiving cameras 29a, 29b, 29c, and the steel plate 2
When 1 has moved a distance corresponding to the longitudinal resolution in signal processing, a signal for one line is output.

【0126】このような間引き処理を行うことにより、
たとえ鋼板21の搬送速度が変化しても信号処理におけ
る1ラインの鋼板移動方向の分解能を一定にすることが
できる。また、スキャン周期毎の各光強度信号a、b、
cを平均しているので、信号処理における1ラインの鋼
板移動方向の分解能が受光カメラ29a、29b、29
cの鋼板移動方向の視野サイズよりも十分大きい場合に
も、間を細かく測定した平均値を用いることができるの
で、見落としをなくすことができる。
By performing such thinning-out processing,
Even if the transport speed of the steel plate 21 changes, the resolution in the steel plate moving direction of one line in the signal processing can be made constant. Also, the light intensity signals a, b, and
Since c is averaged, the resolution in the moving direction of the steel plate for one line in the signal processing is equal to that of the light receiving cameras 29a, 29b, 29.
Even when the field size of c in the moving direction of the steel sheet is sufficiently larger, the average value obtained by finely measuring the interval can be used, so that oversight can be eliminated.

【0127】各平均値間引き部30a、30b、30c
で信号処理された各光強度信号a、b、cは次の各前処
理部31a,31b,31cへ入力される。
Each average value decimation unit 30a, 30b, 30c
The respective light intensity signals a, b, c which have been subjected to the signal processing in (4) are input to the following respective preprocessing sections 31a, 31b, 31c.

【0128】各前処理部31a、31b、31cは、1
ラインの信号の輝度ムラを補正する。ここでいう輝度ム
ラには、光学系に起因するムラも鋼板21の反射率に起
因するムラも含まれる。また、各前処理部31a、31
b、31cは、鋼板21の両側のエッジ位置も検出し、
エッジにおける光強度信号a、b、cの急激な変化を疵
と誤認識することを防ぐ処理も実施する。各前処理部3
1a、31b、31cで信号処理された各光強度信号
a、b、cは次の各2値化処理部32a、32b、32
cへ入力される。
Each preprocessing section 31a, 31b, 31c has 1
Corrects the luminance unevenness of the line signal. The brightness unevenness referred to here includes unevenness caused by the optical system and unevenness caused by the reflectance of the steel plate 21. In addition, each of the preprocessing units 31a, 31
b and 31c also detect the edge positions on both sides of the steel plate 21,
A process for preventing erroneous recognition of a rapid change in the light intensity signals a, b, and c at the edge as a flaw is also performed. Each preprocessing unit 3
The respective light intensity signals a, b, c processed by the signals 1a, 31b, 31c are converted into the following binarization processing units 32a, 32b, 32.
Input to c.

【0129】各2値化処理部32a、32b、32c
は、各光強度信号a、b、cに含まれる各画素のデータ
を、予め決められたしきい値と比較し、疵候補点を抽出
して、次の特徴量算出部33a、33b、33cへ送出
する。
Each binarization processing section 32a, 32b, 32c
Compares the data of each pixel included in each light intensity signal a, b, c with a predetermined threshold value, extracts a defect candidate point, and extracts the next feature amount calculation unit 33a, 33b, 33c. Send to.

【0130】特徴量抽出部33a、33b、33cは、
一続きとなっている疵候補点をーつの疵候補領域と判定
し、例えばスタートアドレス(疵開始座標)、エンドア
ドレス(疵終了座標)などの発生位置を示す位置特徴量
や、ピーク値などの濃度特徴量などを算出する。
The feature quantity extraction units 33a, 33b, 33c are
A continuous defect candidate point is determined as one defect candidate area, and for example, a position feature amount indicating the occurrence position of a start address (defect start coordinate), an end address (defect end coordinate), a peak value, etc. The density feature amount and the like are calculated.

【0131】鏡面性疵判定部34及び鏡面拡散性疵判定
部35では、各受光カメラ29a、29b、29cに対
応する各特徴量抽出部33a、33b、33cにより算
出された特徴量に基づいて、疵の種類、程度を判定す
る。
In the specular flaw determination unit 34 and the specular diffuse flaw determination unit 35, based on the feature amounts calculated by the feature amount extraction units 33a, 33b, 33c corresponding to the respective light receiving cameras 29a, 29b, 29c, Determine the type and degree of defects.

【0132】したがって、特徴量抽出部33a、33
b、33c、鏡面性疵判定部34及び鏡面拡散性疵判定
部35は、表面疵の有無、種類、発生位置を判定する判
定手段を構成する。
Therefore, the feature quantity extraction units 33a, 33
b, 33c, the specular flaw determination unit 34, and the specular diffusive flaw determination unit 35 constitute a determination unit that determines presence / absence, type, and generation position of the surface flaw.

【0133】疵総合判定部36は、特徴量抽出部33
a、33b、33c、鏡面性疵判定部34及び鏡面拡散
性疵判定部35での疵判定結果に基づいて、近接する同
一種類の表面疵を連結して新たな一つの表面疵とする連
結処理を実施する。さらに、疵総合判定部36は、上述
した連結処理が終了すると、検査対象としての鋼板21
に発生している連結処理後の各疵に対する最終的な疵種
及びその程度を判定する。
The flaw comprehensive determination unit 36 is a feature quantity extraction unit 33.
a, 33b, 33c, the specular flaw determination unit 34, and the specular diffusive flaw determination unit 35, based on the flaw determination results, the adjacent surface flaws of the same type are joined to form a new surface flaw. Carry out. Furthermore, when the above-described connection processing is completed, the flaw comprehensive determination unit 36 determines the steel plate 21 to be inspected.
The final flaw type and its degree for each flaw after the connection processing that occurs in 1) are determined.

【0134】次に、この疵総合判定部36における疵の
連結処理を、具体例を用いて説明する。
Next, the defect linking process in the defect comprehensive determination unit 36 will be described using a specific example.

【0135】今、特徴量抽出部33a、33b、33
c、鏡面性疵判定部34及び鏡面拡散性疵判定部35に
おいて、鋼板21の一定領域を二次元的に走査した結
果、表1及び図4に示すように、この鋼板21の一定領
域内に、「ヘゲ」と「汚れ」との種類を有する領域37
a、37b、37c、37d、37eを有する5個の欠
陥(疵)が検出されたとする。
Now, the feature quantity extraction units 33a, 33b, 33
c, the specular flaw determination unit 34 and the specular diffusive flaw determination unit 35 two-dimensionally scan a certain area of the steel plate 21. As a result, as shown in Table 1 and FIG. , Area 37 having types of “health” and “dirt”
It is assumed that five defects (defects) having a, 37b, 37c, 37d, and 37e are detected.

【0136】[0136]

【表1】 [Table 1]

【0137】そして、疵総合判定部36は、検出された
それぞれ異なる領域37a、37b、37c、37d、
37eを有した5個の疵が連結可能か否かを2個ずつ全
ての組合せに対して検証して、可能な場合、両者を連結
する。
Then, the defect comprehensive judging section 36 detects the different areas 37a, 37b, 37c, 37d,
Whether or not the 5 flaws having 37e can be connected is verified for every two combinations, and if possible, both are connected.

【0138】連結の具体的条件としては、各疵の種類と
各領域37a、37b、37c、37d、37eの相対
的な位置関係から、各領域を連結すべきか否かを判断す
る。検査員の目視で長い疵と認識されたものが、検査装
置で短い複数の疵になった場合、それらを連結する条件
は、疵の種類が同じで、疵領域が他の疵領域と幅方向座
標が重複していて、かつ、長手方向にも近接している場
合とする。
As a concrete condition for connection, it is judged whether or not each area should be connected based on the relative positional relationship between each kind of flaws and each area 37a, 37b, 37c, 37d, 37e. If the inspector visually recognizes a long flaw as a plurality of short flaws, the condition for connecting them is that the flaw type is the same and that the flaw area is the same as the other flaw areas in the width direction. It is assumed that the coordinates are overlapped and are also close to each other in the longitudinal direction.

【0139】図3は、例えば、二つの領域37b、37
cの各疵が連結可能か否かを判断する処理を示す流れ図
である。
FIG. 3 shows, for example, two regions 37b, 37.
It is a flow chart which shows the processing which judges whether each flaw of c is connectable.

【0140】それぞれの疵種判定結果とそれぞれの幅方
向の疵開始座標P3x,P5xと疵終了座標P4x,P
6x、長手方向の疵開始座標P3y.P5yと疵終了座
標P4y、P6y、及び疵の種類を読取る。
Each flaw type determination result, each flaw start coordinate P3x, P5x, and each flaw end coordinate P4x, P4 in the width direction.
6x, the flaw start coordinate P3y. P5y, flaw end coordinates P4y, P6y, and the type of flaw are read.

【0141】先ず、領域37b、37cとの各疵の種類
が同一か否かを判断する(S1)。例えば「ヘゲ」「汚
れ」等のように、疵の種類が異なる場合は、連結は不可
能であると判定する(S2)。同一種類の場合は、一方
の疵の領域37cの幅開始座標P5xが、他方の疵の領
域37bの幅開始座標P3xと幅終了座標P4xとの間
にあるか否かを調べる(S3)。
First, it is determined whether or not the types of flaws in the areas 37b and 37c are the same (S1). If the types of defects are different, such as "heavy" and "dirt", it is determined that the connection is impossible (S2). In the case of the same type, it is checked whether the width start coordinate P5x of the one flaw area 37c is between the width start coordinate P3x and the width end coordinate P4x of the other flaw area 37b (S3).

【0142】P3x≦P5x≦P4x 間になければ、他の疵の領域37bの幅開始座標P3x
が、一方の疵の領域37bの幅開始座標P5xと幅終了
座標P6xとの間にあるか否かを調べる(S4)。
If it is not between P3x ≦ P5x ≦ P4x, the width start coordinates P3x of the area 37b of another flaw
Is between the width start coordinate P5x and the width end coordinate P6x of the one flaw region 37b (S4).

【0143】P5x≦P3x≦P6x 間になければ、領域37bと領域37cとは、鋼板21
の2次元座標上のx座標において重なることはないの
で、両者を連結することは不可能と判定する(S2)。
Unless P5x ≦ P3x ≦ P6x, the regions 37b and 37c are the steel plate 21.
Since there is no overlap in the x-coordinate on the two-dimensional coordinate of, it is determined that they cannot be connected (S2).

【0144】S3又はS4において、いずれか一方の疵
の幅開始座標が他方の疵の幅方向に重なる場合、S5へ
進み、他方の疵の領域37bの長手終了座標P5yと、
一方の疵の長手開始座標P4yとの間の距離(P5y―
P4y)は予め定められたしきい値Ythより小さいか
否かを判断する(S5)。
In S3 or S4, when the width start coordinates of one of the flaws overlap in the width direction of the other flaw, the process proceeds to S5, in which the longitudinal end coordinate P5y of the other flaw region 37b,
The distance between the longitudinal start coordinates P4y of one flaw (P5y-
P4y) determines whether it is smaller than a predetermined threshold value Yth (S5).

【0145】Yth>P5y―P4y しきい値Ythより小さい場合は、領域37bの疵と領
域37cの疵とは連結可能であると判定して、連結処理
を実施する(S6)。なお、しきい値Ythより大きい
場合は、領域37bの疵と領域37cの疵とは連結不可
能であると判定して、連結は実施しない(S2)。
If Yth> P5y-P4y is smaller than the threshold value Yth, it is determined that the flaw in the area 37b and the flaw in the area 37c can be joined, and the joining processing is executed (S6). If it is larger than the threshold value Yth, it is determined that the flaw in the area 37b and the flaw in the area 37c cannot be connected, and the connection is not performed (S2).

【0146】このように、疵総合判定部36は、検出さ
れたそれぞれ異なる領域37a、37b、37c、37
d、37eを有した5個の疵が連結可能か否かを2個ず
つ全ての組合せに対して検証して、可能な場合、両者を
連結して、新たな疵とする。例えば、さきに検出された
表1に及び図4に示される5個の疵に対して、疵連結処
理を実施した後において、表2及び図5に示す3個の疵
に集約された。
As described above, the flaw comprehensive judging section 36 detects the different areas 37a, 37b, 37c and 37, respectively.
Whether or not the five flaws having d and 37e are connectable is verified for every two combinations, and if possible, both are joined to form a new flaw. For example, after the flaw connection processing was performed on the five flaws shown in Table 1 and previously shown in FIG. 4, the flaws were aggregated into the three flaws shown in Table 2 and FIG.

【0147】[0147]

【表2】 [Table 2]

【0148】すなわち、各疵の領域37c、37d、3
7eは、図5に示すように、Pll、P12で囲まれる
新たな一つの疵の領域37fとされる。
That is, the areas 37c, 37d, 3 of each defect
As shown in FIG. 5, 7e is a new flaw region 37f surrounded by Pll and P12.

【0149】次に、この単独又は連結された各疵に対す
る疵の程度を決定する特微量を再計算する。例えば、連
結された新たな領域37fの疵に対して、長さ及び幅
は、P11,P12の座標から求め、面積や疵領域内の
濃度積算値は元の疵の領域37c、37d、37eの面
積、濃度の積算値を加算することにより求める。さら
に、濃度ピーク値は各疵の領域37c、37d、37e
のピーク値の最大値を採用する。これらの特徴量を基に
して、各疵の程度を再判定し、最終結果とする。
Next, the feature amount that determines the degree of the flaw for each flaw alone or connected is recalculated. For example, for the flaw in the new connected area 37f, the length and width are obtained from the coordinates of P11 and P12, and the area and the concentration integrated value in the flaw area are the original flaw areas 37c, 37d, and 37e. Obtained by adding the integrated values of area and concentration. Furthermore, the density peak value is the area 37c, 37d, 37e of each defect.
The maximum of the peak value of is adopted. Based on these feature quantities, the degree of each flaw is re-determined and used as the final result.

【0150】なお、上記実施例は各疵を長手方向に連結
する場合について説明したが、幅方向に連結する場合に
は、長手方向と幅方向を入れ替えた連結判定処理手順で
対応すれば、幅方向の連結処理が可能である。
Although the above embodiment has described the case where the flaws are connected in the longitudinal direction, in the case of connecting them in the width direction, the width may be changed according to the connection determination processing procedure in which the longitudinal direction and the width direction are interchanged. Directional connection processing is possible.

【0151】また、この総合判定部36では、各特徴量
抽出部33a、33b、33cからの位置特徴量を基
に、各受光カメラ29a、33b、29cにおける視野
ずれの補正も行う。このように、特徴量単位で受光カメ
ラ29a、29b、29c相互間の視野ずれの補正を行
うので、受光カメラ29a,29a、29c相互間の視
野を画素単位で調整しておく必要はない。
Further, the comprehensive judgment unit 36 also corrects the visual field deviation in each of the light receiving cameras 29a, 33b, 29c based on the position characteristic amount from each characteristic amount extraction unit 33a, 33b, 33c. In this way, since the visual field shift between the light receiving cameras 29a, 29b, 29c is corrected in the feature amount unit, it is not necessary to adjust the visual field between the light receiving cameras 29a, 29a, 29c in pixel units.

【0152】[0152]

【実施例】図1に示す実施形態の表面疵検査装置を用い
た合金化亜鉛鍍金鋼板の表面疵の測定結果を図6,図7
に示し、その測定結果に基づく判定結果を表3に示す。
EXAMPLE FIG. 6 and FIG. 7 show measurement results of surface flaws of an alloyed zinc-plated steel sheet using the surface flaw inspection apparatus of the embodiment shown in FIG.
Table 3 shows the determination results based on the measurement results.

【0153】測定した各疵は、図12(b)に示すテン
パ部6の面積率S(ξ)がヘゲ部11で母材部12より
大きいが、非テンパ部7の拡散性は変わらない疵と、図
12(c)に示すテンパ部6の面積率S(ξ)にはヘゲ
部11と母材部12間に大きな差はないが、拡散性に差
がある疵である。
In each of the measured flaws, the area ratio S (ξ) of the tempered portion 6 shown in FIG. 12 (b) is larger than that of the base material portion 12 in the heald portion 11, but the diffusivity of the non-tempered portion 7 does not change. There is no significant difference between the defect and the area ratio S (ξ) of the temper part 6 shown in FIG. 12 (c) between the beard part 11 and the base material part 12, but there is a difference in diffusivity.

【0154】そして、鋼板21の幅方向の中央部に図1
2(b)に示すタイプの疵が発生した場合において、−
45°、45°及び90°に各検光子28a,28b,
28cの検光角βが設定された各受光カメラ29a,2
9b,29cで鋼板21を幅方向に1ライン分走査して
得られた鋼材21の1幅分の光強度信号a〜cの変化を
図6(a)(b)(c)に示す。
Then, in the central portion of the steel plate 21 in the width direction, as shown in FIG.
In the case where a flaw of the type shown in 2 (b) occurs, −
At 45 °, 45 ° and 90 °, each analyzer 28a, 28b,
Each light-receiving camera 29a, 2 for which the detection angle β of 28c is set
FIGS. 6A, 6B, and 6C show changes in the light intensity signals a to c for one width of the steel material 21 obtained by scanning the steel plate 21 for one line in the width direction with 9b and 29c.

【0155】図示するように、−45°に検光角βが設
定された受光カメラ29aの光強度信号aに疵(ヘゲ部
11)に対応するピーク波形が発生する。この場合、4
5°に検光角βが設定された受光カメラ29bの光強度
信号bには疵(ヘゲ部11)に対応するピーク波形は発
生しない。
As shown in the figure, a peak waveform corresponding to a flaw (balding portion 11) is generated in the light intensity signal a of the light receiving camera 29a whose detection angle β is set to -45 °. In this case, 4
The light intensity signal b of the light receiving camera 29b in which the detection angle β is set to 5 ° does not have a peak waveform corresponding to a flaw (health portion 11).

【0156】また、鋼板21の幅方向の中央部に図12
(c)に示すタイプの疵が発生した場合において、−4
5°、45°及び90°に各検光子28a、28b、2
8cの検光角βが設定された各受光カメラ29a、29
b、29cで鋼板21を幅方向に1ライン分走査して得
られた鋼材21の1幅分の光強度信号a、b、cの変化
を図7(a)(b)(c)に示す。
Further, in the center portion of the steel plate 21 in the width direction, as shown in FIG.
When a flaw of the type shown in (c) occurs, -4
Each analyzer 28a, 28b, 2 at 5 °, 45 ° and 90 °
Each of the light receiving cameras 29a, 29 for which the detection angle β of 8c is set
7 (a), (b) and (c) show changes in the light intensity signals a, b and c for one width of the steel material 21 obtained by scanning the steel plate 21 for one line with the widths b and 29c. .

【0157】図示するように、45°に検光角βが設定
された受光カメラ29bの光強度信号bに疵(ヘゲ部1
1)に対応するピーク波形が発生する。この場合、−4
5°に検光角βが設定された受光カメラ29aの光強度
信号aには疵(ヘゲ部11)に対応するピーク波形は発
生しない。
As shown in the figure, the light intensity signal b of the light receiving camera 29b whose detection angle β is set to 45 ° is flawed (heald portion 1).
A peak waveform corresponding to 1) is generated. In this case, -4
The light intensity signal a of the light receiving camera 29a having the detection angle β set to 5 ° does not have a peak waveform corresponding to a flaw (health portion 11).

【表3】 [Table 3]

【0158】図12(c)のタイプの疵については、図
示するように、一般に拡散反射方向に検出不能となる角
度が存在するが、その角度が異なる2種類の疵について
測定を行った。
As for the flaws of the type shown in FIG. 12C, as shown in the figure, there are generally angles that cannot be detected in the diffuse reflection direction, but two types of flaws having different angles were measured.

【0159】なお、比較のため、従来技術で、入射角6
0°で光を入射し、正反射方向(60°)と入射方向か
ら20°ずれた受光角(−40゜)方向から無偏光で測
定した結果も同時に記載した。
For comparison, an incident angle of 6 was used in the prior art.
At the same time, the results obtained by injecting light at 0 ° and measuring with no polarization from the specular reflection direction (60 °) and the light receiving angle (-40 °) direction deviated by 20 ° from the incident direction are also shown.

【0160】従来技術では、2つの受光角で受光しノイ
ズ除去のために論理和をとっているが、これらの疵につ
いては、2つの受光角を同時に検出することは不可能で
ある。さらに言うと、どちらの受光角でも検出できない
疵も存在する。
In the prior art, light is received at two light-receiving angles and a logical sum is taken for noise removal, but it is impossible to detect two light-receiving angles at the same time for these flaws. Furthermore, there are flaws that cannot be detected at either light receiving angle.

【0161】それに対し、本発明の実施形態では、3つ
の異なる受光角に対応する反射光成分を、検光子28
a、28b、28cを用いることにより正反射方向から
抽出しているから、いずれかの受光カメラ29a、29
b、29cで検出することが可能である。また、検出す
る必要がある疵の反射特性に合わせて、検光角βを最適
値に設定することも容易である。
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the reflected light components corresponding to three different light receiving angles are analyzed by the analyzer 28.
Since the light is extracted from the specular reflection direction by using a, 28b, and 28c, any one of the light receiving cameras 29a and 29a
It is possible to detect with b and 29c. It is also easy to set the detection angle β to an optimum value in accordance with the reflection characteristics of the flaw that needs to be detected.

【0162】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment.

【0163】図1に示す実施形態装置においては、3台
の受光カメラ29a、29b、29cを用いたが、−4
5°の検光子28aを有する受光カメラ29aと、+4
5°の検光子28bを有する受光カメラ29bとの2台
の受光カメラのみであっても、鋼板表面からの正反射光
の光軸方向からヘゲ部11の存在を母材部12と区別し
て十分検出できる。
In the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, three light receiving cameras 29a, 29b and 29c are used, but -4
A light receiving camera 29a having a 5 ° analyzer 28a, +4
Even with only two light-receiving cameras including the light-receiving camera 29b having the 5 ° analyzer 28b, the presence of the heald portion 11 is distinguished from the base material portion 12 from the optical axis direction of the specularly reflected light from the steel plate surface. It can be detected sufficiently.

【0164】また、「線ヘゲ」「帯ヘゲ」等の線状欠陥
(疵)と、「カミス」「異物」等の点状欠陥(疵)とが
存在する試験片に対して、実施形態装置における信号処
理部40の疵総合判定部36にて疵に対する連結処理を
実施する前と連結処理を実施連結処理を実施した後にお
ける各検査結果と、それぞれの条件における検査員の目
視評価結果との比較を表4及び表5に示す。
Further, the test piece having linear defects (defects) such as “line baldness” and “belt baldness” and point defects (defects) such as “camis” and “foreign matter” was also tested. The inspection results before and after performing the connection process for the defect in the defect comprehensive determination unit 36 of the signal processing unit 40 in the configuration apparatus and after performing the connection process, and the visual evaluation result of the inspector under each condition Table 4 and Table 5 show the comparison with the above.

【0165】表4は、各欠陥(疵)に対して、連結処理
を実施しない状態で検出された各欠陥の種類毎の検出数
を示す。そして、この条件においては、検査員の目視評
価に比較して、線状欠陥(疵)で見逃しが、24個発生
したことを示す。
Table 4 shows the number of detections for each type of defect detected in the state where the connection process is not performed for each defect (defect). Then, under this condition, it is shown that, as compared with the visual evaluation by the inspector, 24 missing points occurred due to the linear defects (defects).

【0166】[0166]

【表4】 [Table 4]

【0167】また、表5においては、各欠陥(疵)に対
して、検出された各欠陥に対して連結処理を実施した後
における種類毎の検出数を示す。そして、この条件にお
いては、検査員の目視評価に比較して、線状欠陥(疵)
で見逃しが、3個発生したことを示す。この表4と表5
における各見逃し数を比較すれば明らかなように、検出
された各数に対して連結処理を実施することによって、
より検査員の目視による観察結果とより精度よく一致さ
せることができる。
Further, Table 5 shows the number of detections for each defect (defect) after each type of detected defects after the connection processing is performed. Under these conditions, linear defects (defects) were found in comparison with the visual evaluation by the inspector.
Indicates that three misses occurred. This Table 4 and Table 5
By performing a concatenation process on each detected number, as is clear by comparing each missed number in
It is possible to more accurately match the result of visual inspection by the inspector.

【0168】[0168]

【表5】 [Table 5]

【0169】また、表6においては、疵種が線ヘゲ、帯
ヘゲの各欠陥(疵)に対して、連結処理を実施しない状
態で検査員の目視等級判定に対する検査装置の等級判定
結果の評価を示す。表6では、斜線部分の数が多いほ
ど、検査装置が目視によく一致していることを示す。そ
して、この条件においては、検査員の評価結果に比較し
て、線状欠陥(疵)で見逃しが、23個発生したことを
示す。
Further, in Table 6, for each defect (scratch) in which the blemish type is a line baldness and a banded baldness, the grade determination result of the inspecting device for the visual grade determination of the inspector without the connection processing being performed. Shows the evaluation of. In Table 6, the larger the number of shaded portions, the better the inspection device is in visual agreement. Then, under this condition, it is shown that, as compared with the evaluation result of the inspector, 23 missing points were generated due to the linear defects (defects).

【0170】ここで、検査装置等級は、Aが軽度、Dが
重度である。また、検査員の目視判定等級は、C上が軽
度、C下、Dが重度であることを示す。
Here, in the inspection apparatus grade, A is mild and D is severe. In addition, the visual judgment grade of the inspector indicates that C is light, C is under, and D is severe.

【0171】[0171]

【表6】 [Table 6]

【0172】また、表7においては、疵種が線ヘゲ、帯
ヘゲの各欠陥(疵)に対して連結処理を実施した後にお
ける検査員の目視等級判定に対する検査装置の等級判定
結果の評価を示す。表7では、斜線部分の数が多いほ
ど、検査装置が目視によく一致していることを示す。そ
して、この条件においては、検査員の目視評価に比較し
て、見逃しが0個であり、目視判定等級に一致する数も
増加した。この表6と表7における各見逃し数を比較す
れば明らかなように、検出された各数に対して連結処理
を実施することによって、より検査員の目視による程度
の評価結果により精度よく一致させることができる。
Further, in Table 7, the grade judgment result of the inspection apparatus for the visual grade judgment of the inspector after the connection processing is performed for each defect (scratch) of which the defect type is line baldness and band baldness The evaluation is shown. In Table 7, the larger the number of shaded portions, the better the inspection device is in visual agreement. Under these conditions, the number of missing points was 0 and the number matching the visual judgment grade was also increased, as compared with the visual evaluation by the inspector. As is clear from the comparison between the numbers of missed points in Table 6 and Table 7, by performing the concatenation process on each of the detected numbers, it is possible to more accurately match the evaluation result of the degree visually inspected by the inspector. be able to.

【0173】[0173]

【表7】 [Table 7]

【0174】[0174]

【発明の効果】以上説明したように本発明の表面疵検査
装置及び表面疵検査方法においては、被検査面での正反
射光が鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とからなるとい
う知見に基づいて、それぞれの成分を区別して抽出して
検出している。具体的には、線状拡散光源を使用し、p
偏光,s偏光を共に有する偏光を被検査面に入射し、鋼
板正反射方向から、検光角を適当に設定することによ
り、鏡面反射成分をより多く含む成分と鏡面拡散反射成
分をより多く含む成分とを抽出する構成を採用した。
As described above, in the surface flaw inspection apparatus and the surface flaw inspection method of the present invention, based on the finding that the specularly reflected light on the surface to be inspected is composed of the specular reflection component and the specular diffuse reflection component. , Each component is separately extracted and detected. Specifically, using a linear diffused light source, p
Polarized light having both s-polarized light and s-polarized light is incident on the surface to be inspected, and by appropriately setting the inspection angle from the steel plate regular reflection direction, a component containing more specular reflection component and more specular diffuse reflection component are included. The structure that extracts the components and is adopted.

【0175】この構成及び方法により鏡面反射成分から
のみでは観察できない疵も検出可能となり、従来検出で
きなかった顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ疵を検出
もれすることなく検出することが可能になった。
With this configuration and method, it is possible to detect a flaw that cannot be observed only from the specular reflection component, and it is possible to detect a pattern-like bald flaw that does not have remarkable unevenness which could not be detected in the past without missing. It became possible.

【0176】また、鋼板正反射方向からの同一光軸上の
測定で両成分が捉えられるため、鋼板距離変動や速度変
化の影響を受けない測定が実現した。また、検光子の検
光角を調整することにより、どの角度の鏡面拡散反射成
分を抽出するかを選択できるようになった。
Further, since both components are captured by the measurement on the same optical axis from the regular reflection direction of the steel plate, the measurement which is not affected by the steel plate distance variation and the velocity change is realized. Further, by adjusting the analysis angle of the analyzer, it becomes possible to select which angle the specular diffuse reflection component is extracted.

【0177】そして、信号処理装置では、疵種が同じで
近接している疵があった場合に、それらを連結して1つ
の疵として特徴量を算出して、表面疵の等級を再評価す
るようににしたから、検査員が目視判定で1つの疵とし
て判定した結果に近くなり、疵の検査精度を高めること
ができる。
Then, in the signal processing device, when there are adjacent flaws having the same flaw type, the flaws are connected and the feature amount is calculated as one flaw to re-evaluate the grade of the surface flaw. By doing so, the result is close to the result determined by the inspector as one defect by visual inspection, and the defect inspection accuracy can be improved.

【0178】さらに、品質保証の観点からは、表面疵検
査装置は未検出がないことが絶対条件である。そこで、
本発明により初めて表面処理鋼板等へ広く適用可能な未
検出のない表面疵検査装置が実現できたので、従来まで
は検査員による目視の検査に頼っていた表面疵検査を自
動化できるようになった点で産業上の利用効果は大き
い。
Further, from the viewpoint of quality assurance, it is an absolute condition that the surface flaw inspection apparatus does not detect any defects. Therefore,
The present invention enables the realization of an undetected surface flaw inspection device that can be widely applied to surface-treated steel sheets and the like for the first time, so that it has become possible to automate the surface flaw inspection that has hitherto relied on visual inspection by an inspector. In this respect, the industrial use effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施形態の表面疵検査装置の概略
構成を示す側面図及び上面図
FIG. 1 is a side view and a top view showing a schematic configuration of a surface flaw inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同表面疵検査装置の信号処理部の概略構成を
示すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a signal processing unit of the surface flaw inspection apparatus.

【図3】 同表面疵検査装置の信号処理部の疵総合判定
部における疵の連結判断処理を示す流れ図、
FIG. 3 is a flowchart showing a defect connection determination process in the defect comprehensive determination unit of the signal processing unit of the surface defect inspection apparatus,

【図4】 同表面疵検査装置で検出された連結する前の
欠陥(疵)の領域(発生位置)を示す図
FIG. 4 is a view showing a region (occurrence position) of a defect (defect) before being connected, which is detected by the surface defect inspection apparatus.

【図5】 同表面疵検査装置で検出された連結後の欠陥
(疵)の領域(発生位置)を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a region (occurrence position) of a defect (defect) after connection, which is detected by the surface defect inspection apparatus.

【図6】 同表面疵検査装置で測定された光強度信号波
形図
FIG. 6 is a waveform diagram of a light intensity signal measured by the surface flaw inspection apparatus.

【図7】 同じく同表面疵検査装置で測定された光強度
信号波形図
FIG. 7 is a waveform diagram of a light intensity signal measured by the same surface flaw inspection apparatus.

【図8】 同表面疵検査装置の検査対象となる合金化亜
鉛メッキ鋼板の製造方法及び詳細断面構造を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing method and a detailed cross-sectional structure of an alloyed zinc-plated steel sheet to be inspected by the surface flaw inspection apparatus.

【図9】 検査対象の鋼板におけるテンパ部と非テンパ
部における入射光と反射光との関係を示す断面模式図
FIG. 9 is a schematic sectional view showing the relationship between incident light and reflected light at the tempered portion and the non-tempered portion of the steel sheet to be inspected.

【図10】 同テンパ部と非テンパ部とにおける反射光
の角度分布図
FIG. 10 is an angular distribution diagram of reflected light in the tempered portion and the non-tempered portion.

【図11】 鋼板に存在するヘゲ部の生成過程を説明す
るための図
FIG. 11 is a diagram for explaining a generation process of a heald portion existing on a steel plate.

【図12】 ヘゲ部における鏡面反射成分及び鏡面拡散
反射成分と、母材部における鏡面反射成分及び鏡面拡散
反射成分との関係を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a specular reflection component and a specular diffuse reflection component in the heald portion and a specular reflection component and a specular diffuse reflection component in the base material portion.

【図13】 鋼板の照射部における微小面素の法線角度
と面積率との関係を示す図
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a micro surface element and an area ratio in an irradiated portion of a steel sheet.

【図14】 鋼板に対する入射光の入射角と微小面素の
法線角度との関係を示す図
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between an incident angle of incident light on a steel plate and a normal line angle of a minute surface element.

【図15】 微小面素の法線角度と重み関数との関係を
示す図
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a minute surface element and a weighting function.

【図16】 線状拡散光源の各位置からの各入射光と鋼
板上の入射位置との関係を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between each incident light from each position of the linear diffused light source and the incident position on the steel plate.

【図17】 線状拡散光源の各入射光が偏光されていた
場合における反射光の偏光状態を示す図
FIG. 17 is a diagram showing a polarization state of reflected light when each incident light of the linear diffused light source is polarized.

【図18】 線状拡散光源の中央部からの各入射光が偏
光されていた場合における微小面素からの反射光を示す
FIG. 18 is a diagram showing reflected light from a minute surface element when each incident light from the central portion of the linear diffused light source is polarized.

【図19】 線状拡散光源の中央部以外の位置からの各
入射光が偏光されていた場合における微小面素からの反
射光を示す図
FIG. 19 is a diagram showing reflected light from a minute surface element in the case where each incident light from a position other than the central portion of the linear diffused light source is polarized.

【図20】 微小面素の法線角度と反射光の楕円偏光状
態との関係を示す図
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a micro surface element and an elliptically polarized state of reflected light.

【図21】 反射光の光路に検光子を挿入した場合にお
ける微小面素の法線角度と重み関数との関係を示す図
FIG. 21 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a micro-plane element and a weighting function when an analyzer is inserted in an optical path of reflected light.

【図22】 検光子の検光角を変更した場合における微
小面素の法線角度と重み関数との関係を示す図
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the normal angle of the micro-plane element and the weighting function when the analysis angle of the analyzer is changed.

【図23】 微小面素の法線角度と面積率との関係を示
す図
FIG. 23 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a minute surface element and an area ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4、21…鋼板 6…テンパ部 7…非テンパ部 8,23…入射光 9…鏡面反射光 10…鏡面拡散反射光 11…ヘゲ部 12…母材部 14,22…線状拡散光源 15,25…偏光板 16,29a,29b,29c…受光カメラ 17,28a,28b,28c…検光子 24…シリンドリカルレンズ 26…反射光 27…受光部 33a,33b、33c…特徴量算出部 34…鏡面性疵判定部 35…鏡面拡散性疵判定部 36…疵総合判定部 40…信号処理部 4, 21 ... Steel plate 6 ... Temper 7 ... Non-tempered part 8, 23 ... Incident light 9 ... Specular reflection light 10 ... Specular diffuse reflection light 11 ... Head 12 ... Base metal part 14, 22 ... Linear diffused light source 15, 25 ... Polarizing plate 16, 29a, 29b, 29c ... Light receiving camera 17, 28a, 28b, 28c ... Analyzer 24 ... Cylindrical lens 26 ... Reflected light 27 ... Light receiving part 33a, 33b, 33c ... Feature amount calculation unit 34 ... Specular flaw determination unit 35 ... Specular diffusive flaw determination unit 36 ... Defect comprehensive judgment section 40 ... Signal processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 省二 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 大重 貴彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 杉浦 寛幸 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−217012(JP,A) 特開2000−65755(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Shoji Yoshikawa, 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Takahiko Oshige, 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Sugiura 1-2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Steel Pipe Co., Ltd. (56) Reference JP-A-9-217012 (JP, A) JP-A-2000-65755 ( (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/84-21/958

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検査面に対してこの被検査面に平行な
方位角の成分及び垂直な方位角の成分を有する偏光を入
射する線状拡散光源と、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち鏡面拡散反射成分に比較して鏡
面反射成分をよリ多く抽出する方位角の検光子を有する
第1の受光手段と、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち鏡面反射成分に比較して鏡面拡
散反射成分をよリ多く抽出する方位角の検光子を有する
第2の受光手段と、 前記第1及び第2の受光手段で受光された鏡面反射成分
及び鏡面拡散反射成分に基づいて前記被検査面の表面疵
を評価する評価処理部とを備えた表面疵検査装置であっ
て、 前記評価処理部は、 前記受光された鏡面反射成分及び鏡面拡散反射成分に基
づいて前記被検査面の表面疵の有無、表面疵の種類及び
発生位置を判定する疵判定手段と、 この疵判定手段で判定された各表面疵の種類及び発生位
置に基づいて、近接する同一種類の表面疵を連結して新
たに一つの表面疵とする疵連結手段とを有することを特
徴とする表面疵検査装置。
1. A linear diffused light source for injecting polarized light having an azimuth angle component parallel to the inspection surface and a vertical azimuth angle component to the inspection surface, and specular reflection light from the inspection surface. Of the specular reflection component and the specular diffuse reflection component included in the first spectroscopic reflection component, and a first light receiving unit having an analyzer with an azimuth angle for extracting more specular reflection component than the specular reflection component; A second light-receiving means having an azimuth analyzer for extracting a larger amount of the specular diffuse reflection component than the specular reflection component of the specular reflection component and the specular diffuse reflection component included in the specular reflection light; And a surface flaw inspection apparatus for evaluating the surface flaw of the surface to be inspected based on the specular reflection component and the specular diffuse reflection component received by the second light receiving means. Is the received specular reflection component and specular surface Presence or absence of surface flaws on the surface to be inspected based on the diffuse reflection component, flaw determining means for determining the type and generation position of surface flaws, and based on the type and occurrence position of each surface flaw determined by this flaw determining means And a surface flaw inspection device having a flaw connecting means for newly connecting one surface flaw of the same type to a new surface flaw.
【請求項2】 前記評価処理部は、各表面疵の特徴量か
ら、同一種類で連結された新たな表面疵の特徴量を求
め、この特徴量に基づいて前記各疵の等級を判定する等
級判定手段を有することを特徴とする請求項1記載の表
面疵検査装置。
2. The evaluation processing unit obtains a feature amount of a new surface flaw connected by the same type from the feature amount of each surface flaw, and determines the grade of each flaw based on the feature amount. The surface flaw inspection apparatus according to claim 1, further comprising a determination unit.
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