JP3523945B2 - 表面検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、被検査物、たとえ
ば光輝焼鈍された大きな表面光沢を有するステンレス鋼
帯などの金属帯の表面検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼鈍および酸洗されたステンレス鋼の金
属帯に比べて、光輝焼鈍後のステンレス鋼帯の表面光沢
は非常に高く、したがってその表面に光を照射して、反
射光に基づいて疵の種別および形態を判定し、等級格付
けを行うことが困難である。その理由は、焼鈍酸洗済み
のステンレス鋼の表面光沢は低く、したがって比較的小
さな疵は目立ちにくく、程度の大きい疵を検出すればよ
い。これに対して表面光沢が充分に大きい光輝焼鈍済み
のステンレス鋼では、ごくわずかな疵が表面に存在して
も、製品価値が大きく低下し、その等級格付けが低下し
てしまう。したがってこのような表面光沢が高い金属帯
などの被検査物の表面に存在するごくわずかな疵であっ
ても、確実に検出することのできることが望まれる。先
行技術では光輝焼鈍済みのステンレス鋼の反射光量は極
めて大きいので、そのような大きな反射光量中のわずか
な疵に起因した反射光量の変化を検出することができな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、たと
えば光輝焼鈍されたステンレス鋼帯などの金属帯および
その他の被検査物における表面光沢が高い場合、その表
面にわずかな疵があっても確実に検出して表面の検査を
行うことができるようにした表面検査方法を提供するこ
とである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物の表
面に光を照射し、その反射光を受光して検出し、その受
光検出信号に含まれるノイズレベルＮを検出し、受光検
出信号を、前記検出されたノイズレベルＮで除算して、
正規化し、正規化した信号によって検査を行う表面検査
方法であって、検出される反射光は、正反射光と乱反射
光であり、正反射検出信号の第１利得と、乱反射検出信
号の前記第１利得よりも大きい第２利得とを、正反射検
出信号のノイズの第１平均波高値が、乱反射検出信号の
ノイズの第２平均波高値よりも大きくなるように、それ
ぞれ設定して、正反射検出信号と乱反射検出信号とをそ
れぞれ直流増幅し、こうして増幅された正反射検出信号
と乱反射検出信号との前記ノイズレベルＮの検出と前記
正規化とを行うことを特徴とする表面検査方法である。
本発明に従えば、被検査物、たとえば光輝焼鈍されたス
テンレス鋼帯などの金属帯の表面にレーザ光などの光を
照射し、その反射光を受光して、受光検出信号を得、そ
の受光検出信号に含まれるノイズレベルＮを検出して、
被検査物の表面に存在する疵に対応したレベルを有する
受光検出信号を、前記検出されたノイズレベルＮで除算
して、正規化することによって、その被検査物の表面の
光沢の程度にかかわらず、その疵に対応した地肌レベル
に対する疵の受光検出信号を得ることができる。したが
って表面光沢が大きい光輝焼鈍されたステンレス鋼など
の表面におけるわずかな疵であっても、確実に検出する
ことが可能になる。

【０００５】また、金属帯などの被検査物の表面の正反
射光と乱反射光とをそれぞれ検出して、その受光検出信
号を直流増幅し、正反射検出信号のレベルは、乱反射検
出信号のレベルよりも一般的に高く、したがってその正
反射検出信号を増幅する第１利得は、乱反射検出信号を
増幅する第２利得よりも小さく選び、正反射検出信号の
ノイズの第１平均波高値、すなわち地肌レベルが、乱反
射検出信号のノイズの第２平均波高値よりも大きくなる
ように設定して、一般的に低いレベルを有する乱反射検
出信号を、むやみに高利得で増幅してＳ／Ｎを悪化させ
ることがないようにする。

【０００６】また本発明は、前記検査は、正規化された
正反射検出信号の前記表面による光吸収による変動分
と、正規化された乱反射検出信号の前記表面による光反
射による変動分との和に基づいて行うことを特徴とす
る。本発明に従えば、正反射検出信号は、金属帯などの
被検査物の表面に疵が存在することによって光が吸収さ
れ、したがってその正反射検出信号は、光吸収によって
低下する側の信号の変動分を得るようにし、これに対し
て乱反射検出信号は、疵の存在によって反射光の光強度
が増大することになり、その光反射による変動分を求め
る。このようにして正反射検出信号の光吸収による変動
分と、乱反射検出信号の光反射による変動分との和を求
めることによって、疵の種別、すなわち線状、点状およ
び面状の判別を行い、さらに各疵の種別毎の疵形態、た
とえば線状疵に関して後述のＬ１〜Ｌ９、点状疵に関し
てＰ１〜Ｐ６および面状疵に関してＡ１の疵形態を判別
し、これに基づいて被検査物である金属帯などの等級格
付けを行うことができる。前記変動分は、予め定める弁
別レベルでレベル弁別することによって、２値化し、こ
のような２値化データに基づいてもまた、被検査物の等
級格付けを行うことができる。

【０００７】また本発明は、前記変動分を、予め定める
弁別レベルでレベル弁別して２値化し、この２値化され
たデータによって検査を行うことを特徴とする。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
一部を示す簡略化した側面図である。長尺材であるステ
ンレス鋼などの金属帯１は、いくつかの工程を経て製造
され、この実施の一形態では、光輝焼鈍されて矢符２の
方向に走行される。図１に示される構成において、金属
帯１の表裏両面の疵に対応したレベルを有する電気信号
を得、その後、後述のようにその電気信号が演算処理さ
れ、疵の種別、すなわち線状、点状および面状が判定さ
れ、さらにその疵形態、すなわち線状疵であるとき後述
のようにＬ１〜Ｌ９の各形態、点状疵であるとき後述の
ようにＰ１〜Ｐ６の各形態、および面状疵であるとき後
述のＡ１の形態を判定し、さらに後述の重み加算値を求
め、これに基づき、金属帯１の単位長さ、たとえば１ｍ
毎の等級格付けを決定する。

【００１２】走行される金属帯１は、まず穴検出手段３
によってその金属帯１に穴が存在するかどうかが検査さ
れ、その後、次の案内ロール４，５に巻掛けられて表裏
両面の疵の検査が行われる。

【００１３】一方の案内ロール５には、金属帯１の表面
の疵の検査を行うために表面検査手段６が配置されてお
り、もう１つの他方の案内ロール４には、金属帯１の裏
面の疵を検査するために裏面検査手段７が配置される。

【００１４】案内ロール４，５の軸線８，９は、図１の
紙面に垂直な一仮想平面９１内にあり、その仮想平面９
１内でこれらの軸線８，９は相互に平行である。金属帯
１は、各案内ロール４，５の回転方向１０，１０ａが、
これらの案内ロール４，５の軸線方向の一側方から見て
相互に逆方向となるように、案内ロール４，５に巻掛け
られる。図１において案内ロール４は時計方向１０に回
転され、案内ロール５は反時計方向１１に回転される。
これらの案内ロール４，５は、回転駆動される構成であ
ってもよいけれども、金属帯１の走行に伴って従動され
るように構成されていてもよい。案内ロール４，５の外
周面と金属帯１とはスリップすることはなく、これによ
って金属帯１の表面に疵が発生することを防ぐ。

【００１５】図２は、案内ロール５付近の一部の簡略化
した側面図である。金属帯１の表面の疵の検査を行うた
めにレーザ光１１が金属帯１の表面に、幅方向２７（図
３参照）に走査して照射され、疵によって反射される反
射光１２が得られる。レーザ光１１は、金属帯１が案内
ロール５に巻掛けられている周方向の範囲内、たとえば
軸線９のまわりに周方向に約１８０度の範囲内で、この
案内ロール５の軸線９を含む平面１３と案内ロール５、
したがって金属帯１の外周面との交線１４上を走査する
ように、走査手段１５によって図１および図２の紙面に
垂直方向に走査される。このレーザ光１１は、金属帯１
の走行方向２に長さ２ｍｍ、金属帯１の幅方向の走査方
向に幅０．９ｍｍを有するスポット光である。このレー
ザ光１１は、前記平面１３に関して図２の左方である一
方側から、案内ロール５の軸線９に平行な仮想走査平面
１６内でレーザ光１１が走査されて金属帯１に照射され
る。

【００１６】反射光１２は、前記平面１３に関して図２
の右方である他方側で、交線１４から導かれる。この反
射光１２は、受光手段１８によって受光されて、光強度
に対応した電圧または電流などのレベルを有する電気信
号に変換される。もう１つの裏面検出手段６は、上述の
表面検出手段７と同様な構成を有する。

【００１７】案内ロール４，５は、直円柱状または直円
筒状であり、その外周面が軸線方向に一様な真円であ
る。

【００１８】案内ロール５の外径は、約５００ｍｍφ以
上であることが好ましく、これによって図２を参照して
レーザ光１１が、多角形反射鏡２２の振動などによっ
て、図２に参照符１１ａで示される位置に不所望に変化
しても、その反射回折光は参照符１１ｂで示されるよう
にして、受光手段１８で受光されることが可能である。
これに対して案内ロール５の外径が、約５００ｍｍφ未
満であるとき、レーザ光１１が参照符１１ａに変化した
ときに、反射回折光１１ｃは大きくずれてしまい、受光
手段１８によって検出されることが不可能になる。

【００１９】案内ロール５は、できるだけ大きいことが
好ましく、たとえば約１３００ｍｍφを超える値であっ
てもよいけれども、本発明では、約１３００ｍｍφ未満
に選んで、案内ロール５の取扱いを容易にする。

【００２０】図３は表面検出手段７の全体の構成を示す
斜視図であり、図４は走査手段１５と受光手段１８との
一部の構成を簡略化して示す斜視図であり、図５は走査
手段１５を含む光学系の簡略化した正面から見た断面図
であり、図６はその図５に示される光学系の側方から見
た簡略化した断面図である。これらの図面を参照して、
レーザ光源２０からのレーザ光は、平行光にするコリメ
ータ２１を経てコリメートされ、多角形反射鏡２２がモ
ータ２３によって回転駆動されて、扇形ビーム２４が得
られる。扇形ビーム２４は、平面反射鏡２５で反射さ
れ、放物柱面反射鏡２６によってさらに反射され、仮想
走査平面１６内でレーザ光１１が金属帯１の幅方向に矢
符２７で示されるように走査される。

【００２１】金属帯１の幅方向の一端部には、半透過反
射鏡２８が配置され、受光素子２９は、走査されるレー
ザ光の開始を検出する。こうしてスポット光であるレー
ザ光の金属帯１の幅方向における位置を検出することが
できる。図３および図４では、コリメータ２１からのレ
ーザ光の光経路は、簡略化して示されているけれども、
図５および図６では、そのレーザ光のために、さらに反
射鏡３１〜３３が備えられる。回転駆動される多角形反
射鏡２２は、たとえば１０面体であり、２００００ｒｐ
ｍで高速度回転駆動される。これらの構成要素２０〜３
３は、組合わされて、ハウジング３４に固定されてユニ
ット化される。

【００２２】仮想走査平面１６内を走査するレーザ光１
１が案内ロール５に巻掛けられた金属帯１に存在する疵
を横切ると、瞬間的にレーザ光が回折して反射し、疵の
ない地肌による正反射光とは異なる方向に乱反射光が進
む現象が起こる。したがって特定角度の乱反射光だけを
連続的に見ると、疵で乱反射光が生まれることになる。
こうして検査対象となる金属帯１の表面に向かってコヒ
ーレントなレーザ光を照射することによって、その表面
の微細構造である疵に応じて回折が生じ、反射光は受光
手段１８によって受光され、疵に独特な明暗模様を得る
ことができる。この明暗模様は、回折パターンと呼ぶこ
とができ、疵がない表面と疵を含む表面とでは、異なる
回折パターンが現れる。

【００２３】図７は、受光手段１８の構成を簡略化して
示す断面図である。仮想走査平面１６内で走査されるレ
ーザ光１１は、金属帯１の表面で正反射され、その正反
射光である第１反射光３６は、第１受光検出手段３７に
よって受光される。正反射光３６よりも照射方向（図７
の前記平面１３よりも左方）寄りに乱反射した第２反射
光３８は、第２受光検出手段３９によって検出される。
第１反射光３６は、仮想受光平面４０内にある。この仮
想受光平面４０の近傍で、その仮想受光平面４０から側
方にずれた第３反射光４１は、第３受光検出手段４２に
よって受光検出される。さらに仮想受光平面４０から側
方に第３反射光４１よりももっとずれた第４反射光４３
は、第４受光検出手段４４によって受光検出される。こ
れらの各第１〜第４受光検出手段３７，３９，４２，４
４は、それぞれユニット化されてハウジング４５に固定
される。

【００２４】第１〜第４反射光３６，３８，４１，４３
を、参照符Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２で各チャネル毎に示すこ
とがある。参照符Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２はまた、第１〜第
４反射光に関連する構成を示すときに用いられる。

【００２５】こうして受光手段１８では、検査対象とな
る金属帯１の表面の光学的な特性をできるだけ多く引き
出すために、その金属帯１の表面にレーザ光１１を照射
し、疵に対応した反射光である回折光成分を合計４つの
チャネルに分離して検出する。第１〜第４受光検出手段
３７，３９，４２，４４によって得られた検査対象であ
る金属帯１の画像をリアルタイムでオンライン処理し、
表面疵の特徴を適確に抽出することができるようにな
る。これによって金属帯の表面処理技術の高度化、多様
化および新素材の登場に従って要求される表面品質に対
する厳しさに対処することができ、前述の先行技術にお
ける目視検査に代わり、自動的にリアルタイムで表面疵
の検出、疵種別および疵形態、さらにはその疵の程度の
判定を、行うことができるようになる。このことは特
に、光輝焼鈍などの高付加価値のステンレス鋼帯などの
製品を生産する鉄鋼プロセスにおいて不可欠である。

【００２６】図８を参照して、図１〜図７に示される本
発明の実施の一形態の原理を簡略化して説明する。レー
ザ光１１を検査対象となる金属帯１の表面に照射し、充
分離れたスクリーン４６でその反射光を受光すると、金
属帯１の表面疵に対応した特徴ある回折パターンを得る
ことができる。

【００２７】図９は、この図８に示される金属帯１の表
面の拡大断面図である。平行光線であるレーザ光１１
が、検査対象となる表面に照射されると、その表面の凹
凸各部分４７の微表面の傾きに応じて正反射光３６だけ
でなく、乱反射光４８が忠実に得られる。図９の点４９
は、微小平面鏡と等価と考えることができ、その微小平
面鏡の傾きに依存して、照射されるレーザ光１１を、反
射する。すなわち回折パターンは、レーザ光１１が照射
された表面部の凹凸部分４７の凹凸情報を、忠実にスク
リーン４６（図８参照）に投影したものということがで
きる。

【００２８】図１０は、受光手段１８の基本的な構成を
示す斜視図である。検査対象物である金属帯１は、ＸＹ
Ｚ直交座標系において、走行方向２がＹ軸方向に一致し
ており、その幅方向はＸ軸である。スクリーン４６は、
Ｘ軸を中心とする円筒面である。レーザ光１１による反
射回折パターンは、Ｘ軸およびＹ軸方向の起伏の激しさ
が、ｆｘ軸およびｆｙ軸に変換されて生じる。金属帯１
の表面である検査対象面のＸ軸方向の起伏変化（たとえ
ば圧延条痕などによる回折は、原点５１を頂点とし、Ｙ
軸を中心軸とする円錐面の母線方向に起こる。スクリー
ン４６とこの円錐面との交線をｆｘ軸とする。Ｙ軸方向
の表面起伏変化による回折は、原点５１からＹ−Ｚ面内
に起こる。Ｙ−Ｚ面とスクリーン４６の面との交線をｆ
ｙ軸とする。ｆｘ軸とｆｙ軸の交点Ｐは、０次の回折光
である正反射光の到達点であり、汚れや穴などの光を吸
収する疵によって、この点Ｐの光量は大きく変化する。

【００２９】ｆｘ軸上で、前記点Ｐよりも点Ｓ１および
点Ｓ２の順序で離れずにずれて、Ｘ軸方向の表面起伏の
激しい面からの回折が生じる。たとえばすりきず状の疵
は、この方向に強く回折する。ｆｙ軸についても同様で
あり、Ｙ軸方向の起伏の激しさに応じて点Ｐより離れた
位置に回折が起こる。或る種のかききずの場合、この方
向への強い回折光が得られる。このことから、回折パタ
ーンは表面疵の情報を豊富に含んでおり、これを合計４
チャネルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２分、得て、表面疵の種別と
形態とその程度を判定する。

【００３０】図１０における各点Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２毎
の受光領域を、本発明の実施の一形態では、図１１
（１）、図１１（２）、図１１（３）および図１１
（４）にそれぞれ個別的に示す。これらの正反射および
乱反射の各反射光は、点Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２に対応し
て、第１〜第４受光検出手段３７，３９，４２，４４に
よってそれぞれ検出される。上述の説明において、参照
符Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２は、光とともに受光領域を表して
いる。

【００３１】図１２は、第１および第３受光検出手段３
７，４２を簡略化して示す断面図である。正反射光であ
る第１反射光３６は、集光レンズ５３を経て、半透過反
射鏡５４（前述の図７参照）を経て、前述のスクリーン
４６に対応する細長い導光部材５５に導かれる。また第
３反射光４１は、集光レンズ５３から半透過反射鏡５４
を経て導光部材５６に導かれる。金属帯１の表面に照射
されるレーザ光は、その幅方向に移動し、したがって反
射光の得られる回折パターンは、レーザ光の走査に合わ
せて、その位置が移動して行く。したがって特定角度の
反射光だけを受光するために、もしも仮に、その受光検
出手段を移動させる構成とすれば、レーザ光の走査周期
は３３００回／秒であり、レーザ光の移動速度は１０ｋ
ｍ／秒であって極めて高速度であり、したがって受光検
出手段を機械的に移動させて、しかもレーザ光の走査に
同期させることは不可能に近い。そこで本発明では、回
折パターンを静止して第１〜第４受光検出手段３７，３
９，４２，４４で受光することができるようにする。

【００３２】第１および第３受光検出手段３７，４２に
関連して、集光レンズ５３を設けている。この集光レン
ズ５３は凸レンズであり、この集光レンズ５３に入射す
る平行光は、焦点距離ｆの位置に収束する。集光レンズ
５３は、複数の球面レンズまたは非球面レンズから成
り、レーザ光の走査方向の両端部を所定の位置で切断
し、その切断面を接合面として隣接するもの同志を接合
して一体化した構成を有する。これによって被検査面で
ある金属帯１の幅方向の全走査範囲による反射回折光を
もれなく集光して導光部材５５，５６に導く。このよう
な金属帯１の表面からの光の導光部材５５，５６への伝
送経路が、図１３に示されている。集光レンズ５３によ
る正反射光３６は、導光部材５５に導かれ、側方にずれ
た第２反射光４１は、集光レンズ５３の働きによって大
きく屈曲されて導光部材５６に導かれる。

【００３３】導光部材５５，５６は、その長手方向がレ
ーザ光１１の走査方向に平行であり、軸直角断面が直方
体または円形であり、集光レンズ５３からの光を受け
て、長手方向に導く働きをする。導光部材５５，５６
は、たとえば透光性合成樹脂材料、たとえばポリカーボ
ネートなどの材料から成る。これらの導光部材５５，５
６の長手軸線方向の端部には反射鏡５８，５９が設けら
れ、屈曲された反射光がホトマルチプライアなどの受光
素子６０，６１に受光されて、光強度に対応した電圧を
有する電気信号に変換される。このような受光素子６
０，６１は、導光部材５５，５６の両側に配置されてい
てもよい。金属帯１のレーザ光が照射される位置１４と
集光レンズ５３との間の距離、および集光レンズ５３と
各導光部材５５，５６との間の距離は、集光レンズ５３
の焦点距離ｆに等しい値に設定される。したがって金属
帯１の表面によって生じた反射回折光は、導光部材５
５，５６に静止回折パターンとして結像されて入射され
る。

【００３４】集光レンズ５３は、前述のように端部を切
断してこの切断面で相互に接合した構成を有している。
したがって各集光レンズ５３は、個別的には、焦点を有
する独立したレンズとして作用し、レーザ光の走査範囲
の方向については、いかなる位置であっても、集光作用
を有する１枚のレンズとして作用する。したがってレー
ザ走査範囲で反射された回折光は、その走査範囲のいか
なる位置で反射されたものであっても、もれなく集光レ
ンズ５３で集光されて導光部材５５，５６に結像される
ことになる。

【００３５】このようにして金属帯１の幅方向の全幅に
わたってレーザ光を走査したとき、そのレーザ走査範囲
の全範囲で反射された回折光は、もれなく集光レンズ５
３で集光されて導光部材５５，５６に結像されることに
なり、これによって１台の装置を設けるだけで、金属帯
１の全範囲の検査を行うことが可能となり、構成を簡単
にして高能力の検査を行うことができるようになる。

【００３６】複数の集光レンズ５３は、相互に接合して
一体化されているので、金属帯１に対する位置合せを簡
単に行うことができ、変動などに対して複数の各集光レ
ンズ５３は相互に位置ずれを起こすことがなく、信頼性
が高くなり、また装着する構造が簡単になる。各集光レ
ンズ相互間に遮光性仕切板を介在してもよい。

【００３７】本発明の実施の他の形態では、各集光レン
ズ５３は、相互に接合していなくてもよく、接触させて
装着するように構成されてもよい。

【００３８】図１４は、第２受光検出手段３９の簡略化
した平面図である。この第２受光検出手段３９では、前
述の複数の集光レンズ５３の組合せに代えて、シリンド
リカルフルネルレンズ６３が用いられ、このような構成
によってもまた、第２反射光３８は、金属帯１の表面か
らシリンドリカルフルネルレンズ６３を経て導光部材６
４に入射され、その軸線方向端部に配置された反射鏡６
５から、受光素子６６によって検出される。これらおよ
びその他の構成は、前述の図１２および図１３に関連し
て説明された構成に類似する。

【００３９】第４受光検出手段４４もまた、第１〜第３
受光検出手段３７，３９，４２に類似した構成を有す
る。すなわち集光レンズ５３またはシリンドリカルフル
ネルレンズ６３などの集光レンズ６７（前述の図７参
照）を経て細長い導光部材６８に反射回折光が入射さ
れ、その導光部材６８の軸線方向の端部に配置された反
射鏡を経て受光素子６９に光が導かれて受光される。

【００４０】図１５は、本発明の実施の他の形態の一部
の正面図である。図１５のスクリーン４６は、複数の隣
接して配置された各集光レンズ５３毎に、その集光レン
ズ５３の焦点位置に配置される。第１〜第４反射光３
６，３８，４１，４３は、そのスクリーン４６の受光位
置７１〜７４で結像される。したがってこの各位置７１
〜７４に受光素子を配置して、各反射光３６，３８，４
１，４３の光強度を検出することができる。

【００４１】本発明の実施のさらに他の形態として、各
位置７１〜７４に、光ファイバの各一端部をそれぞれ配
置し、その光ファイバの各他端部に受光素子をそれぞれ
設けるようにしてもよい。このようなスクリーン４６
と、それに対応する各構成は、複数の各集光レンズ５３
毎に実現される。

【００４２】図１６は、前述の実施の各態様における集
光レンズ５３によるスクリーン４６である導光部材５５
上の結像状態を示す図である。照射して走査されるレー
ザ光１１の金属帯１の表面における反射回折光は、走査
範囲のいかなる位置で反射されたものであっても、複数
の各集光レンズ５３によって参照符７５で示されるよう
に結像される。たとえば金属帯１の表面の任意の点７６
において反射された反射回折光７７は、結像位置７８，
７９にそれぞれ結像され、その点７６が変位しても、参
照符８０，８１で示される導光部材５５，５６またはス
クリーン４６で受光される。したがって金属帯１の表面
の疵による反射回折光は、もれなく、受光されて検出さ
れることが可能である。

【００４３】このことをさらに図１７を参照して説明す
る。検査対象である金属帯１の表面の点Ａ１から角度θ
１，θ２方向に回折した反射回折光線ａ１，ａ２は、凸
レンズである集光レンズ５３で屈折されて導光部材５５
の位置Ｑ１，Ｑ２にレーザ光１１の走査位置が、点Ｂ１
に移動したときにおいても、角度θ１，θ２を有する反
射回折光ｂ２，ｂ２は、導光部材５５上の位置Ｑ１，Ｑ
２に到達する。したがって特定角度のみを受光する導光
部材５５の位置を固定して、金属帯１の幅方向のレーザ
光１１の走査によって、反射光３６を検出することがで
きることが理解される。

【００４４】上述の各説明は、主として第１受光検出手
段３７に関連してなされたけれども、第２〜第４受光検
出手段３９，４２，４４に関しても同様であり、このこ
とはまたさらに、図１０に示される本発明の実施の他の
形態においても同様である。このようにして本発明に従
えば、第１〜第４受光検出手段３７，３９，４２，４４
によって、４チャネルの反射回折光３６，３８，４１，
４３を、前述のように参照符Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２で示さ
れるようにして、いわばマルチセンシング方式で検出す
るようにし、これによって疵種別および疵形態の判別を
正確に行い、その疵の程度、したがって金属帯１の等級
格付けを容易に行うことができるようになる。

【００４５】図１８は、穴検出手段３の構成を簡略化し
て示す斜視図である。レーザ光源８３からの幅０．３ｍ
ｍ×流れ方向１．７ｍｍのスポット光であるレーザ光が
発生され、コリメータ８４によって平行光とされ、多角
形反射鏡８５に導かれる。この多角形反射鏡８５は、た
とえば８面体であってモータによって１２０００ｒｐｍ
で走査され、検査対象である金属帯１の幅方向に矢符８
６で示されるように高速に移動される。金属帯１に穴８
７が存在するとき、その穴を介するレーザ光は、集光レ
ンズ８８で集光され、ピンホトダイオード８９で受光検
出される。このピンホトダイオード８９からの出力をレ
ベル弁別することによって、穴８７の存在を検出するこ
とができる。

【００４６】このような金属帯１に穴８７が存在すると
き、その穴８７を含む金属帯１の長手方向の予め定める
範囲、たとえばその長手方向に１ｍの範囲の領域である
等級評価単位区画Ｑは、製品とならない部分であって、
最も悪い等級Ｋであると判定される。

【００４７】このような金属帯１の長手方向の走行位置
は、金属帯１の走行距離に対応したパルス数を発生する
走行位置検出手段９０の出力をカウンタで計数すること
によって検出することができる。これによって穴８７の
金属帯１における走行方向の位置を、検出することが可
能となる。

【００４８】図１９は、第１〜第４受光検出手段３７，
３９，４２，４４に設けられている受光素子６０，６
６，６１，６９に後続する電気回路を示すブロック図で
ある。各チャネル毎の受光検出信号は、Ｐチャネルの正
反射検出信号と、Ｂ，Ｓ１，Ｓ２の各チャネルの乱反射
検出信号とから成り、前処理回路（Front EndProcesso
r）ＦＥＰ１〜ＦＥＰ４にそれぞれ与えられる。

【００４９】図２０は、正反射光の受光素子６０に後続
するそのＰチャネルの具体的な電気的構成を示すブロッ
ク図である。前処理回路ＦＥＰ１の出力は直流増幅回路
９６に与えられる。この直流増幅回路９６の利得は、利
得調整回路９７によって設定される。

【００５０】図２１は第１〜第４前処理回路ＦＥＰ１〜
ＦＥＰ４における出力波形を示す。第１前処理回路ＦＥ
Ｐ１では、正反射検出信号の第１利得が、図２１（１）
に示されるようにノイズの第１平均波高値ＶＰが１．０
Ｖになるように、利得調整手段９７によって設定され
る。同様にして第２〜第４前処理回路ＦＥＰ２〜ＦＥＰ
４の各平均波高値ＶＢ，ＶＳ１，ＶＳ２は、表１に示さ
れるように設定される。

【００５１】

【表１】

【００５２】こうして正反射検出信号の第１平均波高値
ＶＰが、第２〜第４反射検出信号のノイズの第２平均波
高値ＶＢ，ＶＳ１，ＶＳ２以上となるように設定され
る。これによって一般的に低レベルの反射検出信号を、
むやみに高い利得で増幅してＳ／Ｎ比を悪化させてしま
うことが防がれ、したがってわずかな疵であっても、正
反射光からは勿論、各乱反射光Ｂ，Ｓ１，Ｓ２からも、
金属帯１の表面の疵に対応した反射検出信号のレベルの
変動を検出することが可能になる。

【００５３】これらの各反射検出信号は、後述のように
正規化される。その後、表１に示される２値化のため
に、平均波高値ＶＰ，ＶＢ，ＶＳ１，ＶＳ２の上（すな
わち正）および下（すなわち負）の各弁別レベルでレベ
ル弁別され、その２値化されたデータは、幾何学的特徴
抽出用メモリＧＦＥ１，ＧＦＥ２にそれぞれストアされ
る。一方の幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ１は、いわ
ば一般疵の検出のために用いられ、正反射検出信号の金
属帯１の表面による光吸収による変動分を表すメモリＭ
Ｐｎ（添え字ｎは負を示す）と、残余の乱反射検出信号
の光反射による変動分を表すメモリＭＢｐ，ＭＳ１ｐ，
ＭＳ２ｐ（添え字ｐは正を示す）を備える。また特殊疵
のための幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ２は、乱反射
検出信号の光吸収による変動分をストアするメモリＭＢ
ｎ，ＭＳ１ｎ，ＭＳ２ｎを含む。このような各幾何学的
特徴抽出用メモリＧＦＥ１，ＧＦＥ２の備えているメモ
リは表１に丸印を付して示すとともに、図２２に併せて
示す。

【００５４】表２は、線状疵、点状疵、面状疵および形
状疵などの具体的な各種類を示す。幾何学的特徴抽出用
メモリＧＦＥ１の出力によって検査される一般疵は、表
２の線状疵および点状疵である。もう１つの幾何学的特
徴抽出用メモリＧＦＥ２によって検出される特殊疵とい
うのは、表２の面状疵および形状疵である。後述のよう
に一般疵のための幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ１の
出力を用いても面状疵の検査を行うことができる。

【００５５】

【表２】

【００５６】図１９を再び参照して、タイミングコント
ロール回路ＴＭＣは、たとえば４８ＭＨｚの基本クロッ
ク、第２同期パルス、走査スタートパルス、ミラー回転
パルスおよび有効走査パルスなどの画像バス共通の信号
を発生してマルチバス９９に与えるとともに、階調デー
タが伝送される多値データのためのバス１００に与えら
れる。マイクロコンピュータなどによって実現される処
理回路ＭＰＵは、穴検出手段３のピンホトダイオード８
９からの出力を受信するとともに、金属帯１の走行方向
の走行位置検出手段９０からの出力を受信する。インタ
フェイス１０１は、外部記憶装置、たとえば磁気ハード
ディスクおよび光磁気ディスクなどとの接続を可能に
し、本件装置の出力をこれらの外部磁気記憶装置に転送
してストアさせることを可能にする。

【００５７】第１〜第４受光検出手段６０，６６，６
１，６９毎の合計４チャネルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２分のア
ナログデジタル変換手段ＡＢＣ１〜ＡＢＣ４が設けられ
る。

【００５８】図２０を参照して、第１受光検出手段６０
に対応するアナログデジタル変換手段ＡＤＣ１の具体的
な回路の構成を説明する。前処理回路ＦＥＰ１の直流増
幅回路９６からの出力は、アナログデジタル変換回路Ａ
ＤＣ１のアナログデジタル変換器１０２に与えられ、８
ビットのデジタル値に変換され、次のミラー反射率補正
回路１０３に与えられる。ミラー反射率補正回路１０３
には、補正値メモリ１０４からの補正されるべき図２３
に示される波形を有する信号が金属帯１の幅方向の各走
査のたび毎に与えられる。アナログデジタル変換器１０
２の出力波形は、図２４（１）に示されるとおりであ
る。前処理回路ＦＥＰ１の出力はまた、ミラー反射率サ
ンプリング回路１０５に与えられ、これによって補正値
メモリ１０４の出力レベルが設定される。こうしてミラ
ー反射率補正回路は、補正値メモリ１０４の出力に応じ
て、アナログデジタル変換器１０２の出力の回転駆動さ
れる多角形反射鏡の各反射面毎の反射率のむらを補正
し、ライン１０６には、図２４（２）に示されるように
平均波高値が一定である信号を導出する。

【００５９】このライン１０６の信号は、シェービング
補正回路１０７に与えられるとともに、シェービングサ
ンプリング回路１０８に与えられてサンプリングされ、
これによって１走査分の平均波高値が補正値メモリ１０
９にストアされ、このメモリ１０９にストアされるレー
ザ光の１走査分の平均波高値の変化は、図２５に示され
るとおりである。こうしてシェービング補正回路１０７
は、図２６（１）に示されるライン１０６の平均波高値
ＶＰが走査方向に変化する波形を補正して、ライン１１
０には、図２６（２）で示されるように平均波高値ＶＰ
が一定である信号を導出する。

【００６０】ライン１１０からの受光検出信号は、正ピ
ーク検出回路１１２と、負ピーク検出回路１１３と、エ
ンベロープ検出回路１１４とにそれぞれ与えられる。正
ピーク検出回路１１２は、ライン１１０の反射検出信号
に応答し、そのピーク値をサンプリングして、図２７
（１）の参照符１１５で示されるパルスをライン１１６
に導出し、減算回路１１７に与える。また負ピーク検出
回路１１３は、ライン１１０の受光検出信号の負ピーク
をサンプリングして検出し、ライン１１８には、図２７
（２）で示される負のピークを表す信号１１９を導出し
て、減算回路１２０に与える。これらの減算回路１１
７，１２０には、エンベロープ検出回路１１４からの図
２７（３）の参照符１２１で示される平均波高値を表す
信号が導出される。この図２７（１）〜図２７（３）に
は、ライン１１０の受光検出信号が併せて示されてい
る。

【００６１】減算回路１１７は、正ピーク検出回路１１
２の出力Ｓｐからエンベロープ検出回路１１４の出力Ｅ
を減算し、その減算値（＝Ｓｐ−Ｅ）をライン１２２に
導出する。このライン１２２の波形は、図２８（１）に
示されるとおりであって、平均波高値以上のレベルを有
する正極性波高値が導出される。もう１つの減算回路１
２０は、エンベロープ検出回路１１４の出力Ｅから負ピ
ーク検出回路１１３の出力Ｓｎを減算した減算値（＝Ｅ
−Ｓｎ）を導出してライン１２３に与える。このライン
１２３の出力波形は、図２８（２）に示されるとおりで
あって、平均波高値以下のレベルを有する負極性波高値
を表す。

【００６２】絶対値比較回路１２４は、ライン１２２，
１２３の出力を受信し、それらの絶対値の大きい方の信
号を、ライン１２５に導出する。このライン１２５の出
力波形は、図２９（１）に示されるとおりであり、こう
して得られた絶対値が正であるか負であるかは、図２９
（２）に示されるとおりであり、この図２９（２）で示
される信号波形は、疵種別および疵形態の判定のために
用いられることがある。

【００６３】ノイズサンプリング回路１２６は、ライン
１１０に含まれるノイズの平均波高値ＶＰを求める。こ
の平均波高値ＶＰというのは、前述のエンベロープ検出
回路１１４によって得られたエンベロープＥに類似する
ものであり、この実施例ではそのノイズレベルＮが、も
っと高い精度で求められる。

【００６４】ノイズサンプリング回路１２６では図３０
に示されるように、金属帯１の走行方向２に沿って長さ
約１３０ｍｍ、幅約１８０ｍｍの測定対象範囲１２７を
設定する。次に図３１に示されるように測定対象範囲１
２７を含む多数の走査によって得られるライン１１０の
受光検出信号から、その測定対象範囲１２７内の最小単
位１２８（走行方向長さ０．２ｍｍ、幅方向１５ｍｍ）
を得る。この最小単位１２８は、１６画素を含み、その
反射検出信号のノイズレベルの最大値ＶＮｍａｘと最小
値ＶＮｍｉｘとを求める。こうして最小単位１２８での
ノイズのピークツーピーク（peak to peak）値である値
（＝ＶＮｍａｘ−ＶＮｍｉｎ）を求め、その後、測定対
象範囲１２７の平均値を求める。こうして測定対象範囲
１２７におけるノイズのピークツーピーク値が得られ、
その１／２を、ノイズレベルＮとして設定する。このノ
イズレベルの値は、金属帯１の地肌レベルからのノイズ
の振幅に対応し、前述のエンベロープ検出回路１１４に
よって得られるエンベロープレベルＥに対応する。

【００６５】正規化回路１３０は、ライン１２５に得ら
れる図２９（１）の受光検出信号を、ノイズサンプリン
グ回路１２６によって得られたノイズレベルＮで除算
し、すなわちノイズサンプリング回路１２６で得られた
ノイズレベルをＮ１とし、ライン１２５に得られる反射
検出信号のレベルをＳ１とするとき、Ｓ１／Ｎ１の割算
を行い、ライン１３１に、図３２（１）で示される正規
化された受光検出信号を導出する。ライン１３１に得ら
れる図３２（１）の信号の正極性および負極性は、図３
２（２）に示される信号によって表され、この図３２
（２）の正負表示信号は、前述の図２９（２）の信号と
同一である。

【００６６】こうしてアナログデジタル変換回路ＡＤＣ
１からは、ライン１３１を経て、正規化された多値ビッ
トから成る疵の濃度を表す濃度的特徴抽出のための信号
が導出される。残余の第２〜第３反射検出信号に対応す
るアナログデジタル変換回路ＡＤＣ２〜ＡＤＣ４もま
た、前述のアナログデジタル変換回路ＡＤＣ１と類似の
構成を有する。これらの正規化された受光検出信号は、
ライン１３１を含む多値バス１００に導出され、フレー
ムメモリＦＲＭ１にストアされて、多値階調画像として
ストアされ、たとえばカラーモニタ表示が可能になる。
チャネルＰの正規化されたライン３１からの受光検出信
号は、濃度的特徴量の抽出のためのメモリＤＦＥ１（De
nsty Feature Extraction）に与えられ、他のチャネル
Ｂ，Ｓ１，Ｓ２に関しても同様なメモリＤＦＥ２〜ＤＦ
Ｅ４が設けられる。

【００６７】さらにアナログデジタル変換回路ＡＤＣ１
では、ライン１３１に得られる正規化された多値反射検
出信号を、２値化回路１３２で２値データとする。この
２値化回路１３２では、ライン１３１に与えられる図３
２（１）の正規化された受光検出信号は、図３２（１）
に示され、この受光検出信号は、前述の表１に示される
２値化弁別レベルでレベル弁別される。正反射信号３６
の２値化は、負極性においてのみ行われ、その弁別レベ
ルは、Ｓ２／Ｎ２＝２．５ｄＢのライン１３４に設定さ
れる。こうして２値化回路１３２からライン１３５に
は、２値化データが図３２（３）のようにして導出され
る。この２値化弁別レベル１３４で弁別レベルされて得
られた２値データの平均波高値に対する正極性または負
極性を表す信号は、図３２（４）に示されるとおりであ
る。ライン１３５から得られる２値データは、幾何学的
特徴抽出用メモリＧＦＥ１(Geometrial Feature Extrac
tion）のメモリＭＰｎにストアされる。残余のアナログ
デジタル変換回路ＡＤＣ２〜ＡＤＣ４に関してもまた同
様な２値化演算動作が行われ、その２値化されたデータ
は、前述のようにメモリＭＢｐ，ＭＢｎ；ＭＳ１ｐ，Ｍ
Ｓ１ｎ；ＭＳ２ｐ，ＭＳ２ｎにそれぞれストアされて、
幾何学的特徴量を求めるために用いられる。こうして得
られた２値データは２値バス１３６に導出される。

【００６８】前述の図２０のライン１１０に導出される
受光検出信号は、たとえば２５６階調であり、図３３で
示されるようにして得られる。またライン１３５に得ら
れる２値データは、図３４に示されるようにして得られ
る。図３４の碁盤目状に示された基レベルは、ノイズの
平均波高値ＶＰ，ＶＢ，ＶＳ１またはＶＳ２を示し、金
属帯１の検査されるべき表面の地肌レベルに対応する。

【００６９】合計４チャネル分の受光検出信号を、図２
１に示されるようにノイズの平均波高値の上下の正極性
および負極性の各変動分だけを、前述のように採用し
て、幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ１にストアし、ま
た濃度的特徴抽出用メモリＤＦＥ１〜ＤＦＥ４およびＦ
ＲＭ１，ＦＲＭ２にストアしておく。後述のように疵種
別および疵形態の判定を行うにあたり、その受光検出信
号の極性を選択することによって、一般疵および特殊疵
の検出が良好に達成されることを、本件発明者の実験に
よって、表３のように確かめられた。

【００７０】

【表３】

【００７１】図３５は、本発明の実施の他の形態の構成
を示す図である。図２１に示される２値化のための各弁
別レベルＶＰ，ＶＢ，ＶＳ１，ＶＳ２に関してこの実施
の一形態では、弁別レベルＶＰ，ＶＢ，ＶＳ１，ＶＳ２
をノイズレベルＮに応じて変化して設定する場合、制限
値を設定する。これらの弁別レベルＶＰ，ＶＢ，ＶＳ
１，ＶＳ２を、代表的にＶＣ１，ＶＣ２で示す。この予
め設定した上下の制限値で比較し、その制限値内であれ
ば、そのまま２値化弁別レベルを用い、制限値から外れ
る場合は、制限値を弁別レベルとして２値化データを求
める。上下の制限値として、正極性の疵弁別レベルに対
してはＶＣ２ＨとＶＣ２Ｌを使用する。この結果、弁別
レベル演算回路７から出力する信号ＶＣ１が ＶＣ１Ｌ＜ＶＣ１＜ＶＣ１Ｈ ならば、信号ＶＣ１がそのまま出力し、 ＶＣ１≦ＶＣ１ＬまたはＶＣ１Ｎ≦ＶＣ１ ならば、ＶＣ１ＬまたはＶＣ１Ｈがその信号ＶＣ１に代
わって出力する。負極性側の信号ＶＣ２についても同様
である。したがって２値化回路１３２で設定される弁別
レベルは、第３５図における斜線の範囲内で設定される
ことになる。

【００７２】ノイズサンプリング回路１２６におけるノ
イズレベルＮを求めるための測定対象範囲１２７は、走
行位置検出手段９０の出力に応答して金属帯１の走行方
向２に、１０ｍ毎に演算して求め、一旦求めたノイズレ
ベルＮは、そのまま金属帯１の走行方向１０ｍ間におい
て、共通に用いられる。

【００７３】図３６は、金属帯１の平面図である。本発
明に従い、金属帯１の検査による格付けを行う等級評価
単位区画を、第３６図に示すように、幅Ｗ、長さＨの区
画Ｑとする。たとえば、一事例として、Ｗ＝１ｍ、Ｈ＝
１ｍとする。その等級評価単位区画Ｑを１６等分割し
て、幅Ｗ／４、長さＨ／４の区画を疵種別判定単位区画
（以下、単位区画と略称する）ｑとして、この判定単位
区画ｑ毎に量子化、プロフィール作成、特徴抽出、欠陥
種別疵形態判定を行い、合計１６個の判定単位区画ｑか
ら１個の評価単位区画Ｑの等級格付けの決定を行う。

【００７４】図３７は、マイクロコンピュータによって
実現される処理回路１４０（前述の図１９参照）の概略
の動作を説明するためのフローチャートである。処理回
路１４０には、幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ１，Ｇ
ＦＥ２と多値データがストアされているフレームメモリ
ＦＲＭ１とが接続され、また各バス９９，１００，１３
６が接続されて、演算処理動作が行われる。

【００７５】等級評価単位区画Ｑの等級格付けを行うに
あたり、まずステップａ１では、フレームメモリＦＲＭ
１のストア内容が用いられ、これとは別に、ステップａ
３では、２値データがストアされているメモリＧＦＥ
１，ＧＦＥ２のストア内容が読出されて用いられる。等
級評価単位区画Ｑに含まれている合計１６個の疵判定単
位区画ｑは、たとえば図３８（１）に示されるように線
状疵であり、図３８（２）に示されるように点状疵であ
り、さらに図３８（３）に示されるように面状疵であ
る。これらの各疵種別毎の疵形態と、各疵形態毎の程度
についても、このような多値データと２値データとに基
づいて、評価判定される。

【００７６】多値データに基づき、ステップａ２では、
重み加算値Ｆが求められる。図３８のステップａ１，ａ
２のさらに具体的な動作は、図３９に示されている。重
み加算値Ｆの演算にあたり、ステップｂ１からステップ
ｂ２に移り、多値データが正反射光Ｐと乱反射光Ｂ，Ｓ
１，Ｓ２毎にストアされているフレームメモリＦＲＭ１
のストア内容を読出し、各疵判定単位区画ｑに含まれて
いる多数の各画素ｑ１毎に、ノイズ平均波高値からの光
吸収された成分の変動分の絶対値、すなわち図２１
（１）の平均波高値ＶＰの信号の絶対値を読出すととも
に、乱反射光Ｂ，Ｓ１，Ｓ２のノイズ平均波高値からの
乱反射された成分の変動分の絶対値、すなわち図２１
（２）〜図２１（４）における平均波高値以上の成分の
変動分の絶対値を読出す。各チヤネルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ
２毎の前記変動分は、その一例として、疵判定単位区画
ｑにおいて図４０に示されるように、３次元一体形状を
有している。

【００７７】 Ｆ ＝ ∫Ｖｄｓ …（１） 各疵における濃度、すなわち反射光強度Ｖ毎の面積は、
図４１に示されるとおりである。図４１（１）に示され
る疵判定単位区画ｑにおける濃度、したがって反射光強
度Ｖ１〜Ｖ５を有する露出された面積は、図４１（２）
に示されるとおりである。

【００７８】このような図４０および図４１に基づくデ
ータによって、ステップｂ３では、疵の面積Ｓを求める
ことができる。

【００７９】 Ｓ ＝ ∫ｄｓ …（２） また各チャネル毎の重み加算値Ｆ（Ｐ）は、Ｐチャネル
の正反射光３６の受光検出信号に基づき、式２から求め
られる。このことは他のチャネルＢ，Ｓ１，Ｓ２の重み
加算値Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ（Ｓ２）に関しても全
く同様に各チャネルＢ，Ｓ１，Ｓ２の受光検出信号に基
づいて求めることができる。これらの重み加算値という
のは、図４０における各疵のいわば体積を表す。

【００８０】ステップｂ５では、各疵判定単位区画ｑに
おける全チャネルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２の総和の重み加算
値Ｆを求める。

【００８１】 Ｆ ＝ Ｆ（Ｐ）＋Ｆ（Ｂ）＋Ｆ（Ｓ１）＋Ｆ（Ｓ２） …（３） 前述の図３７におけるステップａ３における２値データ
は、幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ１にストアされて
いる２値データを読出して、次のステップａ４において
複数の特徴量を求める。これによってステップａ５で
は、疵判定単位区画ｑにおける疵種別と疵形態とを判定
する。前述のステップａ４における特徴量を求める動作
は、図４３においてもっと詳しく説明される。

【００８２】図４３において、ステップｃ１からステッ
プｃ２に移り、幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ１に備
えられているメモリＭＰｎ，ＭＢｐ，ＭＳ１ｐ，ＭＳ２
ｐから読出された２値データを、各画素ｑ１毎に加算
し、こうして各チャネルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２毎の各画素
の論理値のＯＲ演算を行う。こうして得られたＯＲ演算
された各疵費用単位区画ｑ毎の２値データは、図１９に
示される２値画素のメモリＭ２にストアされる。

【００８３】次のステップｃ３では、たとえば図４４に
示される各疵評価単位区画ｑ毎のヒストグラムを作成す
る。

【００８４】図４５は、この疵評価単位区画ｑに含まれ
る多数の画素ｑ１を拡大して示している。この図４５に
おいて黒塗りの部分が、疵のあった場所を示し、すなわ
ち論理「１」である。ステップｃ３では、この疵判定単
位区画ｑにおける長さ方向（金属帯１の走行方向、図４
５の上下方向）において、幅方向（図４５の左右方向）
の単位升目あたり、すなわち各画素ｑ１あたり、疵が何
回発生しているかの頻度を計数し、これによって図４６
に示されるヒストグラムのプロフィールを作成する。

【００８５】ステップｃ４では、このヒストグラムに基
づき、走行方向に最も長い値ＨＬとその最長値ＨＬを有
するヒストグラム上における疵１４３の第１面積ＳＨＬ
を求める。またこのヒストグラムに基づき、幅方向に最
も広い値ＷＷを有するヒストグラム上での疵１４４の第
２面積ＳＷＷを求める。これらの疵１４３，１４４は、
図４６に示されるヒストグラム上で、分離しており、こ
れらの分離している疵毎の最長値ＨＬおよび最広値ＷＷ
を上述のように検出する。

【００８６】次のステップｃ５では、最長値ＨＬを有す
る疵１４３の重み加算値ＦＨＬを、前述の多値データが
ストアされているフレームメモリＦＲＭ１のデータを読
出して、式２と同様にして求める。この重み加算値ＦＨ
Ｌは、各チャネルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２毎の各画素の反射
光強度を加算した値と面積との積によって求められる。
同様にして、最広値ＷＷを有する疵１４４の重み加算値
ＦＨＷを全チャネルにおける画素毎にわたり、前述の式
２と同様にして演算して求める。

【００８７】ステップｃ６では、前述のステップｃ５で
求めた重み加算値ＦＨＬ，ＦＨＷのうち、大きい方を、
重み加算値ＦＨＬＷとして採用する。

【００８８】ステップｃ７では、こうして採用された重
み加算値ＦＨＬＷ（すなわち重み加算値ＦＨＬまたはＦ
ＨＷのいずれか一方）の疵１４３または１４４の面積Ｓ
ＬＷを求める。この面積ＳＬＷは、ＳＨＬまたはＳＷＷ
のいずれか一方である。そこでステップｃ８では、濃度
ＡＦを、式４から求める。

【００８９】 ＡＦ ＝ ＦＨＬＷ／ＳＬＷ …（４） ステップｃ９では、疵判定単位区画ｑにおける疵の数Ｎ
Ａを計数して求める。

【００９０】図４７に示される疵判定単位区画ｑでは、
疵の数ＮＡ＝３である。また図４８に示される疵を有す
る場合、その疵の数ＮＡ＝２とする。すなわち図４８で
は、疵の右側の辺１４４が上から下に連なっていると
き、１個の疵として計数し、また分離した辺１４５が存
在するとき、もう１つの疵として計数する。

【００９１】ステップｃ１０では、図４７および図４８
に示される疵判定単位区画ｑにおける疵の表面積ＳＡと
全長ＨＡを演算して求める。

【００９２】 ＳＡ ＝ Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３ …（５） ＨＡ ＝ Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３ …（６） ステップｃ１１では、前述のヒストグラムに基づいて得
られた最長値ＨＬを有する疵１４３の面積ＳＨＬと最広
値ＷＷを有する疵１４４の積ＳＷＷのうち、大きい方の
値ＳＨＬまたはＳＷＷを、値ＳＬＷとして採用する。次
にステップｃ１２では、この採用された面積ＳＬＷの総
面積ＳＡに対する割合ＲＡを演算して求める。ステップ
ｃ１３では、疵の平均長さＡＨを、式７によって求め
る。

【００９３】 ＡＨ ＝ ＨＡ／ＮＡ …（７） ステップｃ１４では、図４９（１）に示される疵判定単
位区画ｑの長さ方向において、幅方向の単位升目あたり
の画素あたり、疵が何回発生しているかの頻度、したが
って画素の計数を求めてヒストグラムを作成し、このよ
うなヒストグラムは、図４６と同様な手法で得られる。
この図４９（１）に示される疵判定単位区画ｑのヒスト
グラムは図４９（２）に示されるとおりである。ステッ
プｃ１５においてヒストグラム上における疵１４５，１
４６，１４７は、予め定める高い弁別レベルｈ３以上で
あり、その個数Ｎ３＝３である。またそれ以外の疵であ
って、前記高さ弁別レベルＨ３未満の弁別レベルｈ２以
上の疵１４８の数の個数Ｎ２＝１である。さらに最小の
高さ弁別レベルｈ１以上の疵１４９の個数Ｎ１＝１であ
る。本発明の実施の一形態では、このような個数Ｎ２，
Ｎ３が、ステップｃ１５で得られて、用いられる。

【００９４】さらにこれとともに、ヒストグラムに基づ
き、表４に示される各疵判定単位区画ｑ毎の走行方向に
最も長い値ＨＬと幅方向に最も広い値ＷＷとに基づき表
４が作成される。

【００９５】

【表４】

【００９６】この表４に示される表の内容を、形状疵ボ
ックスと称することにする。この形状疵ボックスの内容
に従い、次の図５０〜図５５の各フローチャートによっ
て、図３７のステップａ５における疵判定単位区画ｑ毎
の疵種別と疵形態とが判定される。図５０のステップｄ
１では、表４の形状疵ボックスにおいて、各チャネル
Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２毎の重み加算値Ｆの最大値が、乱反
射光Ｓ１のチャネルであれば、ステップｄ２からステッ
プｄ３に移り、疵種別は線状疵であり、疵形態はＬ１で
あるものと判定する。またステップｄ４において各チャ
ネルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２毎の重み加算値ＦがＰチャネル
の重み加算値Ｆ（Ｐ）が最大であるとき、ステップｄ５
に移り、疵種別は面状疵であるものと判定し、疵形態は
Ａ１であるものと判定する。他のチャネルＤ，Ｓ２の重
み加算値Ｆが他のチャネルＳ１，Ｐの重み加算値Ｆ（Ｓ
１），Ｆ（Ｐ）よりも大きいときには、図５１〜図５５
の各動作が、ステップｄ６から始まる。

【００９７】図５１では、最小値ＨＬが、 ２＞ＨＬ≧０ …（８） であるとき、ステップｅ２，ｅ４，ｅ６，ｅ８，ｅ１０
に示されるように、疵の数Ｍａに応じて、疵種別が点状
疵であって、その疵形態がＰ１〜Ｐ６と判定される。

【００９８】図５２は、 ５＞ＨＬ≧２ …（９） であるとき、ステップｆ１からステップｆ２に移り、前
述の図４３のステップｃ１２において求められた値ＲＡ
が、 ＲＡ≧０．７５ …（10） を判断し、式１０が成立しなければ、次のステップｆ３
に移り、前述の図４３のステップｃ３で得られた値ＡＨ
が、 ＡＨ≧３ …（11） が成立するかどうかが判断される。式１１が成立しなけ
れば、前述の図５１に移り、点状疵の疵形態が判定され
ることになる。

【００９９】式１０または式１１が成立するとき、次の
ステップｆ４では、前述の図４３のステップｃ８で得ら
れた値ＡＦ、 ＡＦ≧７５ …（12） が成立すれば、線状疵の疵形態Ｌ３であるものと判断
し、式１２が成立しなければステップｆ６において線状
疵の疵形態Ｌ２を判定する。

【０１００】図５３では、 １５＞ＨＬ≧５ …（13） であるときにステップｇ１に移り、次のステップｇ２に
おいて、 ＲＡ≧０．７５ …（14） が成立し、またはステップｇ３において、 ＡＨ≧３ …（15） が成立するときには、次のステップｇ４に移り、 ＡＦ≧７０ …（16） が成立するかどうかによって、ステップｇ５，ｇ６で線
状疵の疵形態Ｌ５，Ｌ４を判定する。

【０１０１】図５４では、 ５０＞ＨＬ≧１５ …（17） が成立するときステップｊ１からステップｊ２に移り、 ＲＡ≧０．７５ …（18） が成立するかまたはステップｊ３において、 ＡＨ≧３ …（19） が成立するときには、次のステップｊ４において前述の
図４３におけるステップｃ１５で得られた値Ｎ２，Ｎ３
を用いて、 Ｎ２＋３・Ｎ３≧３ …（20） が成立するかどうかによって、線状疵の疵形態Ｌ７，Ｌ
６を判定する。

【０１０２】図５５では、 ＨＬ≧５０ …（21） が成立するとき、ステップｋ１からステップｋ２に移
り、 ＲＡ≧０．７５ …（22） が成立すれば、次のステップｋ３に移り、前述の式２０
が成立するかどうかによって、線状疵の疵形態Ｌ９，Ｌ
８を判定する。前述のステップｋ２において式２２が成
立しないときには、点状疵と判定し、前述の図５１の動
作を行う。

【０１０３】このようにして図３７のステップａ５にお
いて各疵判定単位区画ｑにおける疵種別と疵形態とが判
定された後には、ステップａ６においてその疵判定単位
区画ｑの判定等級重み値φを、表５から求める。この判
定等級重み値φは、異なる疵種別および異なる疵形態の
疵相互に試作する際に、作業者が目視で同程度の疵であ
ると認定することができる範囲として設定する。これに
よって判定等級重み値φが同一であれば、疵種別および
疵形態が異なっていても、作業者による目視では同程度
の疵であるとして等級格付が行われることになる。

【０１０４】たとえば疵種別、疵形態Ｌ１〜Ｌ９，Ｐ１
〜Ｐ６およびＡ１において、図３７のステップａ２にお
いて得られた重み加算値Ｆに基づき、表５の（）内に示
された値が判定等級重み値φとして得られる。

【０１０５】

【表５】

【０１０６】そこでステップａ７では、疵判定単位区画
ｑにおける疵種別毎に判定等級重み値φを加算する。た
とえば図５６において、線状疵である疵形態Ｌ２，Ｌ
２，Ｌ５，Ｌ６の判定等級重み値φの加算値は９０（＝
２０＋４０＋１０＋２０）で最大であり、点状疵の疵形
態Ｐ３の判定等級重み値φは１０であり、面状疵の疵形
態Ａ１の判定等級重み値φは２０である。したがってス
テップａ８では、最大値の判定等級重み値φが得られた
疵種別である線状疵を、等級評価単位区画Ｑの疵種別で
あるものと判定する。またステップａ９では、等級評価
単位区画Ｑにおける各疵判定単位区画ｑの判定等級重み
値φの層はΦを求める。図５６では、たとえば１２０
（＝２０＋４０＋１０＋２０＋１０＋２０）である。こ
れによってステップａ１０では、疵評価単位区画Ｑのス
テップａにおいて得られた疵種別と、ステップａ９にお
いて得られた等級重み値Φとによって、表６から、等級
を求めることができる。

【０１０７】

【表６】

【０１０８】これによって等級評価単位区画Ｑの等級Ａ
〜Ｄ，Ｋ，Ｊが作業者の目視と同程度で自動的にリアル
タイムで得ることができるようになる。

【０１０９】処理回路１４０の演算出力は、陰極線管ま
たは液晶などの目視表示手段１５１に目視表示され、ま
たプリンタ１５２によって記録紙１５３に印字される。

【０１１０】図５７は、本発明の実施の一形態の具体的
な構成を示す電気回路図である。この図５７に示される
構成は、前述の図１９に示される処理回路１４０によっ
て達成されるものであり、構成を具体的に示すためにブ
ロック図で示す。特徴量演算手段１５２は、前述の図３
９において得られた各特徴量を導出して類似度演算手段
１５３に与える。類似度演算手段１５３は、基準パター
ンメモリ１５４から順次読出した疵基準パターンと疵特
徴データである特徴量との類似度とを演算する。この類
似度の計算は、疵基準パターンと疵特徴量のデータとの
間での長さ、幅、面積に基づく積和演算などを行うこと
によって達成される。基準パターンと特徴量データとの
演算は、その一例として線形識別関数によるものを一例
として挙げる。

【０１１１】特徴量演算手段１５２の出力をＹ、基準パ
ターンメモリ１５４の内容をＷ（ｉ）、類似度演算手段
１５３の出力をＦｉとすると、ＦｉはＹとＷ（ｉ）の内
積として次式で与えられる。

【０１１２】 Ｆｉ ＝ Ｗ（ｉ）・Ｙ （ｉ＝１，２，３，…，ｄ） …（23） 〔Ｄは疵種別の数〕 ここで、Ｆｉを最大とするｉ₀を判定手段１５５で求
め、ｉ₀番地の疵種別を識別結果として出力する。ただ
し、 Ｙ ＝ （ｘ１，ｘ２，ｘ３，…，ｘｄ，１）^t …（24） Ｗ（ｉ） ＝ ｛ｗ１(ｉ)，ｗ２(ｉ)，…，ｗｄ(ｉ)，ｗｄ＋１(ｉ)｝^t …（25） なお、ｘ１，ｘ２，…，ｘｄは長さ、幅、面積等の抽出
された特徴量である。Ｗ（１），Ｗ（２），…，Ｗ
（ｄ）は求める基準パターンである。すなわち、判定手
段１５５は、類似度演算手段１５３から出力された最も
類似度の高い疵基準パターンに基づいて、いずれの疵種
別であるかを判定するものであって、この疵の名称およ
び等級を出力する機能を有する。

【０１１３】出力制御手段１５６はディスプレイモニタ
である表示手段１５１を駆動して判定手段１５５からの
疵種別情報（疵名称、等級）に対応する文字を表示させ
るとともに前記特徴量演算手段１５２からの表面画像デ
ータに対応する表面像を表示させ、かつ、プリンタ１５
２を駆動して上記疵種別情報および表示画像データの記
録を行う。

【０１１４】キーボード１５７は、オペレータによりマ
ニュアルで疵名称、階級等の疵種別情報に相当するデー
タを入力可能となっている。キーボード１５７からのキ
ー信号は、所定の疵種別情報に変換され表示手段１５１
に出力して表示させるとともに比較演算手段１５８に出
力する機能を有する。比較演算手段１５８は判定手段１
５５にて判定された疵種別情報とキーボード１５７から
出力された疵種別情報とを比較して一致するか否かを判
断し、一致する場合には当該疵基準パターンが正しいと
判断して修正処理を行わず、不一致の場合には基準パタ
ーンメモリ１５４内の当該疵基準パターンを一定のアル
ゴニズムに従って修正し、新たな疵基準パターンとする
ものである。

【０１１５】動作中、特徴量演算手段１５２によって、
疵の長さ、幅および面積のいずれか１つ以上の特徴量が
求められ、この特徴量は疵特徴量のデータとして類似度
演算手段１５３に送出され、基準パターンメモリ１５４
から順次読出される多数の疵基準パターンに基づき、類
似度が演算される。しかる後、この類似度演算手段１５
３から最も類似度の高い疵基準パターンが出力され、判
定手段１５５にてこの基準パターンがいずれの疵種別
（名称）および疵形態（等級）であるかが判定される。
その結果、ディスプレイモニタ１５１には、図５８に示
す如く、表面画像の静止画１５９とともに自動判定され
た疵の像１６０の名称「ヘゲ」１６１および等級「３
級」１６２が一定期間表示される。

【０１１６】この状態で、疵判定の正確性をより向上さ
せるために、疵基準パターンの学習作業を行う場合に
は、オペレータはディスプレイモニタ１５１上の表面画
像１６０に対して目視により疵の像１６０の疵名称「ス
リバー」および等級「４」を判断し、キーボード１５７
上の該当キーを操作する。そうすると、キーボードによ
りキー入力データに対応する疵種別形態（名称および等
級）が求められ、これら名称および等級がデータ１５１
の所定位置１６４，１６５に表示されるとともに、比較
演算手段１５８に送出される。比較演算手段１５８では
自動判定された疵種別（ヘゲ：３級）とキー入力された
疵種別（スリバー：４級）とを比較する。この場合、両
疵種別は不一致であり、金属帯１の疵種別と判定手段１
５５で判定された疵種別と疵形態とが間違っており、ひ
いては実ライン上のある疵種別に対して基準パターンメ
モリ１５４に記憶されている疵基準パターンが誤りであ
ることを意味しているので、一定のアルゴニズムに従っ
て基準パターンメモリ１５４内の該当疵基準パターンを
少しずつ修正する。

【０１１７】このような学習動作を順次入力される疵の
像１６０に対して繰返すことにより疵基準パターンを次
々に修正してゆくと、最終的には疵基準パターンによる
判定疵種別とキーボード１５７からの目視疵種別とがほ
ぼ一致するようになり、実ラインの実際の疵種別に合っ
た判定アルゴニズムが完成する。したがって、以上のよ
うにしてオペレータの目視判定を用いて基準パターンメ
モリ１５４の疵基準パターンを修正したならば、以後、
同種の被検査物あるいは同一ラインに関する限り、オペ
レータを介することなく無人化によって金属帯１の表面
に生じる疵の種別を判定することが可能であり、かつ、
正確な判定結果が得られる。

【０１１８】このように、本実施の形態によれば、実ラ
イン上の金属帯１における疵の像１６０と、この疵の像
１６０に対して基準パターンメモリ１５４内の各疵基準
パターンに基づき自動判定された疵種別とをディスプレ
イモニタ１５１上に表示させ、このときの疵基準パター
ンを、キーボード１５７から目視判定により入力された
疵種別を自動判定するように修正できるようにしたの
で、従来のようにサンプル板を用いることなくオンライ
ン下で学習能力を発揮させながらより実ラインの状態に
近付いた疵基準パターンを作成できる。したがって、各
種サンプル板の収集、オフライン下による学習作業とい
った手間を省くことができ、学習時間の短縮および労力
の軽減を図り得る。また、オンライン下で学習作業を行
われるので、被検査物１の変更等に容易に対応できる
上、学習作業による疵基準パターンの修正効果が実ライ
ンの疵判定に速やかに反映される。かくして、被検査物
１の表面検査を高精度にかつ大変効率よく行うことがで
きる。

【０１１９】表面品質の判定基準は必ずしも明確ではな
く、感覚的な要素がかなり強い。作業者である検査員自
身が判定ルールを明確に表現できないことも多い。した
がって、表面検査装置に導入する知識情報ＡＩ手法とし
ては、熟練者のノウハウをルールとして取り込むエキス
パートシステムのような手法よりも、教師による訓練に
より、判定のためのパラメータを獲得する学習機械の手
法が適していると考えられる。

【０１２０】図５９は、本発明に従い、人間の脳におけ
る学習機能をモデル化したものであって、パターンの分
類を学習する能力を持っており、このユニットについ
て、学習機能を説明する。大きな円は細胞（ニューロ
ン）、ｘ１〜ｘｎは細胞に対する入力、小さな円はシナ
プス（細胞に与える刺激をコントロールする機能）を示
している。

【０１２１】この細胞の動作は、

【０１２２】

【数１】

【０１２３】で表される。αｉは実数でシナプス荷重と
呼ばれ、刺激の伝わりやすさを表す係数、θは細胞が興
奮するか否かのしきい値、Φ（μ）はμ＞０なら１、μ
＜０なら０なる量子化関数である。

【０１２４】したがって、この細胞の出力ＯＵＴは

【０１２５】

【数２】

【０１２６】がθを超えたとき、興奮して１を出力す
る。また、教師信号とは細胞の反応が入りに対して正し
いか否かを教える信号であり、 α ＝ （α１，α２，…，αｎ），ｘ＝（ｘ１，ｘ２，…，ｘｎ） …（28） とすると、反応が正しければ、α←α＋ｃｘ（ｃは正の
定数）とし、誤っていれば、α←α−ｃｘとする。

【０１２７】この細胞をある特定パターンに対応する細
胞とすると、最初誤った反応が多くても、人間から送ら
れる教師信号により徐々に正しい反応するようになって
くる。

【０１２８】この原理を疵種別、疵形態と等級の判定に
作用した本発明の実施の一形態を、図６０に示す。これ
は最も簡単な構成例である。受光検出手段６０，６６，
６１，６９から送られてくるビデオ信号から、特徴量演
算手段１６７によって表面欠陥の各種の特徴量ｘ＝（ｘ
１，ｘ２，…，ｘｎ）が抽出される。これらの特徴量に
対して、適当な変換ｙ＝ｆ（ｘ）を回路１６８で行い、
これを疵種および等級を判定するための細胞に入力す
る。

【０１２９】この変換は、細胞へ与えるパターン入力の
線形分離性をよくするために行うもので、リアルタイム
の四則演算、対数演算などによるものである。たとえ
ば、欠陥の長さをｘｉ、幅をｘｊとすると、長さと幅の
比をｙｋ←ｘｉ／ｘｊで求め新たな特徴量とするなどで
ある。

【０１３０】実際にこのシステムで学習をさせるための
訓練は、図６０に示したようなシステムで行う。受光検
出手段６０，６６，６１，６９でとらえた画像はフレー
ムメモリに取り込まれ、カラー陰極線管ＣＲＴに表示さ
れる。ここには装置の判定結果なども同時に表示される
ので、検査員（教師）はライン下流に現れた実際の疵
と、このＣＲＴ画面とを照合し、判定結果の正誤または
正しい結果を手元の入力装置から入力する。この検査員
の入力した内容は処理回路ＭＰＵに送られて、学習部の
所定の係数を正しい判定を下せる方向に修正する。この
ような作業を繰返すことで、この装置の判定能力は徐々
に向上し、充分な訓練の後には検査員の判定とよく合致
するようになる。

【０１３１】本発明の実施の他の形態においては、表面
疵が微細な起伏で形成されているので、表面の凹凸を３
次元的に定量測定する技術が考案されている。その一例
として、光点走査速度変調によるセンシング原理を図６
１に示す。検査対象である金属帯１に対して一定速度で
レーザビームを走査し、その軌跡をレンズ１６９によっ
てスクリーン１７０上に結像させる。このとき、検査対
象の金属帯１の表面に凹凸があると、スクリーン１７０
上の光点の移動速度が変化する。図６１では、点Ｂ２か
ら点Ｃ２へ走査するときに検査対象面が凹になっている
ため、スクリーン上で移動速度が速くなる。したがっ
て、スクリーン１７０上に図６２に示される定ピッチの
格子縞１７１を描き、受光素子１７２で受光し、この透
過光量変化の位相検波をする回路１７３で行うことによ
って、凹凸を定量的に測定することができる。この原理
を応用すれば、現状のレーザビーム反射方式と同等の測
定スピードも実現可能である。

【０１３２】本発明はさらに、下記の実施の各形態が可
能である。

【０１３３】本発明は、長尺材を案内ロールに巻掛けて
連続的に走行し、長尺材が案内ロールに巻掛けられてい
る周方向の範囲内で、案内ロールの軸線を含む平面と長
尺材の外周面との交線上を、レーザ光が走査するよう
に、前記平面に関して一方側から、案内ロールの軸線に
平行な仮想走査面内でレーザ光を照射して走査し、前記
平面に関して他方側で、前記交線からの反射光を受光
し、受光した反射光に基づいて長尺材の表面の検査をす
ることを特徴とする長尺材の表面検査方法である。また
本発明は、外周面が軸線方向に一様であり、長尺材が巻
掛けられて連続的に走行される案内ロールと、走査手段
であって、レーザ光源からのレーザ光を、長尺材が案内
ロールに巻掛けられている周方向の範囲内で、案内ロー
ルの軸線を含む平面と長尺材の外周面との交線上を、走
査するように、前記平面に関して一方側から、案内ロー
ルの軸線に平行な仮想走査面内でレーザ光を照射して走
査する走査手段と、前記平面に関して他方側に配置さ
れ、案内ロールの軸線方向に延びる受光面を有し、前記
交線からの反射光を受光し、その光強度に対応する電気
信号のレベルを発生する受光手段と、受光手段の出力に
応答し、受光手段の出力を演算して長尺材の表面の検査
をする検査手段とを含むことを特徴とする長尺材の表面
検査装置である。また本発明は、案内ロールは、一仮想
平面内に平行な軸線を有して一対、設けられ、長尺材
は、各案内ロールの回転方向が相互に逆方向になるよう
に、各案内ロールに巻掛けられ、各案内ロールに対応し
て、前記レーザ光源と、走査手段と、受光手段との組合
せユニットがそれぞれ設けられることを特徴とする。本
発明に従えば、長尺材が案内ロールに巻掛けられて連続
的に走行され、その長尺材の表面には、案内ロールに巻
掛けられている長尺材の周方向の範囲内で、案内ロール
の軸線を含む平面と、案内ロール、したがって長尺材の
外周面との交線上をレーザ光が走査するように、前記案
内ロールの軸線を含む平面に関して一方側から、前記案
内ロールの軸線に平行な仮想走査面内でレーザ光を照射
して走査し、前記平面に関して他方側で、その前記交線
からの反射光を受光し、こうして得られた反射光に基づ
いて、長尺材の表面の検査を行う。したがって長尺材が
案内ロールに巻掛けられている範囲内でレーザ光が照射
されて、反射光が受光されるように構成され、これによ
って長尺材が振動することなく、この振動によって受光
手段による反射光の受光レベルが振動に起因した変化を
生じることがなくなる。これによって長尺材の表面の検
査能力が安定化する。さらに長尺材は、案内ロールに巻
掛けられているので、上述のように振動がなくなるとと
もに、その案内ロールに巻掛けられている周方向の範囲
内では、長尺材の自然状態において存在することのある
しわおよび曲げがなくなる。このことによってもまた長
尺材の表面の疵の検査を正確に行うことができるように
なる。長尺材としてたとえば金属帯では、そのエッジ部
の耳波、すなわちエッジウエーブを、検査時においてな
くすことが重要である。一般的に言えば、耳波は、他の
形状不良、たとえば中伸び、Ｃ反りなどに比べて、ウエ
ーブの波長が短く、波高は高いことが多く、特に板厚１
ｍｍ以下の薄板で、その傾向が強い。一般的には、耳波
の範囲は、金属帯のエッジから３０〜５０ｍｍまでが殆
んどであり、その部分の急峻度は０．０３〜０．０５に
達するものがある。本発明では、前述したようにレーザ
光の反射光を受光して表面疵を検査しているので、急峻
度が大きいと、表面検査は不可能になる。そこで検査の
目的を果すために、検査時においてのみ耳波などの形状
を消した状態を作るために、長尺材は上述のように案内
ロールに巻掛けられる。これによって耳波が見掛け上消
えたようになる。案内ロールの半径を大きく選ぶと、耳
波部は拘束を受けない幅方向外方へ逃げ、特に案内ロー
ルの外径を大きくすることによって、耳波長さの差を吸
収して安定化し、見掛け上、耳波が消滅している。

【０１３４】また本発明は、案内ロールの外径は、約５
００ｍｍφ以上であることを特徴とする。さらにまた本
発明は、案内ロールの外径は、約１３００ｍｍφ未満で
あることを特徴とする。本発明に従えば、案内ロールの
外径は、約５００ｍｍφ以上に選び、たとえば約１３０
０ｍｍφを越えてもよいけれども、実務上、約１３００
ｍｍφ未満に選ぶことによって、案内ロールの取り扱い
が容易になる。長尺材をこのような案内ロールに、周方
向にたとえば約１８０度巻付けた場合、長尺材である金
属帯の表面の耳波が消えることになり、検査を高精度で
行うことができるようになる。こうして長尺材の走行時
において、オンラインにて自動的に表面の検査を行うこ
とが可能になる。

【０１３５】また本発明は、走査手段は、レーザ光源か
らのレーザ光を反射する多角形反射鏡と、反射鏡を回転
駆動する回転駆動手段とを含むことを特徴とする。本発
明に従えば、案内ロールは一対、一仮想平面内で平行な
軸線を有して設けられ、たとえばブライドルロールなど
のようにして配置され、一対の各案内ロールの回転方向
が、それらの案内ロールの軸線方向一方側から見て相互
に逆方向になるように、長尺材が各案内ロールに巻掛け
られる。したがって各案内ロールに巻掛けられている長
尺材の表面にレーザ光を走査して、その反射光を検出す
ることによって、長尺材の表裏両面の検査を、長尺材の
走行時に同時に行うことが可能となる。レーザ光の走査
は、レーザ光源からのレーザ光を、回転駆動手段によっ
て高速度で回転駆動されるトリゴンミラーなどと呼ばれ
る多角形反射鏡によって反射させ、レーザ光を長尺材の
幅方向に走査することによって、その走査を容易に達成
することができる。

【０１３６】また本発明は、受光手段は、レーザ光の走
査方向に端部を隣接した状態で配設された複数の集光レ
ンズと、集光レンズに沿って細長く延び、集光レンズか
らの光をその長手方向に導く導光部材と、導光部材の端
部に配置され、光強度に対応した電気信号レベルを有す
る電気信号を導出する受光検出手段とを含むことを特徴
とする。また本発明は、前記集光レンズは、スポット状
レーザ光の走査方向の端部をそれぞれ所定位置で切断し
てこの切断面を接合面として接合し、一体化したもので
あることを特徴とする。本発明に従えば、長尺材の表面
からの反射光を受光する受光手段では、レーザ光の走査
方向に端部を互いに線接触させた状態で配置された複数
の集光レンズを有し、この集光レンズに沿って長手導光
部材が配置されており、したがって長尺材の被検査面の
全走査範囲による反射回折光を、漏れなく集光して、導
光部材の長手方向に導くことができる。案内ロールの外
径を前述のように大きく設定することによって、回転駆
動される多角形反射鏡の走査位置精度が低くても、たと
えば回転駆動される多角形反射鏡が振動などの影響を受
けやすくても、集光レンズを介して導光部材に反射光を
確実に受光することができる。導光部材によって導かれ
た光は、その端部に配置された受光検出手段で検出し、
光強度に対応した電圧または電流のレベルを有する電気
信号に変換される。本発明は、金属帯だけでなく、たと
えば合成樹脂製などのフィルムおよびその他の長手帯状
体である長尺材に関連して、広範囲に実施することがで
きる。

【０１３７】また本発明は、長手方向に走行される金属
帯の幅方向にレーザ光を走査し、その反射光を受光して
検出し、等級評価単位区画Ｑを、複数の各疵判定単位区
画ｑによって構成し、各疵判定単位区画ｑを、複数の各
画素ｑ１によって構成し、前記受光検出信号によって、
疵判定単位区画ｑの反射光強度Ｖと面積Ｓとの積である
重み加算値Ｆを求め、前記受光検出信号によって、各画
素ｑ１の２値データを得、この２値データによって、各
疵判定単位区画ｑの走行方向に沿う疵の平均長さＡＨ
（＝ＨＡ／ＮＡ）を含む複数の特徴量を演算して求め、
この特徴量によって、疵判定単位区画ｑ毎の疵種別と各
疵種別毎の疵形態とを判定し、各疵判定単位区画ｑの疵
種別と疵形態と、その疵判定単位区画ｑの重み加算値Ｆ
とに対応した判定等級重み値φを決定して、異なる疵種
別および異なる疵形態を、共通の等級格付け可能とし、
等級評価単位区画Ｑに含まれる全ての疵判定単位区画ｑ
の各疵種別毎に、判定等級重み値φを加算し、各疵種別
の和の最大値が得られた疵種別を、その等級評価単位区
画Ｑの疵種別であるものと判定し、等級評価単位区画Ｑ
に含まれる全ての疵判定単位区画ｑの判定等級重み値φ
の総和である等級重み値Φを求め、等級評価単位区画Ｑ
の前記判定された疵種別と、前記求められた等級重み値
Φとによって、等級評価単位区画Ｑの等級格付けを行う
ことを特徴とする金属帯の表面疵検査方法である。また
本発明は、疵判定単位区画ｑ毎に判定される疵種別は、
線状、点状および面状であることを特徴とする。また本
発明は、反射光は、正反射光と乱反射光とを含み、画素
ｑ１の正反射光の反射光強度Ｖは、その画素ｑ１に含ま
れる各画素毎に、ノイズ平均波高値からの光吸収された
成分の変動分の絶対値であり、画素ｑ１の乱反射光の反
射光強度Ｖは、ノイズ平均波高値からの乱反射された成
分の変動分の絶対値であり、これらの変動分の絶対値に
よって、正反射光および乱反射光毎に、疵判定単位区画
ｑの重み加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ
（Ｓ２）を求め、この正反射光および乱反射光毎の疵判
定単位区画の重み加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ
１），Ｆ（Ｓ２）を加算して疵判定単位区画ｑの重み加
算値Ｆを求めることを特徴とする。また本発明は、疵判
定単位区画ｑの疵形態Ｌ１の程度は、その疵判定単位区
画ｑの重み加算値Ｆを比較して行うことを特徴とする。
また本発明は、正反射光および乱反射光毎の疵判定単位
区画ｑの重み加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），
Ｆ（Ｓ２）を比較して疵種別と疵形態とを判別すること
を特徴とする。また本発明は、２値データによって、疵
判定単位区画ｑ内の走行方向において幅方向の各画素ｑ
１の疵を表す個数を計数してヒストグラムを作成し、か
つ疵判定単位区画ｑ内の疵の数ＮＡを求め、このヒスト
グラムに基づいて、走行方向に最も長い値ＨＬが、予め
定める第１の範囲内にあるとき、疵判定単位区画ｑの疵
種別が点状疵であると判定し、さらに疵の数ＮＡに対応
する点状疵の疵形態を判定することを特徴とする。また
本発明は、２値データによって、疵判定単位区画ｑ内の
走行方向において幅方向の各画素ｑ１の疵を表す個数を
計数してヒストグラムを作成し、このヒストグラムに基
づいて、走行方向に最も長い値ＨＬを有する疵の第１面
積ＳＨＬを求め、幅方向に最も広い値ＷＷを有する疵の
第２面積ＳＷＷを求め、疵判定単位区画ｑ内の疵の総面
積ＳＡと走行方向の全長ＨＡと、疵の数ＮＡとを求め、
疵の全長ＨＡの疵の数ＮＡに対する割合ＡＨ（＝ＨＡ／
ＮＡ）を、平均長さとして演算して求め、走行方向の最
も長い値ＨＬが、前記第１の範囲を超える第２の範囲内
にあり、かつ第１および第２面積ＳＨＬとＳＷＷのう
ち、大きい方の面積ＳＬＷの総面積ＳＡに対する割合Ｒ
Ａ（＝ＳＬＷ／ＳＡ）が、予め定める値未満であり、か
つこの平均長さＨＡ／ＮＡが予め定める値未満であると
き、疵判定単位区画ｑは、点状疵を有するもの判定する
ことを特徴とする。また本発明は、走行方向の最も長い
計数値ＨＬが、第２の範囲を超える第３の範囲内にあ
り、かつ前記割合ＲＡ（＝ＳＬＷ／ＳＡ）が、前記予め
定める値未満であるとき、疵判定単位区画ｑは、点状疵
を有するものと判定することを特徴とする。また本発明
は、２値データによって、疵判定単位区画ｑ内の走行方
向において幅方向の各画素ｑ１の疵を表す個数を計数し
てヒストグラムを作成し、このヒストグラムに基づい
て、走行方向に最も長い値ＨＬを有する疵の第１面積Ｓ
ＨＬを求め、幅方向に最も広い値ＷＷを有する疵の第２
面積ＳＷＷを求め、疵判定単位区画ｑ内の疵の総面積Ｓ
Ａと走行方向の全長ＨＡと、疵の数ＮＡとを求め、疵の
全長ＨＡの疵の数ＮＡに対する割合ＡＨ（＝ＨＡ／Ｎ
Ａ）を、平均長さとして演算して求め、走行方向に最も
長い値ＨＬが、前記第１の範囲を超える第２の範囲内に
ある場合において、第１および第２面積ＳＨＬとＳＷＷ
のうち、大きい方の面積ＳＬＷの総面積ＳＡに対する割
合ＲＡ（＝ＳＬＷ／ＳＡ）が、予め定める値以上である
とき、または、第１および第２面積ＳＨＬとＳＷＷのう
ち、大きい方の面積ＳＬＷの総面積ＳＡに対する割合Ｒ
Ａ（＝ＳＬＷ／ＳＡ）が予め定める値未満であり、かつ
この平均長さＡＨ（＝ＨＡ／ＮＡ）が予め定める値以上
であるとき、疵評価単位区画ｑは、線状疵を有するもの
と判定する。また本発明は、ヒストグラムに基づいて、
走行方向に最も長い値ＨＬを有する疵の第１重み加算値
ＦＨＬと、幅方向に最も広い値ＷＷを有する疵の第２重
み加算値ＦＨＷとを求め、第１重み加算値ＦＨＬと第２
重み加算値ＦＷＷとのうち、大きいほうの重み加算値Ｆ
ＨＬＷを、その大きい方の重み加算値ＦＨＬＷに対応す
る第１または第２面積ＳＬＷで除算して、平均強度ＡＦ
（＝ＦＨＷ／ＳＬＷ）を求め、この平均強度ＡＦに対応
する線状疵の疵形態を判定することを特徴とする。また
本発明は、前記ヒストグラムに基づいて、走行方向の計
数値ｈを、予め定める１または複数の弁別レベルｈ２，
ｈ３でレベル弁別し、この弁別レベルｈ２，ｈ３以上の
計数値ｈの数Ｎ２，Ｎ３を演算した演算結果に対応し
て、線状疵の疵形態を判定することを特徴とする。また
本発明は、走行方向の最も長い値ＨＬが第２の範囲を超
える第３の範囲内にあり、かつ前記割合ＲＡ（＝ＳＬＷ
／ＳＡ）が、前記予め定める値以上であるとき、疵判定
単位区画ｑは、線状疵を有するものと判定し、前記ヒス
トグラムに基づいて、走行方向の計数値ｈを、予め定め
る１または複数の弁別レベルｈ２，ｈ３でレベル弁別
し、この弁別レベルｈ２，ｈ３以上の計数値ｈの数Ｎ
２，Ｎ３を演算した演算結果に対応して、線状疵の疵形
態を判定することを特徴とする。また本発明は、長手方
向に走行する金属帯の表面に、幅方向にレーザ光を走査
する走査手段と、レーザ光の金属帯の表面からの正反射
光Ｐと乱反射光ＢＳ１，ＢＳ２とを受光する受光手段
と、受光手段の受光検出信号の多値データを画素毎にス
トアする第１メモリＦＲＭ１と、複数の画素ｑ１から成
る各疵判定単位区画ｑの複数個から等級評価単位区画Ｑ
を構成し、第１メモリＦＲＭ１のストア内容を読出し
て、疵判定単位区画ｑの反射光強度Ｖと面積Ｓとの積で
ある重み加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ
（Ｓ２）；ＦＨＬ，ＦＨＷを求める第１演算手段と、受
光手段の受光検出信号を２値データ化する２値化手段
と、２値化手段からの反射光Ｐと乱反射光Ｂ，Ｓ１，Ｓ
２との２値データを画素毎にＯＲ演算するＯＲ演算手段
と、ＯＲ演算手段の出力をストアする第２メモリＭ２
と、各疵判定単位区画ｑの複数の特徴量を演算して求め
る第２演算手段と、第２演算手段の出力に応答し、疵判
定単位区画ｑ毎の疵種別および疵形態を判定する第１判
定手段と、第１演算手段と第１判定手段との出力に応答
し、異なる疵種別および疵形態を、共通の等級格付け可
能とする各疵評価単位区画ｑの判定等級重み値φを決定
する判定等級重み値決定手段と、判定等級重み値決定手
段の出力に応答し、等級評価単位区画Ｑに含まれる全て
の疵判定単位区画ｑの各疵種別毎に判定等級重み値φを
加算し、各疵種別の和の最大値が得られた疵種別を、そ
の等級評価単位区画Ｑの疵種別であるものと判定する第
２判定手段と、判定等級重み値決定手段の出力に応答
し、等級評価単位区画Ｑに含まれる全ての疵判定単位区
画ｑの判定等級重み値φを加算して、その総和である等
級重み値Φを演算する第３演算手段と、第２判定手段と
第３演算手段との出力に応答して、等級評価単位区画Ｑ
の等級格付けを行う第３判定手段とを含むことを特徴と
する金属帯の表面疵検査装置である。また本発明は、受
光手段の出力に応答し、ノイズレベルＮを演算して求め
るノイズレベル演算手段と、受光手段とノイズレベル演
算手段との出力に応答し、受光検出信号をノイズレベル
Ｎで除算して、第１メモリＦＲＭ１と２値化手段とに与
える正規化手段とを含むことを特徴とする。また本発明
は、受光手段は、レーザ光の照射方向を含み、かつ仮想
走査平面に直交する仮想受光平面内の正反射した第１反
射光Ｐの第１受光検出手段と、正反射光よりも照射方向
寄りに反射した第２反射光Ｂの第２受光検出手段と、前
記仮想受光平面から側方にずれた第３反射光Ｓ１の第３
受光検出手段と、前記仮想受光平面から側方に第３反射
光Ｓ１よりももっとずれた第４反射光Ｓ２の第４受光検
出手段とを含むことを特徴とする。また本発明は、受光
手段の出力に応答し、ノイズレベルＮを演算して求める
ノイズレベル演算手段と、正規化手段であって、第１〜
第４受光検出手段とノイズレベル演算手段との出力に応
答し、第１受光検出手段の出力に対応する前記表面によ
る光吸収による変動分と、第２〜第４受光検出手段の出
力に対応する前記表面による光反射による変動分とを、
受光検出信号として用い、ノイズレベルＮで除算し、第
１メモリＦＲＭ１と２値化手段とに与える正規化手段と
を含むことを特徴とする。また本発明は、２値化手段
は、正規化手段の出力をレベル弁別することを特徴とす
る。また本発明は、第１演算手段における画素ｑ１の正
反射光の反射光強度Ｖは、その画素ｑ１に含まれる各画
素毎に、ノイズ平均波高値からの光吸収された成分の変
動分の絶対値であり、画素ｑ１の乱反射光の反射光強度
Ｖは、ノイズ平均波高値からの乱反射された成分の変動
分の絶対値であり、これらの変動分の絶対値によって、
正反射光および乱反射光毎に、疵判定単位区画ｑの重み
加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ（Ｓ２）を
求め、この正反射光および乱反射光毎の疵判定単位区画
の重み加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ（Ｓ
２）を加算して疵判定単位区画ｑの重み加算値Ｆを求め
ることを特徴とする。また本発明は、第１判定手段は、
疵判定単位区画ｑの疵形態Ｌ１の程度を、その疵判定単
位区画ｑの重み加算値Ｆを比較して行うことを特徴とす
る。また本発明は、第１判定手段は、正反射光および乱
反射光毎の疵判定単位区画ｑの重み加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ
（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ（Ｓ２）を比較して疵種別と疵
形態とを判定することを特徴とする。また本発明は、第
２演算手段は、２値データによって、疵判定単位区画ｑ
内の走行方向において幅方向の各画素ｑ１の疵を表す個
数を計数してヒストグラムを作成し、かつ疵判定単位区
画ｑ内の疵の数ＮＡを求め、このヒストグラムに基づい
て、走行方向に最も長い値ＨＬを求め、第１判定手段
は、この走行方向に最も長い値ＨＬが、予め定める第１
の範囲内にあるとき、疵判定単位区画ｑの疵種別が、点
状疵であると判定し、さらに疵の数ＮＡに対応する点状
疵の疵形態を判定することを特徴とする。また本発明
は、第２演算手段は、２値データによって、疵判定単位
区画ｑ内の走行方向において幅方向の各画素ｑ１の疵を
表す個数を計数してヒストグラムを作成し、このヒスト
グラムに基づいて、走行方向に最も長い値ＨＬを有する
疵の第１面積ＳＨＬを求め、幅方向に最も広い値ＷＷを
有する疵の第２面積ＳＷＷを求め、疵判定単位区画ｑ内
の疵の総面積ＳＡと走行方向の全長ＨＡと、疵の数ＮＡ
とを求め、第１判定手段は、走行方向の最も長い値ＨＬ
が、前記第１の範囲を超える第２の範囲内にあり、かつ
第１および第２面積ＳＨＬとＳＷＷのうち、大きい方の
面積ＳＬＷの総面積ＳＡに対する割合ＲＡ（＝ＳＬＷ／
ＳＡ）が、予め定める値未満であり、かつこの平均長さ
ＡＨ（＝ＨＡ／ＮＡ）が予め定める値未満であるとき、
疵判定単位区画ｑは、点状疵を有するもの判定すること
を特徴とする。また本発明は、第１判定手段は、走行方
向の最も長い計数値ＨＬが、第２の範囲を超える第３の
範囲内にあり、かつ前記割合ＳＬＷ／ＳＡが、前記予め
定める値未満であるとき、疵判定単位区画ｑは、点状疵
を有するものと判定することを特徴とする。また本発明
は、第２演算手段は、２値データによって、疵判定単位
区画ｑ内の走行方向において幅方向の各画素ｑ１の疵を
表す個数を計数してヒストグラムを作成し、このヒスト
グラムに基づいて、走行方向に最も長い値ＨＬを有する
疵の第１面積ＳＨＬを求め、幅方向に最も広い値ＷＷを
有する疵の第２面積ＳＷＷを求め、疵判定単位区画ｑ内
の疵の総面積ＳＡと走行方向の全長ＨＡと、疵の数ＮＡ
とを求め、疵の全長ＨＡの疵の数ＮＡに対する割合ＡＨ
（＝ＨＡ／ＮＡ）を、平均長さとして演算して求め、第
１判定手段は、走行方向に最も長い値ＨＬが、前記第１
の範囲を超える第２の範囲内にある場合において、第１
および第２面積ＳＨＬとＳＷＷのうち、大きい方の面積
ＳＬＷの総面積ＳＡに対する割合ＲＡ（＝ＳＬＷ／Ｓ
Ａ）が、予め定める値以上であるとき、または、第１お
よび第２面積ＳＨＬとＳＷＷのうち、大きい方の面積Ｓ
ＬＷの総面積ＳＡに対する割合ＲＡ（＝ＳＬＷ／ＳＡ）
が予め定める値未満であり、かつこの平均長さＡＨ（＝
ＨＡ／ＮＡ）が予め定める値以上であるとき、疵評価単
位区画ｑは、線状疵を有するものと判定することを特徴
とする。また本発明は、第２演算手段は、ヒストグラム
に基づいて、走行方向に最も長い値ＨＬを有する疵の第
１重み加算値ＦＨＬと、幅方向に最も広い値ＷＷを有す
る疵の第２重み加算値ＦＨＷとを求め、第１重み加算値
ＦＨＬと第２重み加算値ＦＷＷとのうち、大きいほうの
重み加算値ＦＨＬＷを、その大きい方の重み加算値ＦＨ
ＬＷに対応する第１または第２面積ＳＬＷで除算して、
平均強度ＡＦ（＝ＦＨＷ／ＳＬＷ）を求め、第１判定手
段は、この平均強度ＡＦに対応する線状疵の疵形態を判
定することを特徴とする。また本発明は、第１判定手段
は、前記ヒストグラムに基づいて、走行方向の計数値ｈ
を、予め定める１または複数の弁別レベルｈ２，ｈ３で
レベル弁別し、この弁別レベルｈ２，ｈ３以上の計数値
ｈの数Ｎ２，Ｎ３を演算した演算結果に対応して、線状
疵の疵形態を判定することを特徴とする。また本発明
は、第１判定手段は、走行方向の最も長い値ＨＬが第２
の範囲を超える第３の範囲内にあり、かつ前記割合ＲＡ
（＝ＳＬＷ／ＳＡ）が、前記予め定める値以上であると
き、疵判定単位区画ｑは、線状疵を有するものと判定
し、前記ヒストグラムに基づいて、走行方向の計数値ｈ
を、予め定める１または複数の弁別レベルｈ２，ｈ３で
レベル弁別し、この弁別レベルｈ２，ｈ３以上の計数値
ｈの数Ｎ２，Ｎ３を演算した演算結果に対応して、線状
疵の疵形態を判定することを特徴とする。

【０１３８】本発明に従えば、金属帯の幅方向にレーザ
光を照射してその反射光を受光し、これによって疵判定
単位区画ｑの重み加算値Ｆを求め、また受光検出信号に
よって２値データを得て、複数の特徴量を演算して求
め、この特徴量の１つには、走行方向に沿う疵の平均長
さＡＨ（＝ＨＡ／ＮＡ）を含み、これらの特徴量を用い
て、各疵判定単位区画ｑ内の疵種別、（すなわち線状
疵、点状疵および面状疵）を判定するとともに、疵種
別、すなわち線状疵における疵形態Ｌ１〜Ｌ９、点状疵
における疵形態Ｐ１〜Ｐ６および面状疵における疵形態
Ａ１を判定する。こうして得た疵判定単位区画ｑにおけ
る疵種別、疵形態および重み加算値Ｆとに基づき、判定
等級重み値φを決定し、これによって異なる疵種別およ
び異なる疵形態を共通の等級格付け可能とし、たとえば
異なる疵種別および疵形態の疵を、同一程度の疵とみな
すことを可能とする。本発明に従えばさらに、等級評価
単位区画Ｑに含まれる全ての疵判定単位区画ｑの各疵種
別、すなわち線状疵、点状疵および面状疵毎に、判定等
級重み値φを加算し、各疵種別の和の最大値が得られた
疵種別を、その等級評価判定区画Ｑの疵種別であるもの
と判定する。この等級評価単位区画Ｑに含まれる全ての
疵判定単位区画ｑの判定等級重み値φの総和である等級
重み値Φを求め、こうして得られた等級重み値Φを用い
て、等級評価単位区画Ｑの疵種別とによって、その等級
評価単位区画Ｑの等級格付けを行う。このように疵の平
均長さＡＨ（＝ＨＡ／ＮＡ）を含む特徴量を用いて、金
属帯の表面疵を有する等級評価単位区画Ｑの等級格付け
を、作業者の目視と同程度で検査することが初めて可能
になる。さらに本発明に従えば、反射光は、正反射光だ
けでなく乱反射光を用い、重み加算値Ｆを求めるにあた
って必要な正反射光の反射光強度Ｖは、その金属帯の表
面の疵によって、照射されたレーザ光が光吸収され、こ
れによって得られる光吸収された成分の変動分の絶対値
を用い、これに対して乱反射光の反射光強度Ｖは、金属
帯の表面の疵によって乱反射された成分の変動分の絶対
値を用い、したがって疵が大きいとき正反射光の前記光
吸収による変動分の絶対値は大きくなり、またこれとと
もに乱反射光の乱反射された変動分の絶対値も大きくな
る。これによって疵の検出精度をさらに精密に行うこと
が可能になる。本発明に従えば、正反射光および乱反射
光の各反射光毎に、たとえば後述の実施例では４チャネ
ルＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２の各チャネル毎に、重み加算値Ｆ
（Ｐ），Ｆ（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ（Ｓ２）を求め、こ
れらの加算値を加算して疵判定単位区画ｑの重み加算値
Ｆを求める。疵判定単位区画ｑの疵形態Ｌ１は、その疵
判定単位区画ｑの重み加算値Ｆを比較して行い、予め定
めるチャネル（後述の実施例ではＳ１）の重み加算値Ｆ
が、他のチャネルＰ，Ｂ，Ｓの各重み加算値Ｆよりも大
きいとき、線状疵の疵形態Ｌ１であると判定する。また
正反射光と乱反射光との各重み加算値Ｆ（Ｐ），Ｆ
（Ｂ），Ｆ（Ｓ１），Ｆ（Ｓ２）を比較し、たとえば正
反射光のチャネルＰの重み加算値Ｆ（Ｂ）が他の乱反射
光のチャネルＢ，Ｓ１，Ｓ２の重み加算値Ｆ（Ｂ），Ｆ
（Ｓ１），Ｆ（Ｓ２）よりも大きいとき、疵種別は面状
疵であり、その疵形態は後述のＡ１であるものと判定す
る。本発明に従えば、点状疵の疵形態を判定するにあた
っては、２値データを用い、金属帯の幅方向の画素の疵
を表す個数を計数してヒストグラムを作成し、疵判定単
位区画ｑ内における走行方向に最も長い値ＨＡが、予め
定める第１の範囲内にあって小さいとき、その疵判定単
位区画ｑの疵種別は点状疵であるものと判定し、疵の数
ＮＡに対応して疵形態Ｐ１〜Ｐ６を判定する。線状疵の
疵形態Ｌ２〜Ｌ７を判定するにあたっては、疵の平均長
さＡＨ（＝ＨＡ／ＮＡ）を求めることが重要であり、こ
の平均長さが予め定める値（たとえば後述のように３）
未満であれば、点状疵であるものと判定する。この平均
長さＡＨが前記予め定める値（たとえば３）以上であれ
ば、ヒストグラムにおける最長値ＨＬおよび最広値ＷＷ
の各第１および第２面積ＳＨＬ，ＳＷＷのうち大きい方
の面積ＳＬＷの総面積ＳＡに対する割合ＲＡ（＝ＳＬＷ
／ＳＡ）を求めるとともに、第１および第２重み加算値
ＦＨＬ，ＦＷＷのうち大きい方の重み加算値ＦＨＷを、
その大きい方の重み加算値ＦＨＷを有する第１または第
２面積ＳＬＷで除算した平均強度ＡＦ（＝ＦＨＷ／ＳＬ
Ｗ）を求め、これによって線状疵の疵形態Ｌ２〜Ｌ５を
求める。さらに線状疵の疵形態Ｌ６〜Ｌ９を判定するに
あたり。前記ヒストグラムに基づき、走査方向の計数値
ｈを１または複数の弁別レベルｈ２，ｈ３でレベル弁別
し、こうして得た計数値Ｎ２，Ｎ３によって、線状疵の
疵形態Ｌ６〜Ｌ９を判定する。本発明に従えば、正反射
光である第１反射光Ｐとともに、第２〜第４反射光であ
る乱反射光Ｂ，Ｓ１，Ｓ２を用い、これによって特徴量
を求めるようにしたので、疵の種別および疵の形態を、
さらに高い精度で判定することが可能になる。

【０１３９】また本発明は、長手方向に走行する金属帯
の表面に、その金属帯の幅方向に、レーザ光を走査する
走査手段と、金属帯の表面からの反射光を受光して検出
する受光手段と、受光手段の出力に応答し、ノイズレベ
ルＮを演算して求めるノイズレベル演算手段と、受光手
段とノイズレベル演算手段との出力に応答し、受光検出
信号をノイズレベルＮで除算する正規化手段と、正規化
手段の出力に応答し、金属帯表面の一定区画ｑにおける
疵の特徴量を演算する特徴量演算手段と、この特徴量演
算手段によって演算された一定区画ｑの表面像の疵の特
徴量と複数の特徴順パターンとの間で類似度を演算し、
疵特徴量に最も近い疵基準パターンを出力する類似度演
算手段と、この類似度演算手段によって得られた演算結
果に基づいて疵の種別を判定する疵種別判定手段と、疵
種別判定手段によって判定された疵種別を前記一定区画
ｑの表面像とともに表示する表示手段と、疵種別を入力
するための入力装置と、この入力装置によって入力され
た疵種別と疵種別判定手段によって判定された疵種別と
を比較し、不一致の場合には、疵基準パターンに修正を
加えて新たな基準順パターンとするパターン修正手段と
を含むことを特徴とする金属帯の表面疵検査装置であ
る。また本発明は、表示手段は、疵種別判定手段によっ
て判定された疵種別と前記入力装置によって入力された
疵種別とを対比して表面像とともに表示させる構成を有
することを特徴とする。また本発明は、受光手段は、走
査されるレーザ光の被検査物の表面によって反射された
仮想受光平面内の前記正反射光である第１反射光の第１
受光検出手段と、正反射光よりも照射方向寄りに乱反射
した第２反射光Ｂの第２受光検出手段と、前記仮想受光
平面から側方にずれた第３反射光Ｓ１の第３受光検出手
段と、前記仮想受光平面から側方に第３反射光Ｓ１より
ももっとずれた第４反射光Ｓ２の第４受光検出手段とを
含み、特徴量演算手段は、正規化手段の出力に応答し、
第１受光検出手段の出力に対応する前記表面による光吸
収による変動分と、第２〜第４受光検出手段に対応する
前記表面による光反射による変動分とに基づいて、前記
表面の検査を行うことを特徴とする金属帯の表面疵検査
装置である。また本発明は、疵特徴量演算手段は、前記
変動分をレベル弁別して２値化データを得、この２値化
データを、前記表面の検査のために用いることを特徴と
する。

【０１４０】本発明に従えば、被検査物、たとえば光輝
焼鈍されたステンレス鋼帯などの金属帯の表面にレーザ
光などの光を照射し、その反射光を受光して、受光検出
信号を得、その受光検出信号に含まれるノイズレベルＮ
を検出して、被検査物の表面に存在する疵に対応したレ
ベルを有する受光検出信号を、前記検出されたノイズレ
ベルＮで除算して、正規化することによって、その被検
査物の表面の光沢の程度にかかわらず、その疵に対応し
た地肌レベルに対する疵の受光検出信号を得ることがで
きる。したがって表面光沢が大きい光輝焼鈍されたステ
ンレス鋼などの表面におけるわずかな疵であっても、確
実に検出することが可能になる。こうして得られた正規
化手段の出力によって、一定区画ｑにおける疵特徴デー
タが得られ、この疵特徴データと複数の疵基準データと
の間で類似度が演算されて疵特徴データは最も近い疵基
準パターンが出力され、この出力に基づいて疵の種別が
判定されて一定エリアの表面像とともに表示され、ここ
で、入力装置により疵種別が入力されると、この入力さ
れた疵種別と判定された疵種別とが比較され、不一致の
場合には疵基準パターンに修正が加えられて新たな疵基
準パターンが設定される。さらに本発明に従えば、正反
射光である第１反射光と、正反射光よりも照射方向寄り
の乱反射光である第２反射光Ｂと、レーザ光の照射方向
を含み、かつ仮想走査平面に直交する仮想受光平面４０
から側方にずれた第３反射光Ｓ１と、その第３反射光Ｓ
１よりももっとずれた第４反射光Ｓ２とを用いて、合計
４チャネルの反射光を用い、金属帯の表面の疵の検査を
確実に行うことができるようになる。本発明に従えば、
正反射検出信号は、金属帯などの被検査物の表面に疵が
存在することによって光が吸収され、したがってその正
反射検出信号は、光吸収によって低下する側の信号の変
動分を得るようにし、これに対して乱反射検出信号は、
疵の存在によって反射光の光強度が増大することにな
り、その光反射による変動分を求める。このようにして
正反射検出信号の光吸収による変動分と、乱反射検出信
号の光反射による変動分とを求めることによって、たと
えば疵の種別、すなわち線状、点状および面状の判別を
行い、さらに各疵の種別毎の疵形態、たとえば線状疵に
関して後述のＬ１〜Ｌ９、点状疵に関してＰ１〜Ｐ６お
よび面状疵に関してＡ１の疵形態を判別し、これに基づ
いて被検査物である金属帯などの等級格付けを行うこと
ができる。前記変動分は、予め定める弁別レベルでレベ
ル弁別することによって、２値化し、このような２値化
データに基づいてもまた、被検査物の等級格付けを行う
ことができる。

【０１４１】

【発明の効果】本発明によれば、被検査物、たとえば光
輝焼鈍された表面光沢が高いステンレス鋼などの金属帯
などの表面にレーザ光などの光を照射し、その反射で得
られた光のノイズレベルＮを検出し、受光検出信号を、
検出されたノイズレベルＮで除算することによって正規
化し、こうして正規化した信号によって、検査を行うこ
とによって、たとえば光輝焼鈍されたステンレス鋼など
の高い表面光沢に、わずかな疵が存在しても、ノイズと
誤検出することなく、確実に検出することが可能にな
る。

【０１４２】また、正反射検出信号と乱反射検出信号と
を検出し、乱反射検出信号を、正反射検出信号の第１利
得よりも大きい第２利得で直流増幅し、その正反射検出
信号のノイズの第１平均波高値、すなわち地肌レベル
が、乱反射検出信号のノイズの第２平均波高値よりも大
きくなるようにそれぞれ設定し、これによって一般的に
低い乱反射検出信号を、むやみに高い利得で増幅してＳ
／Ｎ比を悪化することなく、乱反射検出信号を用いて疵
の検出が確実になる。

【０１４３】さらに本発明によれば、正反射検出信号
は、たとえば光輝焼鈍されたステンレス鋼などの金属帯
の表面に照射されたレーザ光などの光が疵によって光吸
収され、その正反射光の光強度が低下し、こうして光吸
収による変動分を得、これに対して乱反射検出信号は疵
の存在によって光反射による変動分が増大し、このよう
にして正反射検出信号の光吸収による変動分と、乱反射
検出信号の光吸収による変動分との和に基づいて金属帯
などの被検査物の表面の検査を行うようにする。これに
よってわずかな疵であっても、検出が確実になる。

【０１４４】また本発明に従えば、正反射光および乱反
射光の前記各変動分を、予め定める弁別レベルでレベル
弁別して２値化を行い、こうしてＳ／Ｎ比が予め定める
値である正反射および乱反射の各検出信号を正規化して
正確な２値化データを得ることができる。この２値化デ
ータを用いて、被検査物表面の検査を行うことができ
る。

【０１４５】

【０１４６】

【０１４７】

【０１４８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の一部を示す簡略化した
側面図である。

【図２】案内ロール５付近の一部の簡略化した側面図で
ある。

【図３】表面検出手段７の全体の構成を示す斜視図であ
る。

【図４】走査手段１５と受光手段１８との一部の構成を
簡略化して示す斜視図である。

【図５】走査手段１５を含む光学系の簡略化した正面か
ら見た断面図である。

【図６】図５に示される光学系の側方から見た簡略化し
た断面図である。

【図７】受光手段１８の構造を簡略化して示す断面図で
ある。

【図８】本発明の実施の一形態の原理を簡略化して示す
斜視図である。

【図９】図８に示される金属帯１の表面の拡大断面図で
ある。

【図１０】受光手段１８の基本的な構成を示す斜視図で
ある。

【図１１】図１０における各点Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２毎の
受光領域を個別的に示す簡略化した斜視図であり、これ
らの各点Ｐ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２には斜線を施して示す。

【図１２】第１および第３受光検出手段３７，４２を簡
略化して示す断面図である。

【図１３】図１２に示される第１および第３受光検出手
段３７，４２の光経路を示す図である。

【図１４】第２受光検出手段３９の簡略化した平面図で
ある。

【図１５】本発明の実施の他の形態の一部のスクリーン
４６を示す表面図である。

【図１６】本発明の実施の各形態における集光レンズ５
３によるスクリーン４６である導光部材５５上の結像状
態を示す図である。

【図１７】図１６に示される金属帯１の表面の像が導光
部材５５に結像される状態を示す図である。

【図１８】穴検出手段３の構成を簡略化して示す斜視図
である。

【図１９】第１〜第４受光検出手段３７，３９，４２，
４４に設けられている受光素子６０，６６，６１，６９
に後続する電気回路を示すブロック図である。

【図２０】正反射光の受光素子６０に後続するＰチャネ
ルの具体的な電気的構成を示すブロック図である。

【図２１】第１〜第４前処理回路ＦＥＰ１〜ＦＥＰ４に
おける出力波形を示す図である。

【図２２】幾何学的特徴抽出用メモリＧＦＥ１，ＧＦＥ
２のストア内容を説明するための図である。

【図２３】補正値メモリ１０４からの補正されるべき波
形を有する信号の波形を示す波形図である。

【図２４】アナログデジタル変換器１０２の出力波形と
ライン１０６に導出される平均波高値が一定である信号
の波形をそれぞれ示す波形図である。

【図２５】メモリ１０９にストアされるレーザ光の１走
査分の平均波高値の変化を示す波形図である。

【図２６】シェービング補正回路１０７の働きを説明す
るための波形図である。

【図２７】正ピーク検出回路１１２と負ピーク検出回路
１１３とエンベロープ検出回路１１４の働きを説明する
ための波形図である。

【図２８】減算回路１１７の働きを説明するための波形
図である。

【図２９】絶対値比較回路１２４の働きを説明するため
の波形図である。

【図３０】ノイズレベルＮを演算して求めるための計測
対象範囲１２７を説明するための斜視図である。

【図３１】計測対象範囲１２７からノイズレベルＮを演
算して求めるための動作を説明するための斜視図であ
る。

【図３２】正規化された受光検出信号を説明するための
波形図である。

【図３３】多値バス１００のデータを説明するための斜
視図である。

【図３４】２値バス１３６のデータを説明するための斜
視図である。

【図３５】本発明の実施の他の形態の２値化のための各
弁別レベルＶＰ，ＶＢ，ＶＳ１，ＶＳ２に制限値を設定
するときの状態を説明するための図である。

【図３６】金属帯１の平面図である。

【図３７】マイクロコンピュータによって実現される処
理回路１４０の概略の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図３８】疵判定単位区画ｑにおける疵種別を説明する
ための図である。

【図３９】図３８に示されるステップａ１，ａ２のさら
に具体的な動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図４０】多値データに基づいて重み加算値Ｆを演算す
るための動作を説明するための斜視図である。

【図４１】疵判定単位区画ｑにおける濃度を説明するた
めの図である。

【図４２】疵判定単位区画ｑにおける面積Ｓを説明する
ための斜視図である。

【図４３】図３７におけるステップａ４における特徴量
を求める動作を説明するためのフローチャートである。

【図４４】疵判定単位区画ｑのヒストグラムを求めるた
めの平面図である。

【図４５】疵判定単位区画ｑの各画素ｑ１毎の２値画像
データを示す図である。

【図４６】図４５に示される疵判定単位区画ｑにおける
ヒストグラムを示す図である。

【図４７】疵判定単位区画ｑにおける合計３つの疵が存
在する状態を示す図である。

【図４８】疵判定単位区画ｑにおける疵が存在する状態
を示す図である。

【図４９】疵判定単位区画ｑにおける疵ヒストグラムを
高さｈ１，ｈ２，ｈ３でレベル弁別する動作を説明する
ための図である。

【図５０】形状疵ボックスの内容に従って疵種別および
疵形態を判定する動作を説明するためのフローチャート
である。

【図５１】形状疵ボックスの内容に従って点状疵の疵形
態Ｐ１〜Ｐ６を判定するための動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５２】形状疵ボックスの内容に従って線状疵Ｌ２，
Ａ３を判定する動作を説明するためのフローチャートで
ある。

【図５３】形状疵ボックスの内容に従って疵形態Ｌ４，
Ｌ５を判定するための動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図５４】形状疵ボックスの内容に従い、線状疵の疵形
態Ｌ６，Ｌ７を判定するための動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５５】形状疵ボックスの内容に従い、線状疵の疵形
態Ｌ８，Ｌ９を判定するための動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５６】等級評価単位区画Ｑにおける疵種別と等級重
み値Φとを説明するための図である。

【図５７】本発明の実施の一形態の具体的な構成を示
し、処理回路１４０の動作をブロック図で示す電気回路
図である。

【図５８】表示手段１５１の表示状態を示す正面図であ
る。

【図５９】本発明の実施の他の形態の学習の手法による
金属帯１の疵種別、疵形態と等級の判定を説明するため
の図である。

【図６０】図５９に示される本発明の実施の一形態にお
ける構成を示すブロック図である。

【図６１】本発明の実施のさらに他の形態における金属
帯１の表面疵を検出するための具体的な構成を示すブロ
ック図である。

【図６２】図６１に示されるスクリーン１７０に関連し
て用いられる位相検波のための格子縞１７１を説明する
ための正面図である。

【符号の説明】

１ 金属帯 ３ 穴検出手段 ４，５ 案内ロール ６ 表面検査手段 ７ 裏面検査手段 ８，９ 軸線 １０，１０ａ 回転方向 １１ レーザ光 １２ 反射光 １３ 平面 １４ 交線 １６ 仮想走査平面 １８ 受光手段 ２０，８３ レーザ光源 ２２，８５ 多角形反射鏡 ２３ モータ ２９，６０，６１，６６，６９ 受光素子 ３６ 第１反射光 ３７ 第１受光検出手段 ３８ 第２反射光 ３９ 第２受光検出手段 ４０ 仮想受光平面 ４１ 第３反射光 ４２ 第３受光検出手段 ４３ 第４反射光 ４４ 第４受光検出手段 ４５ ハウジング ４６ スクリーン ５３，８８ 集光レンズ ５４ 半透過反射鏡 ５５，５６，６４，６８ 導光部材 ６３ シリンドリカルフルネルレンズ ８７ 穴 ８９ ピンホトダイオード ９０ 走行位置検出手段 ９１ 仮想平面 ９６ 直流増幅回路 ９７ 利得調整回路 １００ 多値バス １０２ アナログデジタル変換器 １０３ ミラー反射率補正回路 １０４ 補正値メモリ １０５ ミラー反射率サンプリング回路 １０７ シェービング補正回路 １０９ 補正値メモリ １１２ 正ピーク検出回路 １１３ 負ピーク検出回路 １１４ エンベロープ検出回路 １１７，１２０ 減算回路 １２４ 絶対値比較回路 １２６ ノイズサンプリング回路 １３０ 正規化回路 １３２ ２値化回路 １４０ 処理回路 １５１ 目視表示手段 １５２ 特微量演算手段 １５３ 類似度演算手段 １５４ 基準パターンメモリ １５５ 判定手段 １５６ 出力制御手段 １８０ プリンタ １８１ 記録紙 ＡＤＣ１〜ＡＤＣ４ アナログデジタル変換回路 ＦＥＰ１〜ＦＥＰ４ 第１〜第４前処理回路 ＦＲＭ１ フレームメモリ ＧＦＥ１，ＧＦＥ２ 幾何学的特徴抽出用メモリ ＭＰｎ；ＭＢｐ，ＭＢｎ；ＭＳ１ｐ，ＭＳ１ｎ；ＭＳ２
ｐ，ＭＳ２ｎ メモリＰ，Ｂ，Ｓ１，Ｓ２ チャネル ｑ 疵種別判定単位区画 Ｑ 評価単位区画 ＶＰ，ＶＢ，ＶＳ１，ＶＳ２ 平均波高値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 秋生 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新 製鋼株式会社 周南製鋼所内 (56)参考文献 特開 昭60−179640（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−238207（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−213819（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の表面に光を照射し、 その反射光を受光して検出し、 その受光検出信号に含まれるノイズレベルＮを検出し、 受光検出信号を、前記検出されたノイズレベルＮで除算
   して、正規化し、 正規化した信号によって検査を行う表面検査方法であっ
   て、 検出される反射光は、正反射光と乱反射光であり、 正反射検出信号の第１利得と、乱反射検出信号の前記第
   １利得よりも大きい第２利得とを、正反射検出信号のノ
   イズの第１平均波高値が、乱反射検出信号のノイズの第
   ２平均波高値よりも大きくなるように、それぞれ設定し
   て、正反射検出信号と乱反射検出信号とをそれぞれ直流
   増幅し、 こうして増幅された正反射検出信号と乱反射検出信号と
   の前記ノイズレベルＮの検出と前記正規化とを行うこと
   を特徴とする表面検査方法。
2. 【請求項２】 前記検査は、 正規化された正反射検出信号の前記表面による光吸収に
   よる変動分と、 正規化された乱反射検出信号の前記表面による光反射に
   よる変動分との和に基づいて行うことを特徴とする請求
   項１記載の表面検査方法。
3. 【請求項３】 前記変動分を、予め定める弁別レベルで
   レベル弁別して２値化し、この２値化されたデータによ
   って検査を行うことを特徴とする請求項１または２記載
   の表面検査方法。