JP3640136B2

JP3640136B2 - 表面疵検査方法および装置

Info

Publication number: JP3640136B2
Application number: JP01083498A
Authority: JP
Inventors: 眞奥野; 彰虎尾
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: JPH11211674A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板やアルミ板などの金属板、あるいは紙、不織布などの表面に発生した疵を検査する方法および装置に関し、さらに詳しくは、疵検出器で検出した疵の種類（疵種）と疵グレード（疵の重大度）を自動判定する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板、印刷紙、不織布など板状（あるいは帯状）の被検査体の表面（以下、被検査面）に発生する疵（表面疵）は、従来、種々の検出器（疵検出器）により自動検出されている。それらのうち光学的なものとしては、図５に示すように、矢示方向に搬送中の被検査体１の全幅を走査する点状光源（レーザ光源）２により被検査面に投光し、その反射光を光電素子（光電子増倍管など）３で受光するものや、図６に示すように、矢示方向に搬送中の被検査体１の全幅にわたり白色光を投光する帯状光源４により被検査面に投光し、その反射光を撮像素子（ＣＣＤアレイセンサなど）５で受光するものなどがある。また、かかる光学的なもの以外に、渦流センサや磁気センサ、あるいは超音波センサなどを応用した疵検出器も知られている。
【０００３】
このような疵検出器を備えた表面疵検査手段には、疵検出器の出力信号を弁別して被検査面から疵部を抽出するだけでなく、図８、図９に示されるように、抽出した各疵部の受光信号強度、長さ、幅、長さ／幅、発生位置などの所謂特徴パラメータを計算し、これら計算値を予め設定しておいた疵データベースの値（参照値）と比較することにより、各疵部の疵種および疵グレードを自動判定する機能を有するものがある。
【０００４】
一般に被検査体に発生する表面疵は１〜２種類にとどまらず、たとえば鋼板の場合には、ヘゲ、押し込み疵、スリ疵、スケール疵、面荒れなど数種類から数十種類もの表面疵が存在する。これらの表面疵は、ヘゲ、押し込み疵、スリ疵などの単発性疵と、スケール疵、面荒れなどの群発性疵に分類される。ここで単発性疵とは、たとえば図７にＳ１、Ｓ２で示されるように、同ロットに１個ないし数個程度発生するものを指す。一方、群発性疵とは、例えば図７でいえば、比較的小さな疵Ｍ１〜Ｍ７が密集して発生し比較的広い範囲に及ぶ一つの疵団ＭＭを形成するものを指す。
【０００５】
このような群発性疵に対して、人間が行う目視検査では多数の小疵の集まりが一つの大きな疵団として認識されるが、従来の疵検査装置による自動検査では小疵が多数発生しているとしか認識されない。ところが、群発性疵の疵グレードは、疵団の構成要素である個々の小疵の寸法ではなく、疵団の広がり（例えば面積）によって決められるため、従来の疵検査装置は群発性疵の疵グレード判定性能に問題があった。
【０００６】
このような理由から、これまでに群発性疵の正しい評価・判定法についての工夫がなされており、その代表的なものに、隣接した疵を連結して処理する方法（疵連結法と呼ぶことにする）がある（例えば特開平８−101130号公報参照）。これは、図10に示されるように、疵検出器出力から弁別・抽出された各疵部に対し、所定の距離以内で隣接したもの同士を、データ処理により連結して一つの疵とみなし、この連結された疵の特徴パラメータを計算して疵種および疵グレードを判定する方法である。
【０００７】
また、特開平９−138200号公報には、図11に示されるように、検出した疵の疵種および疵グレードを判定した後で、鋼板表面を所定の大きさの区画に分割し、各区画内の疵の発生個数を疵種・疵グレード毎に計数し、その計数値が疵種・疵グレード毎に設定した閾値を超えるか否かによって疵種・疵グレードを修正する方法（疵再判定法と呼ぶことにする）が提案されている。この方法によれば、ある区画内に存在する群発性疵の疵グレードを、その群発性疵を構成する小疵の数に相応させて判定できる可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術には、以下のような問題がある。
まず、従来の疵連結法では、本来連結すべきでない複数の近接する単発性疵同士（例えば図７のＳ１とＳ２）を連結する、あるいは、異種の疵同士（例えば図７のＳ２とＭ６）を連結するおそれがある。このような不適切な連結が行われると、疵の特徴パラメータが誤って計算されるので、正しい疵種・疵グレード判定ができなくなる。
【０００９】
そして、従来の疵再判定法では、複数の区画にまたがる疵の判定が正しく行えず、また、群発性疵の面積が求められないためこの面積に依存する疵グレードも正しく求められない。
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決し、単発性疵および群発性疵の疵種・疵グレードを正確に判定できる表面疵検査方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、疵検出器の出力信号を弁別して疵部を抽出し、この疵部の特徴パラメータを計算し、この計算結果に基づいて疵種および疵グレードを判定する表面疵検査方法において、弁別・抽出された各疵部の特徴パラメータに基づいて疵種を判定し、同一の疵種と判定された疵相互間の距離を算出し、疵種毎に設定された値を有する所定距離以内の疵を一つの疵に連結し、連結後の疵の特徴パラメータを計算し、この計算結果に基づいて疵グレードを判定することを特徴とする表面疵検査方法（本発明方法）である。
【００１１】
帯板のような被検査体に対しては、前記所定距離を長さ方向と幅方向とで変えてもよい。
また、本発明は、疵検出器の出力信号を弁別して疵部を抽出する弁別回路と、弁別回路で抽出された疵部の特徴パラメータを計算する特徴パラメータ計算手段と、特徴パラメータ計算結果に基づいて疵種を判定する疵種判定手段と、同一の疵種と判定された疵相互間の距離を算出し、疵種毎に設定された値を有する所定距離以内の疵を一つの疵に連結する疵連結手段と、連結された疵の特徴パラメータを計算する特徴パラメータ再計算手段と、再計算された特徴パラメータに基づいて疵グレードを判定する疵グレード判定手段とを備えたことを特徴とする表面疵検査装置（本発明装置）である。
【００１２】
本発明において、「疵検出器」とは、表面疵の検出器であって、図５、図６に示した光学的な検出器の他、渦流センサや磁気センサ、あるいは超音波センサなどを応用した検出器も含む。また、「特徴パラメータ」とは、疵部の種類や大きさ等を同定するために設けられる各種の変数（受光信号強度、長さ、幅、面積、長さ／幅、発生位置など）の総称である。また、「所定距離」とは、疵部連結の要否判定の際に参照される距離定数である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明方法のフローチャートを図１に、本発明装置のブロック図を図２にそれぞれ示す。以下、これらの図をもとに本発明を説明する。
Step.1) まず、疵検出器100 の出力（疵検出器出力）を弁別回路101 にて所定の閾値により弁別し、弁別された出力の起源となった被検査面上の部位を疵部として抽出する。疵検出器100 の出力が電圧値として得られる場合、弁別回路101 は、疵検出器100 の出力電圧と所定電圧値とを比較する比較器（コンパレータ）により構成される。
【００１４】
Step.2) 特徴パラメータ計算手段102 は前記抽出された各疵部について特徴パラメータを計算し、疵種判定手段103 はその計算値に基づいて各疵部の疵種を判定する。この疵種判定手段103 には、特徴パラメータ値を疵種に対応させるロジックが予め格納されている。
Step.3) さらに、疵連結手段104 は、疵種判定手段103 で前記疵種を判定された疵部のうち、被検査面上での発生位置が所定距離（連結限界距離と呼ぶことにする）以内で、かつ同一の疵種と判定された疵部を連結して一つの疵とみなす。この際、疵部同士の距離は、弁別回路101 で抽出された疵部の被検査面上の２次元的な位置関係に基づいて計算される。なお、この連結限界距離は、検査対象となる表面疵の発生分布形態を予備調査したうえで適切な値に設定する。
【００１５】
この連結限界距離値の設定は疵種毎に行うものとする。これにより、例えばある疵種の単発性疵は発生位置が非常に近くても連結されず、ある疵種の群発性疵は発生位置が非常に遠くても連結されるというようなことが可能となり、目視判定と同様の判定が行えるという利点が生じる。
Step.4) 連結前と連結後とでは一般に特徴パラメータ値が変化する。そこで、特徴パラメータ再計算手段105 が、上記Step.3で連結された疵部について特徴パラメータを再計算する。しかる後に、疵グレード判定手段106 がこの再計算結果に基づいて疵グレードを判定する。
【００１６】
以上の過程で得られた疵種・疵グレードの情報が、検査結果の出力・表示器107 により出力・表示される。
上記した特徴パラメータ計算手段102 、疵種判定手段103 、疵連結手段104 、特徴パラメータ再計算手段105 、疵グレード判定手段106 は、専用の信号処理ハードウエア、あるいは信号処理コンピュータのソフトウエアにより構成される。なお、特徴パラメータ計算手段102 と特徴パラメータ再計算手段105 とは同じハードウエアあるいは同じソフトウエアで構成してもよい。また、検査結果の出力・表示器107 は、磁気記録装置、ディスプレイ装置、プリンタなどにより構成される。
【００１７】
次に、上記Step.3での疵の連結方法について図３、図４を用いて詳説する。
図３、図４には、被検査面上に２つの疵種Ｓ，Ｍに分けられるべき複数の疵部が混在する状況が示されている。
図３では、連結限界距離として全疵種に共通させて一定値Ｌを設定している。このとき、最近接相互間距離がＬ以内にある疵部Ｍ１〜Ｍ15はすべて連結され単一の疵ＭＭとして認識される。疵部Ｓ１は、最近接疵部Ｍ４との距離ｄ１がＬよりも小さいが、疵種が異なるのでＭ４と連結されることがない。疵部Ｍ16は、疵部Ｍ７と同じ疵種であっても、Ｍ７との距離ｄ２がＬよりも大きいからＭ７と連結されることがない。これに対し、疵種を連結可否判定に用いない従来の単純な疵連結法では、本来疵種の異なる疵部Ｓ１、Ｍ４が連結されてしまい疵種・疵グレードが判定困難になる場合があった。
【００１８】
図４では、連結限界距離として、疵種Ｓ、Ｍに対し互いに異なる値ＬＳ、ＬＭを設定している。この場合、図示のように疵部Ｓ１，Ｓ２が連結され、Ｓ３は連結されず、また、疵部Ｍ１〜Ｍ10は全て連結される。このように、例えば単発性疵Ｓに対する連結限界距離の値ＬＳを小さく設定し、群発性疵Ｍに対する連結限界距離の値ＬＭを大きく設定すれば、目視判定と同様の疵判定が可能になる。
【００１９】
本発明では、さらに、前掲図１のStep.1とStep.2との間に、Step.1で弁別処理された疵について、所定距離ｌ（英小文字、エル）以内の疵を連結する処理を追加してもよい。ただし、この所定距離ｌは前記ＬＳ，ＬＭ，Ｌに比べ十分に小さな値とする。この処理を追加することで、例えば線状の疵が途切れて疵種を誤判定されるのを防止できる。その装置は、図２に示した本発明装置の弁別回路101 と特徴パラメータ計算手段102 との間に、弁別回路101 で抽出された疵のうち、前記所定距離ｌ以内の疵を連結する処理手段を追加すればよい。
【００２０】
また、本発明によれば、疵種・疵グレードだけでなく、疵の発生個数も目視検査と同様に求められる。
【００２１】
【実施例】
図１、図２の実施形態に則って本発明を鋼板の酸洗ラインに適用し、一定期間中にこの酸洗ラインで処理された鋼板に発生した表面疵に対し疵グレードの自動判定を行い、これと同時に、図10に示す従来法による自動判定と、検査員による目視判定を行った。
【００２２】
この酸洗ラインでは、ヘゲ、カキ疵、スリ疵、押し込み疵など計６種類の単発性疵と、スケール疵、面荒れ、錆跡など計７種類の群発性疵とからなる合計13種類の疵を検査対象とし、疵グレードは重、中、軽の３段階で判定した。疵検出器には、図６に示した光学的疵検出器を用いた。特徴パラメータとしては、最大受光信号強度、最小受光信号強度、疵面積に対応する変数を選定した。連結限界距離の値については、単発性疵Ｓに対する連結限界距離ＬＳは、群発性疵Ｍに対する連結限界距離ＬＭより小さな値とし、ＬＳ／ＬＭを圧延方向に対して1/3 、幅方向に対して1/7 とした。
【００２３】
従来法および本発明の自動検査ならびに目視検査による疵グレード判定結果を表１に示す。表１より、従来法では、一つの群発性疵を分割して多数の軽欠陥として検出してしまう欠点があったが、本発明では、かかる欠点が解消され、自動検査にて目視検査とほぼ同等の判定結果が得られることが確認された。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、表面疵を自動検査するにあたり、まず疵種を判定した後、複数の近接する同一疵種の疵部を適切に連結し、しかる後に疵グレードを判定するようにしたので、目視検査と同等の判定結果が得られるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明装置を示すブロック図である。
【図３】参考とした疵連結方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明による疵連結方法の一例を示す説明図である。
【図５】光学的疵検出器を例示する模式図である。
【図６】光学的疵検出器を例示する模式図である。
【図７】単発性疵と群発性疵の説明図である。
【図８】従来の疵種・疵グレード自動判定方法を示すフローチャートである。
【図９】従来の疵種・疵グレード自動判定装置を示すブロック図である。
【図10】従来の疵連結法を示すフローチャートである。
【図11】従来の疵再判定法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１被検査体
２点状光源（レーザ光源）
３光電素子（光電子増倍管）
４帯状光源
５撮像素子（ＣＣＤアレイセンサ）
100 疵検出器
101 弁別回路
102 特徴パラメータ計算手段
103 疵種判定手段
104 疵連結手段
105 特徴パラメータ再計算手段
106 疵グレード判定手段
107 検査結果の出力・表示器

Claims

疵検出器の出力信号を弁別して疵部を抽出し、この疵部の特徴パラメータを計算し、この計算結果に基づいて疵種および疵グレードを判定する表面疵検査方法において、弁別・抽出された各疵部の特徴パラメータに基づいて疵種を判定し、同一の疵種と判定された疵相互間の距離を算出し、疵種毎に設定された値を有する所定距離以内の疵を一つの疵に連結し、連結後の疵の特徴パラメータを計算し、この計算結果に基づいて疵グレードを判定することを特徴とする表面疵検査方法。
疵検出器の出力信号を弁別して疵部を抽出する弁別回路と、弁別回路で抽出された疵部の特徴パラメータを計算する特徴パラメータ計算手段と、特徴パラメータ計算結果に基づいて疵種を判定する疵種判定手段と、同一の疵種と判定された疵相互間の距離を算出し、疵種毎に設定された値を有する所定距離以内の疵を一つの疵に連結する疵連結手段と、連結された疵の特徴パラメータを計算する特徴パラメータ再計算手段と、再計算された特徴パラメータに基づいて疵グレードを判定する疵グレード判定手段とを備えたことを特徴とする表面疵検査装置。