JP3687441B2 - Surface flaw marking device and method of manufacturing metal band with marking - Google Patents

Surface flaw marking device and method of manufacturing metal band with marking Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば薄鋼板等の金属帯の表面疵を光学的に検出しその位置にマーキングする表面疵マーキング装置、およびマーキング付き金属帯の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
外部から光を入射し、正反射光及び拡散反射光をカメラでとらえることによる金属物体の表面探傷方法として、特開昭58-204353 号公報記載の技術がある。本技術は、被検体表面に対し35〜75度の角度で光を入射し、反射光を、正反射方向と、入射方向あるいは正反射方向から20度以内の角度方向に設置した2 台のカメラで受光している。そして、2 台のカメラの信号を比較し、例えばお互いの論理和を取る、すなわち、2 台とも検出した場合のみ傷とみなすことにより、ノイズに影響されない検査方法を実現している。
【0003】
また、被検体からの後方散乱光を受光することによる被検体表面の疵検査方法として、特開昭60-228943 号公報記載の技術がある。本技術は、ステンレス鋼板に大きな入射角で光を入射し、入射側へ戻る反射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ようとするものである。
【0004】
複数の後方散乱反射光を検出することによる探傷装置として、特開平8-178867号公報記載の技術がある。これは熱間圧延された平鋼上の掻疵を検出しようとするものである。本明細書によれば、掻疵の疵斜面角度は10〜40度であり、この範囲の疵斜面からの正反射光を全てカバーできるように後方拡散反射方向に複数台のカメラを用意している。
【0005】
また、偏光を利用した表面検査装置として、特開昭57-166533 号公報記載の技術は、測定対象に45度方向の偏光を入射し、提案された偏光カメラで受光している。偏光カメラは、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ようになっている。偏光カメラからの3 本の信号を、カラーTV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を開示している。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、実施例ではレーザ光が用いられている。
【0006】
また、特開平9-166552号公報では同様に、エリプソメトリを利用した鋼板表面の疵検査装置を開示している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術はいずれも顕著な凹凸性を持つ疵を検出するか、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疵等に対しては全ての疵を確実に捉えることはできなかった。
【0008】
例えば、特開昭58-204353 号公報記載の技術では、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 つのカメラの信号の論理和によるノイズの影響除去であり、顕著な凹凸性を有する疵、すなわち表面に割れ・抉れ・めくれ上がりを生じているような疵に対しては両方のカメラで疵の信号が捉えられるので適用可能であるが、どちら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、模様状ヘゲ疵のような疵の場合は、その疵を全て検出することはできない。
【0009】
特開昭60-228943 号公報記載の技術では、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おり、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。 特開平8-178867号公報記載の技術では掻き疵を対象にしており、疵斜面での正反射光を捉えることに基づいているため、顕著な凹凸性を持たない、模様状ヘゲのような疵の場合には後方散乱反射光では捉えられないものも存在し、未検出を生ずるという問題点があった。
【0010】
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、容易に変更できないという問題もあった。
【0011】
特開昭57-166533 号公報記載の技術は、エリプソメトリの技術を用いており、「薄い透明な層の厚さ及び屈折率」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という問題があった。
【0012】
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、画素ごとにエリプソパラメータを計算する必要があった。そのため、特開昭57-166533 号公報記載の技術で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。
【0013】
また、特開平9-166552号公報の実施例では、3 台のカメラを鋼板進行方向に並べたり(明細書図6)、縦または横に並べた3 台のカメラの傾きを変えて同一領域を見る(同図7、同図8)ようにしているが、明細書図6の場合は、鋼板の速度が変化したときの処理が複雑であるという問題があった。また、明細書図7、明細書図8では、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、やはり画素合わせが困難であるといった問題があった。
【0014】
さらに、特開昭58-204353 号公報記載の技術や特開平8-178867号公報記載の技術では複数台のカメラの光軸が共通では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 号公報記載の技術では2つのカメラで同じ視野に対する論理和をとることが要求されるため問題は大きかった。
【0015】
品質保証の観点からは、こういった表面検査装置は未検出がないことが絶対条件であり、検査対象として表面処理鋼板等まで広く適用可能なものとしては従来実用に耐えうる表面疵検査装置は実現できていなかった。
【0016】
さらに、表面疵の検査結果については、一般に金属帯全体として良好か不良かの判定がされるだけであり、軽微な疵についてはユーザ側で知ることはできなかった。仮に、それらの表面疵についての情報をユーザ側に知らせるとしても、ミルシート等に記載する等の方法以外に適切な方法がなかったと言える。
【0017】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、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疵を、未検出となることなく検出し、簡単な手段でその情報をユーザ側に知らせることが可能な表面疵マーキング装置ならびにマーキング付き金属帯およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、次の発明により解決される。
【0019】
第1の発明は、金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出するように、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とからなる複数の受光部と、
前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する信号処理部とを有する疵検査手段と、
金属帯表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを行うマーキング手段と
を備えていることを特徴とする金属帯の表面疵マーキング装置である。
また、第2の発明は、金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出するように、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とからなる複数の受光部と、
前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する信号処理部とを有する疵検査手段と、
表面疵の位置をトラッキングするトラッキング手段と、
金属帯表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを行うマーキング手段と
を備えていることを特徴とする金属帯の表面疵マーキング装置である。
【0020】
第1および2の発明の装置は、まず、疵検査手段の受光部で、金属帯の表面からの反射光の鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分を抽出し、その結果から光学的性状を解析する。次いで、疵検査手段の信号処理部で、得られた光学的性状から、金属帯の表面について、正常部と異常部、即ち表面疵を判別する。表面疵と判定された部分には、マーキング手段により印字・刻印・穿孔等の所定の方法でマーキングを行う。さらに、第2の発明の装置では、マーキングの位置については、表面疵の位置あるいはその近傍を、トラッキング手段等によりトラッキングすることにより決定できる。
【0021】
次に、本発明の表面疵検査装置が検査の対象とする鋼板表面の光学的反射の形態について、鋼板表面のミクロな凹凸形状と関連づけて説明する。一般に鋼板表面のミクロ凹凸形状は調質圧延(テンパ)により、もともと起伏の高い点がロールにより強く圧延され平坦度がよくなり、それ以外の点は調質圧延のロールがあたらずに元の凹凸形状を残したままとなっている。
【0022】
例えば、合金化亜鉛メッキ鋼板の場合には下地の冷延鋼板1は図12(a)に示すように溶融亜鉛メッキされたのち、合金化炉を通過する。この間に下地鋼板の鉄元素がメッキ層の亜鉛中に拡散し、通常、図12(c)に示すように柱状等の合金結晶3を形成する。この鋼板が次に図12(b)に示すように調質圧延されると図12(d)に示すように柱状結晶3の特に突出した箇所が平坦に潰され(テンパ部6)、それ以外の箇所(非テンパ部7)は元の柱状の結晶形状を残したままとなる。
【0023】
このような鋼板表面でどのような光学的反射が起こるかをモデル化したのが図13である。調質圧延により潰された箇所(テンパ部6)に入射した光8は、鋼板正反射方向に鏡面的に反射する。一方、調質圧延により潰されずに元の柱状結晶構造を残す箇所(非テンパ部7)に入射した光は、ミクロに見れば柱状結晶表面の微小面素の一つ一つにより鏡面的に反射されるが、反射の方向は鋼板の正反射方向とは必ずしも一致しない。
【0024】
従って、テンパ部、非テンパ部の反射光の角度分布は、マクロに見ればそれぞれ図14(a)、(b)のようになる。すなわち、(a)テンパ部6では鋼板正反射方向に鋭い分布を持つ鏡面性の反射9が起こり、(b)非テンパ部7では、柱状結晶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10となる。以降、前者を鏡面反射、後者を鏡面拡散反射と呼ぶ。実際に観察される反射の角度分布は、図14(c)に示すように鏡面反射・鏡面拡散反射の角度分布をテンパ部・非テンパ部それぞれの面積率に応じて加算したものとなる。
【0025】
以上は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り立つ。
【0026】
次に本発明の検出対象となる、顕著な凹凸性を持たない、模様状ヘゲ疵と呼ばれる疵の光学反射特性について説明する。例えば、図15に示すように、合金化溶融亜鉛鍍金鋼板4に見られるヘゲ疵11は、鍍金前の冷延鋼板原板1にヘゲ疵11が存在し、その上に鍍金層2が乗り、さらに下地の鉄の拡散による合金化が進行したものである。
【0027】
一般にヘゲ部は母材と比べ、例えば鍍金厚に違いがあったり、合金化の程度に違いがあったりする。その結果として、例えばヘゲ部鍍金厚が厚く母材に対し凸の場合には調質圧延を掛けられることによりテンパ部の面積が非テンパ部に比べて多くなる。逆にヘゲ部が母材に比べ凹の場合にはヘゲ部は調質圧延ロールがあたらず、非テンパ部が大半を占める。また、ヘゲ部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。
【0028】
このようなヘゲ部と母材部の表面性状の違いにより、模様状ヘゲ疵がどのように見えるかを説明する。上述した調質圧延における鍍金表面の変形モデルに基づき、ヘゲ部と母材部の違いについて分類すると、図17に示すように次の3種類に分けられる。
【0029】
(a):ヘゲ部(実線)におけるテンパ部の面積率及び非テンパ部の微小面素の角度分布が、母材部(破線)と異なる。ここで、テンパ部は法線角度ξ=0に対応し、図ではピークを示している。このピーク高さ(面積率)がヘゲ部と母材部で異なっている。また、非テンパ部はそれ以外の部分(スロープ)に対応し、図ではヘゲ部と母材部の面積率の分布が異なっている。このスロープの部分は非テンパ部の微小面素の角度分布を反映している。
【0030】
(b):テンパ部の面積率はヘゲ部と母材部で異なるが、非テンパ部の微小面素の角度分布は変わらない。図ではヘゲ部と母材部でピーク高さが異なっているが、スロープの形状は一致している。
【0031】
(c):非テンパ部の微小面素の角度分布はヘゲ部と母材部で異なるが、テンパ部の面積率は変わらない。図ではヘゲ部と母材部でピーク高さは一致しているが、スロープの形状は異なっている。
【0032】
このようなテンパ部面積率及び微小面素の角度分布の違いが、図16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。
【0033】
テンパ部面積率に違いがある場合(上記a,bの場合)には図16(a)、(b)に示すように、反射光量の角度分布はヘゲ部11aと母材部12aのようになる。その差は角度分布がピークとなる方向、即ち正反射方向から観察される。ヘゲ部のテンパ部面積率が母材部より大きい場合(図16a,b,図17a,bに該当)には正反射方向からはヘゲは明るく見え、逆にヘゲ部のテンパ率が母材部より小さいときには正反射方向からは暗く観察される。
【0034】
テンパ部面積率に違いがない場合(上記( c) の場合)には、鋼板正反射方向からの観察ではヘゲを見ることはできない。それでも、鏡面拡散反射成分の拡散性に違いがあるときには図16(c)に示すように角度分布のピークから外れた拡散方向から疵が観察される。例えば、鏡面拡散反射成分の拡散性が小さい時には、一般に正反射に比較的近い拡散方向からはヘゲは明るく観察され、正反射方向から離れるに従い明るさは小さくなり、ある角度でヘゲ部と母材部の差がなくなりその前後の角度で観察不能となる。さらに正反射から遠ざかると今度はヘゲは暗く観察される。
【0035】
このような模様状ヘゲ疵を母材部と弁別し、検出するためには、図17において、どういう角度の微小面素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16(a)、(b)の例のように、正反射方向でヘゲ部と母材部の違いを検出するということは、図17で示される微小面素の角度分布のうちξ=0について抽出し、ヘゲ部と母材部の違いを検出していることになる。
【0036】
ここで、ξ=0について抽出するということを数学的に表現すると、図17の関数S( ξ) それぞれに、図19(a)に示すデルタ関数δ( ξ) で表される抽出特性を表す関数(以後重み関数と呼ぶ)を乗じて積分することに相当する。また、例えば、入射角60において、正反射から20度ずれた40度の位置で測定するというのは、法線角度ξが10度ずれた面(微小面素)による反射を検出することになる。これは、図19(b)のようなδ( ξ+10) なる重み関数を用いていることに相当する。なお、反射角と微小面素の法線角度ξの関係は図18から計算される。
【0037】
このように考えると、どういう角度の微小面素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を設計するかということに相当することがわかる。重み関数は、必ずしもデルタ関数である必要はなく、ある程度の幅を持っていてもかまわない。
【0038】
このような観点から、図17(a)、(b)、(c)で表されるような面積率分布を有するヘゲ疵を母材部と弁別し、検出するための重み関数を考えると、図19に示すδ関数δ( ξ) もその一例ではある。ただし、これでは、異なる受光角度にカメラを設置するため2つの光学系の視野サイズ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。
【0039】
前者の課題に対しては同一光軸上の測定が必要である。そこで、拡散反射光を捉えるのでなく、鋼板正反射方向からの測定で鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分の両成分が捉えられることが望ましい。そして、後者に対しては、重み関数がカメラの設置位置の変更に対してある程度自由度を持って設定できることが望ましい。
【0040】
このような目的で、この発明では、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を用いている。また、鋼板正反射方向から鏡面反射成分、鏡面拡散反射成分を、偏光を用いることにより分離して抽出している。
【0041】
この線状拡散光源の作用と効果を説明するために、図20に示すように、まず、線状の拡散光源14を鋼板4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(以降、鋼板正反射方向と呼ぶ)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。
【0042】
今、図20(a)に示すように、線状光源14の中央部から照射された光の場合、テンパ部に入射した光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により反射された分のみが捉えられる。このような微小面素は確率的に非常に少ないので、鋼板正反射方向で捉えられる反射光のうちではテンパ部からの鏡面反射が支配的となる。
【0043】
これに対し、図20(b)に示すように、線状光源の中央部以外から照射された光の場合には、テンパ部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し、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捉えられる。従って、鋼板正反射方向で捉えられる反射光は全て非テンパ部で反射した鏡面拡散反射光となる。
【0044】
以上2つの場合を併せると、線状光源全体から照射される光で鋼板正反射方向からの観察で捉えられるのは、テンパ部からの鏡面反射光と、非テンパ部からの鏡面拡散反射光の和となる。
【0045】
次に、このように線状光源を使用して正反射方向から被検査面を観察した場合に、偏光特性がどう変化するかについて説明する。
【0046】
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)に関しては、反射により偏光特性は保存され、p偏光のまま、あるいはs偏光のまま出射する。また、p偏光成分とs偏光成分を同時に持つ任意の直線偏光は、p、s偏光の反射率比および位相差に応じた楕円偏光となって出射する。
【0047】
以下、合金化亜鉛鍍金鋼板に線状拡散光源から光が照射される場合について考える。図21(a)に示すように、線状光源14中央部から出射した光は、鋼板4のテンパ部で鏡面反射し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し、p偏光はp偏光のまま出射する。
【0048】
一方、線状光源の中央部以外の箇所から出射した光には、図21(b)に示すように非テンパ部の結晶表面の傾いた微小面素で鏡面反射し、鋼板正反射方向で観察されるものがある。この際、鋼板の入射面に平行な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に対しては、その入射面と平行ではないため、p、s両偏光成分を持つ直線偏光となる。その結果、この入射光は、微小面素からは楕円偏光となって出射する。ここで、p偏光の代わりにs偏光を入射した場合も同様である。
【0049】
また、p、s両偏光成分を持つ任意の偏光角の直線偏光に関しては、上記理由と同一の理由で傾いた微小面素に対しては、入射面を基準にすると偏光角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、線状光源中央から入射しテンパ部で鏡面反射した光とは異なる。
【0050】
以下で、p、s両成分をもつ直線偏光を入射する場合について、もう少し具体的に説明する。
【0051】
まず、図22に示すように、線状拡散光源14からの光8を方位角αの偏光板15で直線偏光にした後、水平に置かれた鋼板4に入射し、その正反射光を光検出器16で受光することを考える。
【0052】
前述したように、光源上の点Cから出射された光8については、テンパ部により鏡面反射された成分、及び、非テンパ部でたまたま法線が鉛直方向を向いた微小面素からの鏡面拡散反射された成分が、鋼板上の点O(およびその結果周辺の領域13)から光検出器16の方向へ反射する光に寄与している。
【0053】
それに対し、図23に示すように、点Oから見て角度φだけずれた点Aからの光8については、鏡面反射成分は光検出器16とは異なる方向に反射されるため、法線角度ξ(鉛直方向に対する法線の角度がξ)の微小面素による鏡面拡散反射成分のみが寄与する。ここで、φとξの関係は、簡単な幾何学的考察により、次式で与えられる。
cos ξ= 2cos θ・ cos 2 ( φ/2) /[sin 2 φ+4・ {cos 2 θ・ cos 4 ( φ/2)+sin 2 θ・ sin 4 ( φ/2) }]1/2 (1)
ただし、θは鋼板への入射角である。
【0054】
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。図22で、点Cから出射された光8が、方位角αの偏光板15を通り、点Oにて鏡面反射された後の偏光状態は、偏光光学で一般に用いられるジョーンズ行列を用いて、
c = in (2)
と表される。ただし、 inは方位角αの直線偏光ベクトル(列ベクトル)、 は鋼板の反射特性行列を表す。それぞれの成分は、次のようになる。
in= Ep ・t (cosα,sin α) =r s (Tmn) ; T11=tan Ψ・ exp(j Δ) ,T22=1,T12=T21=0
【0055】
ここで、t ( ) は列ベクトル、tan Ψはp・s偏光の振幅反射率比、Δはp・s偏光の反射率により生じる位相差、r s はs偏光反射率を表す。なお、これらの行列表現は数1のようになる。
【数1】

Figure 0003687441
【0056】
同様に、図23で、点Aから出射した光8が、法線角度ξの微小面素で光検出器16の方向に反射された光の偏光状態は、入射面が偏光板15及び検光子17と直交しているとすれば、
A ( ξ)・(-ξ)・ in (3)
ただし、は角度ξの2次元の回転行列であり、その成分Rmnは次のようになる。
11= R22= cos ξ,R12=-R21=-sin ξ
【0057】
なお、 (ξ) の行列表現は数2のようになる。
【0058】
【数2】
Figure 0003687441
【0059】
式(2) は、式(3) においてξ=0とおい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(式3) を用いて統一的に考えることができる。
【0060】
式(3)を計算し、法線角度ξの微小面素からの反射光の楕円偏光状態を図示すると、図24 のようになる。ただし、ここで入射偏光の方位角αは45度、入射角θは60度、鋼板の反射特性としてΨ=28°、Δ=120 °とした。図より、ξ=0すなわち鏡面反射の場合の楕円に対し、ξの値が変化するに従って、楕円が傾いていくのがわかる。従って、例えば光検出器の前に検光子を挿入し、その検光角を設定することによって、どの法線角度の微小面素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。
【0061】
このことを定量化するために、式(3)で表される偏光状態の反射光に検光角βの検光子を挿入した後の偏光状態 D を求めると、
Figure 0003687441
となる。ただし、= (Amn)は検光子を表す行列であり、A11= 1、他の成
分は0である。なお、の行列表現は数3のようになる。
【0062】
【数3】
Figure 0003687441
【0063】
である。式(4)から、光検出器16(図23)で検出する法線角度ξの微小面素からの反射光の光強度Lを計算すると、その微小面素の面積率をS( ξ) として、
Figure 0003687441
となる。ここで、I( ξ, β) は前述したように、法線角度ξの微小面素からの反射光をどの程度抽出できるかを表す重み関数で、光学系及び被検体の偏光特性に依存する。そして、それに鋼板の反射率r s 2 、入射光光量Ep2 、面積率S( ξ) を乗じたものが検出される光強度になる。表面処理鋼板などのように、鋼板表面の材質が均一な対象を考える場合はr s 2 の値は一定と考えられる。また、Ep2 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。従って、光検出器が検出する光強度を求めるには、法線角度ξの微小面素の面積率S( ξ) と抽出特性I( ξ, β) を考えればよい。
【0064】
ここでまず、抽出特性I( ξ, β) について考える。法線角度ξ0 の微小面素からの寄与が最も大きくなるような検光角β0 を選定しようとした場合、その候補は次の式をβについて解くことによって与えられる。
[∂I( ξ, β) /∂ξ]ξ= ξ0 =0 (6)
【0065】
この式の通常の数式表現を数4に示す。
【0066】
【数4】
Figure 0003687441
【0067】
上式(6)により、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を求めると、βはおよそ−45度となる。ただし、ここでも、鋼板の反射特性としてΨ=28°、Δ=120°、偏光子の方位角α=45°とした。図25に、検光角βが−45度の場合、微小面素の法線が鉛直方向に対してなす角ξと抽出特性、即ち重み関数I( ξ,−45)の関係を示す。ただし、見やすさのために最大値を1に規格化してある。
【0068】
この図25より、ξ=0すなわち鏡面反射成分が最も支配的で(抽出されやすく)、逆に法線角度ξ=±35度付近の微小面素からの鏡面拡散反射光が最も抽出されないことがわかる。また、逆にξ=±35度の反射光を最もよく抽出するような検光角βを式(5)(6)より求めると、およそβ=45度となる。検光角β=45度に対する法線角度ξと抽出特性I( ξ,45)の関係を図26に載せた。ここで、β=45度の曲線が左右対称でないのは、入射面(微小面素に対する入射光と反射光により張られる平面)を基準に考えると、ξが正の場合、見かけ上入射偏光の方位角αが小さくなる(p偏光に近づく)ことと、鋼板のp偏光反射率がs偏光反射率より小さいことによる。また、β=−45°と45°の中間の特性となるβ=90°についても同図に載せた。
【0069】
式(5)で示したように、法線角度ξの微小面素からの反射光強度Lは、抽出特性(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、最終的に光検出器16で受光する光強度はS( ξ) ・I( ξ, β) をξについて積分したものになる。例えば、図27に示すような反射特性を有する鋼板からの反射光を、検光角βが−45度の検光子を通して受光した場合、図27で示される面積率S( ξ) を図25のような抽出特性I( ξ, β) の重みをつけて積分したものが、受光光量となる。
【0070】
鋼板表面に、図16に示されるような特性の模様状ヘゲ疵があった場合を考える。その場合の面積率S( ξ) は、それぞれ図17 (a)、(b)、(c)のようになっている。
【0071】
まず、図16(b)、図17(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度の検光子を通して受光したときの光強度は、図17(b)を図25 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、母材部とヘゲ部の反射光量の違いを検出することができる。また、検光角β=45度については、図17 (b)に示すように、鏡面拡散反射成分に違いがなく、違いがあるのはξ=0゜付近のみのため、図26に示したβ=45゜の重み関数I( ξ, β) がξ=0゜付近で低い値であることを考えると、その積はξの全領域で低い値となり、積分により違いが打ち消されることになる。従って、母材部とヘゲ部の違いを検出することができない。
【0072】
また、図16(c)、図17(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、−45度の検光子を通したのでは検出できない。この場合は、ξ=0゜より離れたところで重み関数I( ξ, β) が高い値を示す45度の検光子を通すことにより、検出できる。
【0073】
ところで、母材部とヘゲ部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17 (c)ではξ=±20度付近であったが、もし、その法線角度ξがたまたま±30数度付近となる疵があると、45度の検光子を通しても検出できなくなる。その場合は、別の抽出特性となるような検光角(例えばβ=90°)の検光子をもう一つ別に用意し、3つめの光検出器で受光するようにすればよい。
【0074】
一般に、鋼板表面の母材部とヘゲ部の反射特性は図10(a)、(b)、(c)のいずれかであることがほとんどであるから、いずれか2つの光学条件(この例では検光角)を用いることにより、大部分の場合、検出ができる。但し、上述のような特別の場合、見落としをなくすためには、3つの異なる検光角の検光子を用い、対応する3つの法線角度の微小面素からの反射光を抽出して受光するようにすることが望ましい。
【0075】
なお、図16(a)、図17 (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、1つの検光子を通した反射光だけでも、母材部とヘゲ部の違いを検出できる。
【0076】
本発明では線状拡散光源の全面に入射偏光板を配置し、その偏光の方位角はp偏光、s偏光をともに含む角度にする。そして、正反射光のうち、鏡面反射成分をより透過する偏光角の偏光子を通して撮影するカメラと、鏡面拡散反射成分をより透過する偏光角の偏光子を通して撮影するカメラを使用する。
【0077】
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未検出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。そして、どの角度の鏡面拡散反射成分を検出するかは、検光角を設定することにより容易に変更可能となる。
【0078】
また、このように鏡面反射と鏡面拡散反射の強度あるいは比率を測定することにより、上記模様状ヘゲ疵以外でも、鏡面反射あるいは鏡面拡散反射に影響を及ぼす表面性状の変化を検出できる。例えば、ダル仕上げやヘアライン仕上げ等の金属帯の表面仕上げについても、微小な反射面の分布に変化があれば、原理的には検出可能であり、これらの表面性状の検査への適用も期待できる。
【0079】
なお、表面疵の検出および判定には、この発明の装置とともに、公知の方法および手段を併用してもよいことは言うまでもない。これについては、詳細を後述する。
【0080】
このようにして、表面疵が有ると判定された被検査面については、その位置がトラッキング手段によりトラッキングされる。トラッキングは、金属帯の搬送速度から表面疵の位置がマーキング手段に到達する時刻を算出することにより実施できる。マーキング手段は、トラッキング手段からのマーキング指示に基づき、金属帯表面にマーキングを行う。
【0081】
マーキングは、目的や用途に応じて種々の方法で行うことができる。これは、次の工程で検出しやすいマーキング方法であれば何でもよく、例えば、インクや塗料による印字、打刻機等による刻印、穿孔機による穿孔、グラインダ等による表面粗度の改変、あるいは金属帯が強磁性体の場合は磁気的マーキング等の所定の方法で行う。
【0082】
また、マーキングの位置は、表面疵の位置に一致させてもよいが、幅方向で一致させずに長手方向のみ位置を一致させてもよい。例えば、プレスライン等に材料として自動装入する場合は、マーキングの位置をむしろ幅方向に対して一定の位置とした方が、マーキングを検出しやすい場合もある。
【0083】
第3の発明は、金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出し、前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する検査工程と、
金属帯の表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すマーキング工程とを有することを特徴とするマーキング付き金属帯の製造方法である。
第4の発明は、金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出し、前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する検査工程と、
表面疵の位置をトラッキングするトラッキング工程と、
金属帯の表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すマーキング工程とを有することを特徴とするマーキング付き金属帯の製造方法である。
第5の発明は、マーキング工程においては、表面疵の位置にその表面疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すことを特徴とする請求項3または4に記載のマーキング付き金属帯の製造方法である。
第6の発明は、マーキング工程においては、金属帯の幅方向に対して一定の位置にその表面疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すことを特徴とする請求項3乃至5のうちいずれか1項に記載のマーキング付き金属帯の製造方法である。
【0084】
第3乃至6の発明により、前述の表面疵判定方法により表面疵が有ると判定された箇所には、金属帯表面にマーキングが施される。このように表面疵の存在を示すマーキングが施されているので、その後の工程、あるいは需要家において、表面疵の部分を取り除くことが可能となり、製品に紛れ込むことを防止できる。また、この製造方法により、金属帯の製造後、表面疵の部分を取り除くためのコイル分割等の作業を大幅に簡略化あるいは省略できるので、生産効率が向上する。
【0085】
第7の発明は、金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出して、前記反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する工程と、
金属帯の表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施す工程と、
このマーキングを施された金属帯を巻き取ってコイルとする工程と、
このコイルを巻き戻してマーキングを検出してそのマーキングが示す情報に基づき金属帯の所定の範囲を指定する工程と、
この指定された範囲を回避または除去した金属帯の残りの部分について所定の加工を行う工程と、を有することを特徴とする金属帯の加工方法である。
【0086】
この発明は、第の発明と同様に金属帯表面にマーキングを施した後、金属帯をコイル状に巻き取る。巻き取ったコイルは、工場等に運搬して薄板の成形加工を行う。成形加工の際は、事前にコイルを巻き戻して、目視あるいは簡単な検出器等によりマーキングを検出する。マーキングが検出された場合、その示す情報から金属帯における疵を含む不良部分を回避または除去する。
【0087】
ここで、不良部分の範囲は、例えば、疵の位置に一致させてマーキングが施されている場合は、マーキングが施された部分であり、マーキングが疵の種類や程度等の情報を有する場合は、その成形加工で不良となる疵の種類や程度に基づき決定する。また、金属帯の所定の範囲を回避または除去するというのは、金属帯の不良部分を切断して除去し、あるいは、加工の工程への金属帯の送り量(フィード)を調節して金属帯の不良部分を通過(パス)させる等、不良部分が加工されないように加工の工程への金属帯の供給を制御することである。
【0092】
第8の発明は、前記金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出するように、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とからなる複数の受光部とを有する表面疵検査手段を含む複数の表面疵検査手段と、それらの金属帯表面の検査結果を総合的に判定し、金属帯表面の疵の種類や程度に加えて、疵や汚れ等の寸法・形状あるいは照射光の反射率等に基づく表面検査結果あるいは種々の表面性状に関するマーキング情報を作成するマーキング情報作成手段とを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の金属帯の表面疵マーキング装置である。
【0093】
この発明は、第1または2の発明における受光部と信号処理部とを有する表面疵検査手段に加えて、疵や汚れ等の寸法・形状あるいは照射光の反射率等を検出して、疵や汚れ等の表面性状の異常を検査する通常の表面検査手段を組み合わせて、表面疵その他の異常部の種類や程度を分類する。これにより、鏡面拡散反射の異常を含む種々の表面性状の異常について、総合的な判定を行い、それら異常部に関する情報をマーキングすることが可能となる。
【0094】
第9の発明は、前記金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出し、前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の検査を行う表面疵の検査方法を含む複数の表面疵検査方法による検査結果を総合的に判定し、金属帯表面の疵の種類や程度に加えて、疵や汚れ等の寸法・形状あるいは照射光の反射率等に基づく表面検査結果あるいは種々の表面性状に関するマーキング情報を作成するマーキング情報作成工程を備えたことを特徴とする請求項3乃至6のうちいずれか1項に記載のマーキング付き金属帯の製造方法である。
【0095】
この発明は、第3ないし6の発明における表面疵の検査方法に加えて、通常の表面検査方法を組み合わせて、表面疵の種類や程度を分類する。ここで通常の表面疵検査方法とは、例えば、疵の寸法・形状あるいは照射光の反射率等を検出して疵や汚れ等の表面性状の異常を検査する表面検査方法である。このように、鏡面拡散反射の異常を含む種々の表面性状の異常について総合的な判定を行い、それらの異常部に関する情報をマーキングする。
【0100】
以上の発明により、鏡面拡散反射の異常を含む種々の表面疵あるいは表面性状の異常部について、その情報を示すマーキングが金属帯の表面に施されているので、後工程あるいは需要家において、表面疵の種類や程度を知ることが可能となり、種々の用途、使用目的に対応することができる。
【0101】
また、このように、金属帯の表面にマーキングを施すことにより、表面疵等の部分を切断除去せずに金属帯を巻き取ることができるので、切断除去によりコイルの個数が増加するのを防止することができる。このように、コイルの個数が増加しないので、コイルのハンドリングにおいては、巻き取りの手間の増加が防止される。さらに、コイルの運搬、巻き戻し、および加工においても、コイルの処理個数が増加しないのでハンドリングの手間が軽減される。
【0102】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施の形態の1例を示すブロック図である。表面疵の検出装置41は、金属帯4の被検査面からの反射光を互いに異なる2種以上の光学条件で抽出し、信号処理部30で、これら反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する。
【0103】
トラッキング手段43は、表面疵の位置がマーキング手段に到達する時刻を算出する。これは、搬送ロール45に取り付けられた回転計46で測定された回転速度に基づき、板長算出手段47により表面疵の位置を板長に換算し、マーキング手段44に到達するのに要する時間に換算して得られる。トラッキング手段43は、その時刻になると、マーキング手段44にマーキングを指示する信号を発信する。マーキング手段44は、金属帯表面に印字・穿孔等その位置を示すマーキングを行う。
【0104】
マーキングされた金属帯の例を図2に示す。この例では、マーキング49の位置を、長手方向では表面疵11の位置に一致させており、幅方向ではエッジから一定の位置としている。これにより、プレスライン等で使用する場合、表面疵11の位置によらず、エッジから一定の位置でマーキング49を検出することができ、表面疵11のある部分のリジェクト等の処置をとることが可能となり、不良品の製造を防止することができる。
【0105】
表面疵の検出装置41については、図3および図4にその1例を示す。線状拡散光源22として一部に拡散反射塗料を塗布した透明導光棒を使用し、その両端からメタルハライド光源の光を入射する。光源22の導光棒から拡散的に出射した光は、シリンドリカルレンズ25と45°偏光の偏光板26を透過した後、60゜の入射角で鋼板21の全幅に一直線上に集光されて入射する。反射光27は鋼板正反射方向に配置されたミラー28でさらに反射され、受光部を構成するカメラユニット29a〜dに入射する。
【0106】
これらのカメラユニット29a〜dは、図5に示すように板幅方向に配置されている。なお、このようにミラー28を用いることにより、装置をコンパクトにすることができる。また、ミラー28を鋼板21から適当に離して設置すると、図5のようにミラー28上に全カメラの視野から外れる領域(全カメラ視野外)が生じ、そこでミラーを分割して構成することができる。このようにミラーを分割することにより製作費を低く抑えることができる。
【0107】
受光部のカメラユニット29a〜dは、図6に示すように、レンズの前に検光角−45°、45°、90°の検光子33a〜cをもつ3台のリニアアレイカメラ32a〜cから構成され、その光軸は平行に保たれている。3台のカメラの視野のずれは、信号処理部30で補正している。このように光軸が平行に保たれていると、3台のカメラ32a〜cの各画素は同一視野サイズで一対一に対応する。また、ビームスプリッタを用いて1つの反射光を分割するのに比べて、光量のロスがなくなり、効率的な測定が可能となる。
【0108】
各カメラユニット29a〜29d内の各受光カメラ32a〜32c単体の受光範囲Aは、前掲の図5に示すように、両側に隣接する他のカメラユニット29a〜29d内の対応する受光カメラ32a〜32cの受光範囲Aと一部重複するように配置されている。言い換えれば,鋼板21上の幅方向の任意の位置からの反射光は、それぞれ少なくとも1つのカメラユニット29a〜29d内の3種類の受光カメラ32a〜32cで受光される.
ここで、受光部において、リニアアレイカメラの替わりに2次元CCDカメラを使用することもできる。また、投光部において、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拡散光源となるためである。
【0109】
ここで、複数のカメラの配置について、図5を用いてその詳細を説明する。各カメラユニット29a〜29dは、一定間隔で複数ユニットが配置されている。一つのカメラユニット29a〜29dは,異なる条件(-45 ,45,90度偏光)で受光する3つのカメラ32a〜32cから構成される。それぞれのカメラは,一定間隔離ごとに並べて平行に設置されている。従って、それぞれの視野も、カメラ間隔と同じだけずれることになる。
【0110】
各カメラユニット内のカメラの並び順序は同一である。例えば向かって左から45度,90度,-45 度の順とする。測定範囲(有効領域)は、例えば、光学条件が3条件で観察されている範囲とし、1条件のみ、あるいは2条件のみでしか観察されていない領域(両端部の領域)は無効とし、使用しない。カメラ間隔およびユニット間隔は、鋼板最大幅が測定範囲(有効領域)に入るような寸法として決定する。
【0111】
各ユニットの3台のカメラは同一視野にするための調整は行わず、各カメラで疵候補領域を決定した後、その疵候補領域単位で、各カメラの対応をとる。前述のように、各カメラのそれぞれの視野は、ずれているので、ある疵候補領域を視野に納めるカメラが3台揃わない(光学条件が3条件揃わない)場合もある。その場合は、隣のユニットのカメラの結果を用いて光学条件を3条件に揃える。この考え方は、3偏光を受光する場合に限らず、検査体全幅を複数視野に分割し、任意の2条件以上で観察する場合に適用可能である。
【0112】
これらの複数の受光部と信号処理部とをまとめて、疵検査手段と呼ぶことにすると、図1に示した表面疵マーキング装置は、図7に示すようになる。疵検査手段40は、受光部32a〜32c(図5と図6のカメラに相当)と信号処理部30を有している。信号処理部30は、異なる光学条件で抽出された反射光の強度に基づき、信号処理により前述の拡散鏡面反射成分を検出し、異常部の有無の判定を行う。その後は図1と同様、トラッキング手段43および板長算出手段47により表面疵の位置を算出し、マーキング手段44で異常部の位置にマーキングを行う。
【0113】
信号処理部分については、図8に1例をブロック図で示す。受光カメラ32a〜cからの光強度信号a〜cは、平均値間引き部34a〜cに入力され、平均値が算出される。次いで、被検査体の長手方向の所定距離の移動に伴い入力されるパルス信号により、幅方向の1ライン分の信号として出力される。この間引き処理により、長手方向の分解能を一定とする。また、平均値の算出頻度を、被検査体の長手方向の移動距離が受光カメラ32a〜cの視野よりも大きくならないようにすれば、見落としをなくすことができる。
【0114】
次いで、前処理部35a〜cでは、信号について輝度ムラを補正する。ここで、輝度ムラには、光学系に起因するもの、被検査体の反射率に起因するもの等を含む。また、前処理部35a〜cでは、金属帯のエッジの位置を検出し、エッジ部における急激な信号変化を疵と誤認識しないための処理を行う。
【0115】
前処理済みの信号は、2値化処理部36a〜cに入力され、予め設定されているしきい値との比較により、疵候補点が抽出される。抽出された疵候補点は、特徴量演算部37a〜cに入力され、疵判定のための信号処理が行われる。ここでは、疵候補点が一続きとなっている場合は1つの疵候補領域として、例えば、スタートアドレス、エンドアドレス等の位置特徴量や、そのピーク値その他の濃度特徴量などを算出する。
【0116】
算出されたこれらの特徴量については、元の信号a〜cの光学条件(検光角β)により、鏡面性疵判定部38aかあるいは鏡面拡散性疵判定部38bに入力される。特徴量演算部37aの出力は、元の信号aの光学条件が−45度検光(β=−45゜)である。そこで、この場合は鏡面性疵判定部38aに入力され、前述のように鏡面反射成分による母材部とヘゲ部の反射光量の違いが検出される。一方、特徴量演算部37b,cの出力は、元の信号b,cの光学条件が45度,90度検光(β=45゜90゜)であり、鏡面拡散反射成分のみに違いがある。そこで、鏡面拡散性疵判定部38bに入力され鏡面拡散反射成分による疵判定が行われる。
【0117】
最後に、疵総合判定部39では、鏡面性疵判定部38aおよび鏡面拡散性疵判定部38bの出力に基づき、金属帯の被検査面については最終的な疵種およびその程度を判定する。また、その際、各カメラ32a〜d間およびカメラユニット29a〜29d間の視野の重複(図5)を考慮し、隣のカメラユニットのカメラからの信号に基づく疵判定結果を適宜利用することが望ましい。
【0118】
このような鏡面拡散反射成分の異常を検出して疵判定を行う表面疵検査手段と、その他の方式による表面疵検査手段を組み合わせた例を、図9に示す。ここで、表面疵検査手段40aは、図7に示した物と同じであり、複数の受光部32a〜cで反射光を異なる光学条件で抽出し、信号処理部30で鏡面拡散反射成分の異常を検出して疵判定を行う。
【0119】
その他の方式の表面検査手段40bとしては、通常の表面疵検査手段、即ち疵の寸法・形状から表面疵を検出して判定する方式の装置、あるいは照射光の反射率等から表面の汚れや付着物を検出する方式の装置を用いることができる。表面検査手段40bでは、通常の表面疵や表面性状の異常について、その種類や程度を分類する。マーキング情報作成手段42では、検査手段40a,40bの検査結果に基づき、鏡面拡散反射の異常を含む種々の表面疵や表面性状の異常について、総合的な分類やランク付けを行い、マーキングのための情報を作成する。
【0120】
その後は図1と同様、トラッキング手段43および板長算出手段47により表面疵の位置を算出する。マーキング手段44では、マーキング情報に基づき、異常部の位置にマーキングを行うが、その際、表面疵の種類や程度に関する情報を示すことが望ましい。これは、マーキングの模様・形状・帯の幅等、検出可能な形態であればよい。また、バーコードあるいはOCR(光学式文字読取り)を併用すれば、さらに詳細な情報をマーキングすることが可能となる。
【0121】
このように、金属帯の表面にマーキングを施すことにより、コイルの個数の増加が抑制されるため、コイルの巻き取り、コイルの運搬、および巻き戻し等のハンドリングにおいても、作業の効率が向上する。また、金属帯の加工においても、金属帯が疵の部分で途切れることなく連続して供給されるので、作業の効率化が期待できる。
【0122】
【実施例】
図3の実施形態による合金化亜鉛鍍金鋼板の測定結果を、図10、11に示す。図10は、前述の図17(b)に、図11は図17(c)に対応しており、測定した疵は、図10に示されるような、テンパ部面積率がヘゲ部では母材部より大きいが、非テンパ部の拡散性は変わらないもの(図17b)と、図11に示されるような、テンパ部面積率には差はないが、拡散性に差がある疵(図17c)である。図11のタイプの疵については、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。なお、比較のため、従来技術で、入射角60°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図に載せた。以上の結果を、表1にまとめて示す。
【0123】
【表1】
Figure 0003687441
【0124】
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。
【0125】
それに対し、本願実施例では、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、いずれかのリニアアレイカメラ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、検光角の最適に設定することも容易である。
【0126】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、鋼板表面での反射が鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とから成るという知見をもとに、それぞれの成分を抽出して捉える方法として、線状拡散光源を使用し、p偏光およびs偏光をとも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を抽出する方法を採用した。
【0127】
この方法により鏡面反射成分からは疵が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未検出することなく検出することが可能になった。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、検光角を設定することにより、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。
【0128】
品質保証の観点からは、こういった表面検査装置は未検出がないことが絶対条件である。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を用いた表面疵マーキング装置とマーキング付き金属帯の製造が実現できるので、従来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とともに、簡単な手段でその情報を後工程やユーザ側に知らせることが可能となり、その産業上の利用効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置の1例を示すブロック図。
【図2】 本発明の金属帯の1例を示す平面図。
【図3】 本発明の装置の表面疵検査装置の概略構成の1例を示す模式図。
【図4】 同表面疵検査装置の断面模式図。
【図5】 同表面疵検査装置に組込まれたカメラユニットの金属帯幅方向の配列を示す図。
【図6】 1つのカメラユニットに組込まれたカメラの配置を示す図。
【図7】 本発明の装置の別の1例を示すブロック図。
【図8】 本発明の装置の信号処理部の1例を示すブロック図。
【図9】 本発明の装置のさらに別の1例を示すブロック図。
【図10】 本発明の装置で測定された光強度信号の1例を示す図。
【図11】 本発明の装置で測定された光強度信号の別の1例を示す図。
【図12】 合金亜鉛メッキ鋼板の製造方法およびその詳細断面を示す図。
【図13】 調質圧延後の金属帯表面のテンパ部と非テンパ部における入射光と反射光の関係を示す断面模式図。
【図14】 同テンパ部と非テンパ部における反射光の角度分布図。
【図15】 合金亜鉛メッキ鋼板におけるヘゲ部の生成過程を説明するための断面図。
【図16】 ヘゲ部と母材部における鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分の角度分布図。
【図17】 被検査面のヘゲ部と母材部における微小面素の法線角度と面積率の関係を示す図。
【図18】 被検査面の微小面素における入射光と反射光等の角度の関係を示す図。
【図19】 微小面素の法線角度と重み関数の関係を示す図。
【図20】 線状拡散光源の各位置からの各入射光と被検査面の入射位置の関係を示す図。
【図21】 線状拡散光源の各入射光が偏光されている場合の微小面素からの反射光の偏光状態を示す図。
【図22】 線状拡散光源の中央部からの入射光が偏光されている場合の微小面素からの反射光を示す図。
【図23】 線状拡散光源の中央部以外の部分からの入射光が偏光されている場合の微小面素からの反射光を示す図。
【図24】 微小面素の法線角度と反射光の楕円偏光状態の関係を示す図。
【図25】 微小面素の法線角度と重み関数の関係を示す図(検光角:-45゜)。
【図26】 種々の検光角における微小面素の法線角度と重み関数の関係を示す図。
【図27】 被検査面の微小面素の法線角度と面積率の関係を示す図。
【符号の説明】
4 金属帯
6 テンパ部
7 非テンパ部
8、24 入射光
10 鏡面拡散反射光
11 異常部(ヘゲ部)
12 母材部
14、22 線状拡散光源
15、26 偏光板
16、32a〜c 受光カメラ
17、33a〜d 検光子
21 鋼板
23 遮光ケース
24 入射光
25 シリンドリカルレンズ
26 45°偏光の偏光板26
27 反射光
28 ミラー
29a〜d カメラユニット
30 信号処理部
40a 表面疵検査手段
40b 表面検査手段
41 表面疵検出装置
43 トラッキング手段
44 マーキング手段
45 搬送ロール
46 回転計
47 板長算出手段
49 マーキング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface wrinkle marking device that optically detects a surface wrinkle of a metal strip such as a thin steel plate and marks the position thereof, and a method for manufacturing a metal strip with marking.
[0002]
[Prior art]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 58-204353 discloses a surface flaw detection method for metal objects by entering light from the outside and capturing regular reflection light and diffuse reflection light with a camera. This technology uses two cameras with light incident on the surface of the subject at an angle of 35 to 75 degrees and the reflected light in the specular reflection direction and an angle direction within 20 degrees from the incident direction or specular reflection direction. It is receiving light. Then, by comparing the signals of the two cameras and taking the logical sum of them, for example, only when both cameras are detected, the inspection method that is not affected by noise is realized.
[0003]
As a method for inspecting the surface of a subject by receiving backscattered light from the subject, there is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-228943. In the present technology, light is incident on a stainless steel plate at a large incident angle, and the reflected light returning to the incident side is detected, thereby detecting the baldness on the surface of the stainless steel plate.
[0004]
As a flaw detection apparatus that detects a plurality of backscattered reflected lights, there is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-178867. This is to detect pruritus on hot rolled flat steel. According to this specification, the heel slope angle of pruritus is 10 to 40 degrees, and a plurality of cameras are prepared in the backward diffuse reflection direction so as to cover all specular reflection light from the heel slope in this range. Yes.
[0005]
Moreover, as a surface inspection apparatus using polarized light, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166533 makes 45-degree polarized light incident on a measurement object and receives the light with a proposed polarization camera. The polarization camera splits the reflected light into three using a beam splitter inside the camera, and receives the light through the polarizing filters with different azimuth angles. A technique is disclosed in which three signals from a polarization camera are displayed on a monitor by signal processing similar to that of a color TV system, and the polarization state is visualized. This technique uses an ellipsometry technique, and the light source is preferably parallel light, and in the embodiment, laser light is used.
[0006]
Similarly, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-166552 discloses a steel sheet surface wrinkle inspection apparatus using ellipsometry.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
All of the above prior arts are intended to detect wrinkles with remarkable unevenness, or to detect wrinkles with foreign matters such as oxide films. I couldn't catch all the traps.
[0008]
For example, the technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353 has two cameras that receive specular reflection light and scattered reflection light. The purpose of this is to reduce noise caused by the logical sum of the signals of the two cameras. It is an effect removal, and it can be applied to wrinkles with remarkable unevenness, that is, wrinkles that are cracked, wrinkled, or turned up on the surface, because the signals of wrinkles can be captured by both cameras. In the case of a wrinkle such as a pattern-like bald wrinkle that does not have a remarkable unevenness that can only be captured by either camera, it is impossible to detect all the wrinkles.
[0009]
The technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-228943 is intended for lifted bald ridges that appear on a stainless steel plate having a small surface roughness. It is impossible to apply to a steel plate having a rough surface that reflects light returning to the incident side even in a portion where no light is present. The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-178867 is directed to scraping wrinkles, and is based on capturing specularly reflected light on the heel slope. In the case of a kite, there are some that cannot be detected by backscattered reflected light, and there is a problem that undetection occurs.
[0010]
Further, once the camera is installed and it is determined which angle of reflection component is received, there is a problem that it cannot be easily changed.
[0011]
The technique described in JP-A-57-166533 uses an ellipsometry technique, and can detect “thickness and refractive index of a thin transparent layer” and “unevenness of physical property values”. However, even if the collar part originally had a physical property value different from that of the base material part, such as a surface-treated steel sheet, for an object covered with the same physical property value from above There was a problem that the effectiveness was reduced.
[0012]
In ellipsometry, the reflected light from the same point must be received by the corresponding pixel of each CCD, and the ellipsometric parameters must be calculated for each pixel. For this reason, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166533 has a problem that the reflected light is split into three by a beam splitter and detected by three CCDs, which reduces the amount of light and makes it difficult to align pixels between CCDs. was there.
[0013]
In the embodiment of Japanese Patent Laid-Open No. 966552, three cameras are arranged in the traveling direction of the steel plate (specification FIG. 6), or the same area is set by changing the inclination of the three cameras arranged vertically or horizontally. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, in the case of FIG. 6 in the specification, there is a problem that the processing when the speed of the steel plate is changed is complicated. Further, in FIGS. 7 and 8, there are problems that the optical conditions are not the same because the angles of the cameras are different, and that it is difficult to align pixels.
[0014]
Further, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-204353 and the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-178867, since the optical axes of a plurality of cameras are not common and the emission angles are different, the two obtained images correspond to each other. In addition to the difference in the field of view of the pixels, there is a problem that the field of view is misaligned if there is a variation in the distance due to the flickering of the surface to be inspected or the thickness of the object. In particular, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353 is problematic because two cameras are required to perform a logical sum for the same field of view.
[0015]
From the viewpoint of quality assurance, it is an absolute requirement that these surface inspection devices have no undetected surface, and surface flaw inspection devices that can withstand conventional applications are widely applicable to surface-treated steel sheets as inspection targets. It was not realized.
[0016]
Further, the surface flaw inspection result is generally determined only as good or bad as the whole metal band, and the user cannot know a slight flaw. Even if information about the surface defects is notified to the user side, it can be said that there was no appropriate method other than the method described in the mill sheet or the like.
[0017]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and a pattern-like bald wrinkle having no remarkable unevenness such as surface cracking, curling, and turning-up has not been detected. It is an object of the present invention to provide a surface flaw marking device, a marking-attached metal strip, and a method of manufacturing the same that can be detected without any problem and inform the user of the information by simple means.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The above problems are solved by the following invention.
[0019]
According to a first aspect of the present invention, light from a linear diffused light source is transmitted through a polarizing plate to a surface to be inspected of a metal strip as a linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and the regular reflection direction of the surface to be inspected A light receiving unit that receives a component containing more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that transmits the specular reflection component more so as to extract a specular reflection component and a specular diffuse reflection component from the reflected light And, among the micro surface elements of the non-tempered portion arranged on the same optical axis as the light receiving portion,The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the temper portion is a predetermined angle.A plurality of light-receiving units composed of a light-receiving unit that receives a component containing more specular diffuse reflection components through a polarizer set to a polarization angle that transmits more specular diffuse reflection components from a minute surface element;
A wrinkle inspection means having a signal processing unit for determining the presence or absence of surface wrinkles on the surface to be inspected based on a combination of the specular reflection component of the extracted reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces,
Marking means for marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and extent of the wrinkles;
It is provided with the surface flaw marking device of the metal strip characterized by comprising.
  According to a second aspect of the present invention, light from a linear diffused light source is transmitted through a polarizing plate to a surface to be inspected of a metal band as a linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and the surface to be inspected is positive In order to extract the specular reflection component and the specular diffuse reflection component from the reflected light reflected in the reflection direction, a component containing a larger amount of specular reflection component is received through a polarizer set to a polarization angle that further transmits the specular reflection component. Among the microscopic surface elements of the non-tempered portion disposed on the same optical axis as the light receiving portion and the light receiving portion,The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the temper portion is a predetermined angle.A plurality of light-receiving units composed of a light-receiving unit that receives a component containing more specular diffuse reflection components through a polarizer set to a polarization angle that transmits more specular diffuse reflection components from a minute surface element;
A wrinkle inspection means having a signal processing unit for determining the presence or absence of surface wrinkles on the surface to be inspected based on a combination of the specular reflection component of the extracted reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces,
Tracking means for tracking the position of surface defects;
Marking means for marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and extent of the wrinkles;
It is provided with the surface flaw marking device of the metal strip characterized by comprising.
[0020]
1st and 2ndInventionEquipmentFirst, the light reflected from the surface of the metal strip at the light receiving part of the wrinkle inspection meansSpecular reflection component and Specular diffuse reflection component are extractedThe optical properties are analyzed from the results. Next, the signal processing unit of the wrinkle inspection means discriminates the normal portion and the abnormal portion, that is, the surface wrinkle, from the obtained optical properties on the surface of the metal strip. A portion determined to be a surface flaw is marked by a marking method by a predetermined method such as printing, marking, or punching.Furthermore, in the apparatus of the second invention,The marking position can be determined by tracking the position of the surface defect or the vicinity thereof by tracking means or the like.
[0021]
Next, the form of optical reflection on the steel sheet surface to be inspected by the surface flaw inspection apparatus of the present invention will be described in relation to the micro uneven shape on the steel sheet surface. In general, the micro unevenness on the surface of the steel sheet is tempered (tempered), so that originally high undulations are strongly rolled by the roll and the flatness is improved, and other points are not affected by the temper rolling roll. The shape remains intact.
[0022]
For example, in the case of an alloyed galvanized steel sheet, the underlying cold-rolled steel sheet 1 is hot-dip galvanized as shown in FIG. 12 (a) and then passes through an alloying furnace. During this time, the iron element of the underlying steel sheet diffuses into the zinc of the plating layer, and usually forms an alloy crystal 3 such as a columnar shape as shown in FIG. When this steel plate is then temper-rolled as shown in FIG. 12 (b), the particularly protruding portion of the columnar crystal 3 is flattened as shown in FIG. 12 (d) (tempered portion 6), and the others. This portion (non-tempered portion 7) remains the original columnar crystal shape.
[0023]
FIG. 13 shows a model of what kind of optical reflection occurs on the steel plate surface. The light 8 incident on the portion (tempered portion 6) crushed by temper rolling is specularly reflected in the steel sheet regular reflection direction. On the other hand, the light incident on the portion (non-tempered portion 7) that remains the original columnar crystal structure without being crushed by temper rolling is specularly reflected by each micro-surface element on the columnar crystal surface when viewed microscopically. However, the direction of reflection does not necessarily coincide with the regular reflection direction of the steel sheet.
[0024]
Accordingly, the angle distributions of the reflected light of the tempered portion and the non-tempered portion are as shown in FIGS. 14A and 14B, respectively, when viewed macroscopically. That is, (a) tempered portion 6 has specular reflection 9 having a sharp distribution in the regular reflection direction of the steel sheet, and (b) non-tempered portion 7 has a spread corresponding to the angular distribution of the minute surface elements on the columnar crystal surface. The reflection 10 is held. Hereinafter, the former is called specular reflection, and the latter is called specular diffuse reflection. As shown in FIG. 14C, the actually observed angular distribution of reflection is obtained by adding the angular distributions of specular reflection and specular diffuse reflection in accordance with the area ratios of the tempered portion and the non-tempered portion.
[0025]
The above description has been made by taking the galvannealed steel plate as an example, but it is also generally applicable to other steel plates in which a flat portion is generated by temper rolling.
[0026]
Next, the optical reflection characteristics of the eyelids called pattern-like beards that do not have significant unevenness, which are detection targets of the present invention, will be described. For example, as shown in FIG. 15, the bulge 11 seen in the alloyed hot-dip galvanized steel sheet 4 has the bulge 11 on the cold-rolled steel sheet 1 before plating, and the plating layer 2 is placed thereon. Furthermore, alloying by diffusion of the underlying iron has progressed.
[0027]
In general, for example, there is a difference in plating thickness or a degree of alloying in the shaving portion compared to the base material. As a result, for example, in the case where the plating thickness is thick and convex with respect to the base material, temper rolling is applied, so that the area of the temper portion becomes larger than that of the non-temper portion. On the other hand, when the beveled portion is concave as compared with the base material, the beveled portion is not subjected to the temper rolling roll, and the non-tempered portion occupies the majority. In addition, when the alloying is shallow, the angle distribution of the micro surface elements is strong in the direction of the steel plate direction, and the diffusibility is small.
[0028]
A description will be given of how the pattern-like lashes look due to the difference in surface properties between the ledge and the base material. Based on the deformation model of the plating surface in the temper rolling described above, the difference between the shaving portion and the base material portion is classified into the following three types as shown in FIG.
[0029]
(A): The area ratio of the tempered portion in the shaving portion (solid line) and the angular distribution of the micro surface elements in the non-tempered portion are different from those of the base material portion (broken line). Here, the temper portion corresponds to the normal angle ξ = 0, and shows a peak in the figure. This peak height (area ratio) is different between the shaving portion and the base material portion. Further, the non-tempered portion corresponds to the other portion (slope), and in the figure, the distribution of the area ratios of the beveled portion and the base material portion are different. This slope portion reflects the angular distribution of the small surface elements of the non-tempered portion.
[0030]
(B): The area ratio of the tempered portion is different between the beveled portion and the base material portion, but the angular distribution of the minute surface elements of the non-tempered portion does not change. In the figure, the peak height is different between the bald portion and the base material portion, but the slope shapes are the same.
[0031]
(C): Although the angular distribution of the minute surface elements in the non-tempered portion is different between the bald portion and the base material portion, the area ratio of the tempered portion is not changed. In the figure, the peak height is the same in the beveled portion and the base metal portion, but the shape of the slope is different.
[0032]
Such a difference in the area ratio of the temper portion and the angular distribution of the minute surface elements is observed as a difference in the angular distribution of the reflected light amount as shown in FIG.
[0033]
When there is a difference in the area ratio of the temper portion (in the case of a and b above), as shown in FIGS. 16A and 16B, the angle distribution of the reflected light amount is similar to that of the bald portion 11a and the base material portion 12a. become. The difference is observed from the direction in which the angular distribution peaks, that is, from the regular reflection direction. When the area ratio of the tempered portion of the shaving portion is larger than that of the base material portion (corresponding to FIGS. 16a, b, 17a, and b), the bulge looks bright from the specular reflection direction. When it is smaller than the base material portion, it is observed dark from the regular reflection direction.
[0034]
When there is no difference in the area ratio of the temper portion (in the case of (c) above), it is not possible to see the baldness by observation from the steel sheet regular reflection direction. Nevertheless, when there is a difference in the diffusivity of the specular diffuse reflection component, wrinkles are observed from the diffusion direction deviating from the peak of the angular distribution as shown in FIG. For example, when the diffusivity of the specular diffuse reflection component is small, generally the beard is observed brightly from the diffusion direction relatively close to regular reflection, and the brightness decreases as the distance from the regular reflection direction increases. The difference in the base material part disappears and the observation becomes impossible at the front and rear angles. If you move further away from the specular reflection, the baldness will be observed darkly.
[0035]
In order to discriminate and detect such a pattern-like hairbrush from the base material part, it is necessary to consider what angle the reflected light from the minute surface element is extracted in FIG. For example, as in the example of FIGS. 16A and 16B, detecting the difference between the bald part and the base material part in the regular reflection direction means that the angular distribution of the micro surface elements shown in FIG. Therefore, ξ = 0 is extracted, and the difference between the beveled portion and the base material portion is detected.
[0036]
Here, when mathematically expressing that ξ = 0 is extracted, each of the functions S (ξ) in FIG. 17 represents an extraction characteristic represented by the delta function δ (ξ) shown in FIG. This corresponds to integration by multiplying by a function (hereinafter referred to as a weight function). Also, for example, measuring at a position of 40 degrees shifted by 20 degrees from regular reflection at an incident angle of 60 detects reflections from a surface (small surface element) whose normal angle ξ is shifted by 10 degrees. . This corresponds to using a weighting function δ (ξ + 10) as shown in FIG. The relationship between the reflection angle and the normal angle ξ of the small surface element is calculated from FIG.
[0037]
In view of this, it can be understood that what angle the reflected light from the minute surface element is extracted corresponds to what weight function is designed. The weight function is not necessarily a delta function and may have a certain width.
[0038]
From this point of view, considering a weight function for discriminating and detecting a bald ridge having an area ratio distribution as shown in FIGS. 17A, 17B, and 17C from a base material portion. The δ function δ (ξ) shown in FIG. 19 is an example. However, since the cameras are installed at different light receiving angles, the field sizes of the two optical systems cannot be made the same. Also, once a camera is installed to measure diffusely reflected light, it is not easy to change the weight function because it is necessary to change the installation position of the camera.
[0039]
For the former problem, measurement on the same optical axis is required. Therefore, it is desirable to capture both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component by measurement from the regular reflection direction of the steel sheet, instead of capturing diffuse reflection light. For the latter, it is desirable that the weight function can be set with a certain degree of freedom with respect to the change of the installation position of the camera.
[0040]
For this purpose, in the present invention, a linear light source having diffusion characteristics is used as a light source instead of a parallel light source such as a laser. Further, the specular reflection component and the specular diffuse reflection component are separated and extracted by using polarized light from the regular reflection direction of the steel sheet.
[0041]
In order to explain the action and effect of this linear diffused light source, as shown in FIG. 20, first, the linear diffused light source 14 is arranged in parallel to the steel plate 4 and is in a plane perpendicular to the light source, and the incident angle. Let us consider the reflection characteristics when one point on the steel plate 4 is observed from a direction (hereinafter referred to as a steel plate regular reflection direction) that coincides with the emission angle.
[0042]
Now, as shown in FIG. 20A, in the case of light emitted from the central portion of the linear light source 14, the light incident on the temper portion is specularly reflected and captured entirely in the regular reflection direction of the steel plate. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion is reflected in a specularly diffuse manner, and only the portion reflected by the minute surface element that happens to be in the same direction as the normal direction of the steel plate is captured. Since such micro-surface elements are very few stochastically, specular reflection from the temper portion is dominant in the reflected light captured in the regular reflection direction of the steel sheet.
[0043]
On the other hand, as shown in FIG. 20 (b), in the case of light emitted from other than the central portion of the linear light source, the light incident on the temper portion is specularly reflected and is different from the steel plate regular reflection direction. It cannot be detected in the direction of regular reflection of the steel sheet. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion is reflected in a specular diffusion manner, and the portion reflected in the regular reflection direction of the steel sheet is captured. Therefore, all the reflected light captured in the regular reflection direction of the steel sheet becomes specular diffuse reflected light reflected by the non-tempered portion.
[0044]
Combining the above two cases, the light radiated from the entire linear light source is captured by the observation from the regular reflection direction of the steel sheet, and the specular reflection light from the tempered part and the specular diffuse reflection light from the non-tempered part. Become sum.
[0045]
Next, how the polarization characteristics change when the surface to be inspected is observed from the regular reflection direction using the linear light source will be described.
[0046]
In general, in the reflection on a mirror-like metal surface, the polarization characteristic is preserved by reflection for light whose direction of the electric field is parallel to the incident surface (p-polarized light) or light perpendicular to the incident surface (s-polarized light). The light is output as polarized light or s-polarized light. In addition, arbitrary linearly polarized light having a p-polarized component and an s-polarized component at the same time is emitted as elliptically polarized light according to the reflectance ratio and phase difference of p- and s-polarized light.
[0047]
Hereinafter, the case where light is irradiated to a galvannealed steel plate from a linear diffused light source is considered. As shown in FIG. 21A, the light emitted from the central portion of the linear light source 14 is specularly reflected by the temper portion 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, and p-polarized light is emitted as p-polarized light.
[0048]
On the other hand, as shown in FIG. 21B, the light emitted from a portion other than the central portion of the linear light source is specularly reflected by the tilted micro surface element of the crystal surface of the non-tempered portion and observed in the regular reflection direction of the steel plate. There is something to be done. At this time, even if p-polarized light parallel to the incident surface of the steel sheet is incident, the tilted minute surface element that is actually reflected is not parallel to the incident surface. It becomes the linearly polarized light. As a result, this incident light is emitted as elliptically polarized light from the minute surface element. The same applies when s-polarized light is incident instead of p-polarized light.
[0049]
Further, regarding linearly polarized light having an arbitrary polarization angle having both p and s polarization components, the polarization angle is inclined with respect to a minute surface element inclined for the same reason as described above, with respect to the incident surface. Therefore, the shape of the elliptically polarized light emitted in the regular reflection direction of the steel sheet is different from the light that is incident from the center of the linear light source and is specularly reflected by the temper portion.
[0050]
Hereinafter, a case where linearly polarized light having both p and s components is incident will be described in more detail.
[0051]
First, as shown in FIG. 22, the light 8 from the linear diffused light source 14 is linearly polarized by the polarizing plate 15 having the azimuth angle α, and then incident on the steel plate 4 placed horizontally, and the specularly reflected light is converted into light. Consider receiving light with the detector 16.
[0052]
As described above, with respect to the light 8 emitted from the point C on the light source, the component that is specularly reflected by the temper portion and the specular diffusion from the minute surface element that happens to have a normal normal to the vertical direction in the non-temper portion. The reflected component contributes to the light reflected from the point O on the steel plate (and consequently the surrounding region 13) toward the photodetector 16.
[0053]
On the other hand, as shown in FIG. 23, for the light 8 from the point A shifted from the point O by the angle φ, the specular reflection component is reflected in a direction different from that of the photodetector 16, so the normal angle Only the specular diffuse reflection component due to the minute surface element of ξ (the angle of the normal to the vertical direction is ξ) contributes. Here, the relationship between φ and ξ is given by the following equation based on simple geometric considerations.
cos ξ = 2cos θ ・ cos2(φ / 2) / [sin2φ + 4 ・ {cos2θ ・ cosFour(φ / 2) + sin2θ ・ sinFour(φ / 2)}]1/2    (1)
However, (theta) is an incident angle to a steel plate.
[0054]
Next, the polarization state of the light reflected in this way will be considered. In FIG. 22, the polarization state after the light 8 emitted from the point C passes through the polarizing plate 15 with the azimuth angle α and is specularly reflected at the point O uses a Jones matrix generally used in polarization optics.
E c =TE in        (2)
It is expressed. However,E inIs the linear polarization vector (column vector) with azimuth α,TRepresents the reflection characteristic matrix of the steel sheet. Each component is as follows.
E in= Ept(cosα, sin α)T= Rs (Tmn); T11= Tan Ψ ・ exp (j Δ), Ttwenty two= 1, T12= Ttwenty one= 0
[0055]
here,t() Is a column vector, tan Ψ is an amplitude reflectance ratio of p · s polarized light, Δ is a phase difference caused by the reflectance of p · s polarized light, rsRepresents the s-polarized reflectance. These matrix expressions are as shown in Equation 1.
[Expression 1]
Figure 0003687441
[0056]
Similarly, in FIG. 23, the polarization state of the light 8 emitted from the point A and reflected in the direction of the photodetector 16 by the micro-surface element having the normal angle ξ is that the incident surface is the polarizing plate 15 and the analyzer. If it is orthogonal to 17,
E A  =R(ξ) ・TR(-ξ) ・E in      (3)
However,RIs a two-dimensional rotation matrix of angle ξ and its component RmnIs as follows.
R11= Rtwenty two= cos ξ, R12= -Rtwenty one= -sin ξ
[0057]
In addition,R The matrix representation of (ξ) is as follows:
[0058]
[Expression 2]
Figure 0003687441
[0059]
Equation (2) is a special case where ξ = 0 in Equation (3), and both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component can be considered uniformly using (Equation 3).
[0060]
FIG. 24 shows the elliptical polarization state of the reflected light from the micro-surface element having the normal angle ξ by calculating Equation (3). Here, the azimuth angle α of incident polarized light is 45 degrees, the incident angle θ is 60 degrees, and the reflection characteristics of the steel sheet are Ψ = 28 ° and Δ = 120 °. From the figure, it can be seen that the ellipse inclines as the value of ξ changes with respect to the ellipse in the case of ξ = 0, that is, specular reflection. Therefore, for example, by inserting an analyzer in front of the photodetector and setting the detection angle, it is possible to select which normal angle to extract more reflected light from the micro-surface element.
[0061]
In order to quantify this, the polarization state after inserting the analyzer having the detection angle β into the reflected light in the polarization state represented by the equation (3)E DAsk for
Figure 0003687441
It becomes. However,A= (Amn) Is a matrix representing the analyzer, and A11= 1, other success
The minute is zero. In addition,AThe matrix representation of is
[0062]
[Equation 3]
Figure 0003687441
[0063]
It is. When the light intensity L of the reflected light from the minute surface element having the normal angle ξ detected by the photodetector 16 (FIG. 23) is calculated from the equation (4), the area ratio of the minute surface element is defined as S (ξ). ,
Figure 0003687441
It becomes. Here, as described above, I (ξ, β) is a weighting function representing how much the reflected light from the minute surface element having the normal angle ξ can be extracted, and depends on the polarization characteristics of the optical system and the subject. . And the steel sheet reflectivity rs 2, Incident light intensity Ep2The product of the area ratio S (ξ) is the detected light intensity. R When considering an object with a uniform surface material, such as a surface-treated steel plates 2The value of is considered constant. Also, Ep2If the amount of incident light is uniform regardless of the position of the light source, it may be a constant value. Therefore, in order to obtain the light intensity detected by the photodetector, the area ratio S (ξ) and the extraction characteristics I (ξ, β) of the minute surface element having the normal angle ξ may be considered.
[0064]
First, the extraction characteristic I (ξ, β) will be considered. Normal angle ξ0Analysis angle β that makes the largest contribution from small surface elements0The candidate is given by solving the following equation for β:
[∂I (ξ, β) / ∂ξ] ξ=ξ0  = 0 (6)
[0065]
The usual mathematical expression of this equation is shown in Equation 4.
[0066]
[Expression 4]
Figure 0003687441
[0067]
According to the above equation (6), when ξ = 0, that is, the detection angle that maximizes the contribution of the specular reflection component, β is approximately −45 degrees. Here, however, the reflection characteristics of the steel sheet were set to Ψ = 28 °, Δ = 120 °, and the azimuth angle α of the polarizer = 45 °. FIG. 25 shows the relationship between the angle ξ formed by the normal of the small surface element with respect to the vertical direction and the extraction function, that is, the weighting function I (ξ, −45) when the detection angle β is −45 degrees. However, the maximum value is normalized to 1 for ease of viewing.
[0068]
From FIG. 25, it can be seen that ξ = 0, that is, the specular reflection component is the most dominant (easy to be extracted), and conversely, the specular diffuse reflection light from the minute surface element around the normal angle ξ = ± 35 degrees is the least extracted. Understand. Conversely, when the detection angle β that best extracts the reflected light of ξ = ± 35 degrees is obtained from the equations (5) and (6), it becomes approximately β = 45 degrees. FIG. 26 shows the relationship between the normal angle ξ and the extraction characteristic I (ξ, 45) with respect to the detection angle β = 45 degrees. Here, the reason why the curve of β = 45 degrees is not bilaterally symmetrical is that the incident plane (the plane stretched by the incident light and the reflected light with respect to the minute surface element) is considered as a reference. This is because the azimuth angle α is small (approaching p-polarized light) and the p-polarized light reflectance of the steel sheet is smaller than the s-polarized light reflectance. Further, β = 90 °, which is an intermediate characteristic between β = −45 ° and 45 °, is also shown in FIG.
[0069]
As shown in the equation (5), the reflected light intensity L from the small surface element having the normal angle ξ is given by the product of the extraction characteristic (weight function) I (ξ, β) and the area ratio S (ξ). Therefore, the light intensity finally received by the photodetector 16 is obtained by integrating S (ξ) · I (ξ, β) with respect to ξ. For example, when reflected light from a steel plate having reflection characteristics as shown in FIG. 27 is received through an analyzer having a detection angle β of −45 degrees, the area ratio S (ξ) shown in FIG. The amount of light received is obtained by integrating the extraction characteristics I (ξ, β) with such weights.
[0070]
Let us consider a case where there is a pattern-like ridge having characteristics as shown in FIG. The area ratio S (ξ) in that case is as shown in FIGS. 17 (a), 17 (b), and 17 (c), respectively.
[0071]
First, let us consider a case where only the specular reflection component is different as shown in FIGS. 16B and 17B. The light intensity when such an eyelid is received through an analyzer having an analysis angle β = −45 degrees is integrated by applying the weight function I (ξ, β) shown in FIG. Since it corresponds to the object, it is possible to detect the difference in the amount of reflected light between the base material portion and the shaving portion. In addition, as shown in FIG. 17 (b), the specular diffuse reflection component is not different for the detection angle β = 45 degrees, and there is a difference only in the vicinity of ξ = 0 °, and therefore, it is shown in FIG. Considering that the weight function I (ξ, β) of β = 45 ° is a low value in the vicinity of ξ = 0 °, the product is a low value in the entire region of ξ, and the difference is canceled by the integration. . Therefore, the difference between the base material portion and the shaving portion cannot be detected.
[0072]
Further, when there is a difference only in the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 16C and 17C, it cannot be detected by passing through an analyzer of −45 degrees. In this case, it can be detected by passing a 45 degree analyzer showing a high value of the weighting function I (ξ, β) away from ξ = 0 °.
[0073]
By the way, the normal angle ξ at which the difference in specular diffuse reflection component between the base material portion and the shaving portion disappears was around ξ = ± 20 degrees in FIG. 17C, but if the normal angle ξ If there is a wrinkle that happens to be around ± 30 degrees, it will not be detected through a 45 degree analyzer. In that case, another analyzer having an analysis angle (for example, β = 90 °) that has another extraction characteristic may be prepared separately and received by the third photodetector.
[0074]
In general, the reflection characteristics of the base material portion and the shaving portion on the surface of the steel plate are almost any one of FIGS. 10A, 10B, and 10C, so that any two optical conditions (this example) In most cases, detection is possible by using the detection angle. However, in the special case as described above, in order to eliminate an oversight, analyzers having three different detection angles are used to extract and receive reflected light from minute surface elements having three corresponding normal angles. It is desirable to do so.
[0075]
When there is a difference in both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 16A and 17A, basically only the reflected light passing through one analyzer is the mother. The difference between the material part and the shaving part can be detected.
[0076]
In the present invention, an incident polarizing plate is arranged on the entire surface of the linear diffused light source, and the azimuth angle of the polarized light is an angle including both p-polarized light and s-polarized light. Of the regular reflection light, a camera that takes a picture through a polarizer having a polarization angle that further transmits a specular reflection component and a camera that takes a picture through a polarizer having a polarization angle that further transmits a specular diffuse reflection component are used.
[0077]
With such an optical system, measurement is performed on a common optical axis from the regular reflection direction, so two signals corresponding to specular reflection and specular diffuse reflection can be obtained without being affected by fluctuations in the steel plate distance or speed changes. It is possible to obtain a surface wrinkle inspection apparatus that can detect a pattern-like bald wrinkle having no remarkable unevenness without causing undetected. The angle at which the specular diffuse reflection component is detected can be easily changed by setting the detection angle.
[0078]
In addition, by measuring the intensity or ratio of the specular reflection and the specular diffuse reflection in this way, it is possible to detect a change in the surface property that affects the specular reflection or the specular diffuse reflection other than the pattern-like shavings. For example, surface finishing of metal bands such as dull finishing and hairline finishing can be detected in principle if there is a change in the distribution of minute reflecting surfaces, and application to inspection of these surface properties can also be expected. .
[0079]
Needless to say, known methods and means may be used in combination with the apparatus of the present invention for detecting and determining surface defects. Details will be described later.
[0080]
In this manner, the position of the surface to be inspected determined to have surface defects is tracked by the tracking unit. Tracking can be performed by calculating the time at which the position of the surface defect reaches the marking means from the conveyance speed of the metal strip. The marking means performs marking on the surface of the metal strip based on a marking instruction from the tracking means.
[0081]
Marking can be performed by various methods depending on the purpose and application. This can be any marking method that is easy to detect in the next step, for example, printing with ink or paint, marking with a stamping machine, punching with a punching machine, modification of surface roughness with a grinder, or metal band. When is a ferromagnetic material, it is performed by a predetermined method such as magnetic marking.
[0082]
Further, the marking position may be matched with the position of the surface defect, but the position may be matched only in the longitudinal direction without matching in the width direction. For example, when automatically loading a press line or the like as a material, it may be easier to detect the marking if the marking position is rather fixed in the width direction.
[0083]
According to a third aspect of the present invention, the light from the linear diffused light source is transmitted as a linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light to the surface to be inspected of the metal strip, and the specular reflection direction of the surface to be inspected. A light receiving unit for receiving a component including more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that further transmits the specular reflection component from the reflected light, and disposed on the same optical axis as the light receiving unit Of the non-tempered micro surface elements,The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the temper portion is a predetermined angle.Extraction of specular reflection component and specular diffuse reflection component by light receiving unit that receives component containing more specular diffuse reflection component through polarizer set to polarization angle that transmits more specular diffuse reflection component from minute surface element And an inspection step of determining the presence or absence of surface defects on the surface to be inspected based on a combination of the specular reflection component of the extracted reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces,
And a marking step of marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and degree of the wrinkles.
According to a fourth aspect of the present invention, the light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal strip as a linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and the specular reflection direction of the surface to be inspected. A light receiving unit for receiving a component including more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that further transmits the specular reflection component from the reflected light, and disposed on the same optical axis as the light receiving unit Of the non-tempered micro surface elements,The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the temper portion is a predetermined angle.Extraction of specular reflection component and specular diffuse reflection component by light receiving unit that receives component containing more specular diffuse reflection component through polarizer set to polarization angle that transmits more specular diffuse reflection component from minute surface element And an inspection step of determining the presence or absence of surface defects on the surface to be inspected based on a combination of the specular reflection component of the extracted reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces,
A tracking process for tracking the position of surface defects;
And a marking step of marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and degree of the wrinkles.
  The fifth invention is characterized in that, in the marking step, the marking indicating the information about the type and degree of the surface defect is applied to the position of the surface defect. It is.
  The sixth invention is characterized in that in the marking step, marking indicating information on the type and degree of surface defects is applied at a fixed position with respect to the width direction of the metal strip. It is a manufacturing method of the metal band with a marking of any one item.
[0084]
3rd to 6thAccording to the present invention, the surface of the metal strip is marked at the location determined to have surface flaws by the surface flaw determination method described above. Since the marking indicating the presence of surface flaws is applied in this way, it is possible to remove the surface flaw portion in the subsequent process or at the customer, and it is possible to prevent the surface flaws from being mixed. Also, with this manufacturing method, after the metal strip is manufactured, work such as coil division for removing the surface flaw portion can be greatly simplified or omitted, so that the production efficiency is improved.
[0085]
According to a seventh aspect of the present invention, the light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal band as a linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and the regular reflection direction of the surface to be inspected A light receiving unit for receiving a component including more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that further transmits the specular reflection component from the reflected light, and disposed on the same optical axis as the light receiving unit Of the non-tempered micro surface elements,The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the temper portion is a predetermined angle.Extraction of specular reflection component and specular diffuse reflection component by light receiving unit that receives component containing more specular diffuse reflection component through polarizer set to polarization angle that transmits more specular diffuse reflection component from minute surface element And determining the presence or absence of surface flaws on the surface to be inspected based on the combination of the specular reflection component of the reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces;
A step of marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and degree of the wrinkles;
Winding the metal band with this marking into a coil;
Rewinding the coil to detect the marking and designating a predetermined range of the metal strip based on the information indicated by the marking;
And a step of performing a predetermined process on the remaining part of the metal band that avoids or removes the specified range.
[0086]
This invention is the first3After marking the surface of the metal strip in the same manner as in the invention, the metal strip is wound into a coil. The wound coil is transported to a factory or the like to form a thin plate. At the time of molding, the coil is rewound in advance, and the marking is detected visually or by a simple detector. When the marking is detected, a defective portion including a flaw in the metal band is avoided or removed from the information indicated by the marking.
[0087]
Here, the range of the defective part is, for example, when the marking is made in accordance with the position of the heel, and when the marking has information such as the kind and degree of the heel. It is determined based on the type and degree of wrinkles that become defective in the molding process. Further, avoiding or removing a predetermined range of the metal band means cutting and removing a defective portion of the metal band, or adjusting the feed amount of the metal band to the processing step (feed). In other words, the supply of the metal band to the processing step is controlled so that the defective portion is not processed, such as passing the defective portion.
[0092]
In an eighth aspect of the invention, the light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal strip as a linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and the specular reflection of the surface to be inspected. Receives a component that contains more specular reflection components through a polarizer that is set to a polarization angle that allows the specular reflection component to be transmitted more so that the specular reflection component and the specular diffuse reflection component are extracted from the reflected light in the direction. Of the non-tempered micro-area element disposed on the same optical axis as the light receiving portion,The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the temper portion is a predetermined angle.Surface flaw inspection having a plurality of light receiving portions including a light receiving portion that receives a component containing more specular diffuse reflection components through a polarizer set to a polarization angle that transmits more specular diffuse reflection components from a minute surface element A comprehensive evaluation of the inspection results on the surface of the metal strip and the surface of the metal strip, including the means, in addition to the type and degree of the surface of the metal strip, the size / shape of the strip and dirt, or the irradiation light A marking device for marking the surface of a metal band according to claim 1 or 2, further comprising marking information creating means for creating marking information relating to surface inspection results or various surface properties based on the reflectance of the metal strip. is there.
[0093]
This invention is the firstOr 2In addition to the surface wrinkle inspection means having the light receiving portion and the signal processing portion in the invention of the present invention, the surface shape abnormality such as wrinkles and dirt is detected by detecting the size and shape of wrinkles and dirt or the reflectance of irradiated light. In combination with the normal surface inspection means to inspect, the type and degree of surface defects and other abnormal parts are classified. Thereby, it is possible to comprehensively determine various surface property abnormalities including abnormalities of specular diffuse reflection and to mark information related to the abnormal parts.
[0094]
According to a ninth aspect of the invention, the light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal strip as a linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and is regularly reflected by the surface to be inspected. A light receiving unit that receives a component including more specular reflection components from a reflected light reflected in a direction through a polarizer set to a polarization angle that further transmits the specular reflection component, and is disposed on the same optical axis as the light receiving unit. Of the small surface elements of the non-tempered part,The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the temper portion is a predetermined angle.Extraction of specular reflection component and specular diffuse reflection component by light receiving unit that receives component containing more specular diffuse reflection component through polarizer set to polarization angle that transmits more specular diffuse reflection component from minute surface element And inspection results by a plurality of surface flaw inspection methods, including a surface flaw inspection method for inspecting the surface to be inspected based on a combination of the specular reflection component of the extracted reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces In addition to the type and degree of wrinkles on the surface of the metal band, marking information on surface inspection results or various surface properties based on the size and shape of wrinkles and dirt, reflectance of irradiated light, etc. The manufacturing method of the metal band with a marking of any one of Claims 3 thru | or 6 provided with the marking information preparation process to perform.
[0095]
This invention is the first3 to 6In addition to the method for inspecting surface defects in the invention, the type and degree of surface defects are classified by combining ordinary surface inspection methods. Here, the normal surface wrinkle inspection method is, for example, a surface inspection method for inspecting abnormalities in surface properties such as wrinkles and dirt by detecting the size / shape of the wrinkles or the reflectance of irradiated light. In this way, comprehensive determination is made for various surface property abnormalities including abnormalities of specular diffuse reflection, and information on those abnormal parts is marked.
[0100]
According to the above invention, since the marking indicating the information is provided on the surface of the metal strip for various surface defects including abnormalities of specular diffuse reflection or surface texture abnormalities, the surface defects are displayed in the post-process or the customer. It is possible to know the type and degree of the image, and it is possible to cope with various uses and purposes of use.
[0101]
In addition, by marking the surface of the metal band in this way, the metal band can be wound up without cutting and removing portions such as surface flaws, thereby preventing an increase in the number of coils by cutting and removing. can do. Thus, since the number of coils does not increase, an increase in winding time is prevented in handling the coils. Furthermore, handling, rewinding, and processing of the coil do not increase the number of processed coils, so that handling is reduced.
[0102]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of the present invention. The surface flaw detection device 41 extracts reflected light from the surface to be inspected of the metal strip 4 under two or more different optical conditions, and the signal processing unit 30 determines the surface of the surface to be inspected based on the combination of these reflection components. Determine the presence of wrinkles.
[0103]
The tracking unit 43 calculates the time when the position of the surface defect reaches the marking unit. This is based on the time required to reach the marking means 44 by converting the position of the surface defect into the plate length by the plate length calculation means 47 based on the rotation speed measured by the tachometer 46 attached to the transport roll 45. Obtained by conversion. When the time comes, the tracking unit 43 sends a signal for instructing the marking unit 44 to perform marking. The marking means 44 performs marking indicating the position such as printing or punching on the surface of the metal band.
[0104]
An example of a marked metal band is shown in FIG. In this example, the position of the marking 49 is made to coincide with the position of the surface flaw 11 in the longitudinal direction, and is set to a constant position from the edge in the width direction. As a result, when used in a press line or the like, the marking 49 can be detected at a certain position from the edge regardless of the position of the surface flaw 11, and it is possible to take measures such as rejecting a part of the surface flaw 11. This makes it possible to prevent the production of defective products.
[0105]
An example of the surface flaw detection device 41 is shown in FIGS. A transparent light guide rod partially coated with a diffuse reflection paint is used as the linear diffuse light source 22, and light from a metal halide light source is incident from both ends thereof. Light diffusely emitted from the light guide rod of the light source 22 is transmitted through the cylindrical lens 25 and the 45 ° -polarized polarizing plate 26, and then condensed and incident on the entire width of the steel plate 21 at an incident angle of 60 °. To do. The reflected light 27 is further reflected by the mirror 28 arranged in the regular reflection direction of the steel sheet, and enters the camera units 29a to 29d constituting the light receiving unit.
[0106]
These camera units 29a to 29d are arranged in the plate width direction as shown in FIG. By using the mirror 28 in this way, the apparatus can be made compact. Further, when the mirror 28 is installed at an appropriate distance from the steel plate 21, a region deviating from the field of view of all cameras (outside the field of view of all cameras) is generated on the mirror 28 as shown in FIG. it can. By dividing the mirror in this way, the production cost can be kept low.
[0107]
As shown in FIG. 6, the camera units 29 a to 29 d of the light receiving unit include three linear array cameras 32 a to 32 c having analyzers 33 a to 33 c having an analysis angle of −45 °, 45 °, and 90 ° in front of the lens. The optical axis is kept parallel. The signal processing unit 30 corrects the visual field shift of the three cameras. When the optical axes are kept parallel in this way, the pixels of the three cameras 32a to 32c correspond one-to-one with the same visual field size. Further, as compared with the case where one reflected light is divided using a beam splitter, there is no loss of light amount, and efficient measurement is possible.
[0108]
The light receiving range A of each of the light receiving cameras 32a to 32c in each camera unit 29a to 29d corresponds to the corresponding light receiving camera 32a to 32c in the other camera units 29a to 29d adjacent to both sides as shown in FIG. Are arranged so as to partially overlap the light receiving range A. In other words, the reflected light from an arbitrary position in the width direction on the steel plate 21 is received by three types of light receiving cameras 32a to 32c in at least one camera unit 29a to 29d, respectively.
Here, in the light receiving unit, a two-dimensional CCD camera can be used instead of the linear array camera. Further, in the light projecting unit, a fluorescent lamp can be used as the linear diffused light source 22. A fiber light source in which the exit ends of the bundle fiber are aligned on a straight line can also be used. This is because the light emitted from each fiber has a sufficient divergence angle corresponding to the N / A of the fiber, and the fiber light source in which the light is aligned substantially becomes a diffuse light source.
[0109]
Here, the arrangement of the plurality of cameras will be described in detail with reference to FIG. Each camera unit 29a to 29d has a plurality of units arranged at regular intervals. One camera unit 29a to 29d is composed of three cameras 32a to 32c that receive light under different conditions (-45, 45, 90 degree polarized light). Each camera is placed in parallel with a certain interval. Therefore, each field of view is also shifted by the same distance as the camera interval.
[0110]
The order of cameras in each camera unit is the same. For example, 45 degrees, 90 degrees, and -45 degrees from the left. The measurement range (effective region) is, for example, a range where the optical conditions are observed under three conditions, and a region where only one condition or only two conditions are observed (regions at both ends) is invalid and is not used. . The camera interval and the unit interval are determined as dimensions such that the maximum width of the steel sheet falls within the measurement range (effective area).
[0111]
The three cameras in each unit are not adjusted to make the same field of view, and after determining a wrinkle candidate area with each camera, each camera takes correspondence in units of the wrinkle candidate area. As described above, since the fields of view of the respective cameras are shifted, there are cases where three cameras that fit a certain eyelid candidate region in the field of view are not aligned (the optical conditions are not equal for three conditions). In that case, the optical conditions are adjusted to three conditions using the result of the camera of the adjacent unit. This idea is not limited to the case of receiving three polarized lights, but can be applied to the case where the entire width of the inspection object is divided into a plurality of fields of view and observed under two or more arbitrary conditions.
[0112]
When the plurality of light receiving units and the signal processing unit are collectively referred to as wrinkle inspection means, the surface wrinkle marking device shown in FIG. 1 is as shown in FIG. The eyelid inspection means 40 includes light receiving units 32 a to 32 c (corresponding to the cameras in FIGS. 5 and 6) and a signal processing unit 30. Based on the intensity of the reflected light extracted under different optical conditions, the signal processing unit 30 detects the aforementioned diffuse specular reflection component by signal processing and determines the presence or absence of an abnormal part. Thereafter, as in FIG. 1, the position of the surface defect is calculated by the tracking means 43 and the plate length calculation means 47, and marking is performed at the position of the abnormal portion by the marking means 44.
[0113]
An example of the signal processing portion is shown in a block diagram in FIG. The light intensity signals a to c from the light receiving cameras 32a to 32c are input to the average value thinning units 34a to 34c, and the average value is calculated. Next, a pulse signal that is input as the object to be inspected moves a predetermined distance in the longitudinal direction is output as a signal for one line in the width direction. This thinning process makes the resolution in the longitudinal direction constant. Further, if the average value calculation frequency is set so that the moving distance in the longitudinal direction of the object to be inspected does not become larger than the visual field of the light receiving cameras 32a to 32c, oversight can be eliminated.
[0114]
Next, the preprocessing units 35a to 35c correct luminance unevenness for the signal. Here, the luminance unevenness includes those caused by the optical system, those caused by the reflectance of the object to be inspected, and the like. Further, the pre-processing units 35a to 35c detect the position of the edge of the metal band, and perform processing to prevent a sudden signal change at the edge portion from being erroneously recognized as a wrinkle.
[0115]
The preprocessed signal is input to the binarization processing units 36a to 36c, and a wrinkle candidate point is extracted by comparison with a preset threshold value. The extracted wrinkle candidate points are input to the feature amount calculation units 37a to 37c, and signal processing for wrinkle determination is performed. Here, when the wrinkle candidate points are continuous, for example, a position feature amount such as a start address and an end address, its peak value, and other density feature amounts are calculated as one wrinkle candidate region.
[0116]
These calculated feature quantities are input to the specular wrinkle determining unit 38a or the specular diffusive wrinkle determining unit 38b depending on the optical conditions (the detection angle β) of the original signals a to c. The output of the feature amount calculation unit 37a is that the optical condition of the original signal a is -45 degree detection (β = -45 °). Therefore, in this case, the difference is input to the specular wrinkle determination unit 38a and the difference in the amount of reflected light between the base material portion and the shaving portion due to the specular reflection component is detected as described above. On the other hand, the output of the feature amount calculation units 37b and 37c is that the optical conditions of the original signals b and c are 45 degrees and 90 degrees (β = 45 ° 90 °), and only the specular diffuse reflection component is different. . Accordingly, the specular diffusive wrinkle determination unit 38b inputs the wrinkle determination based on the specular diffuse reflection component.
[0117]
Finally, the wrinkle comprehensive determination unit 39 determines the final wrinkle type and the degree of the surface to be inspected of the metal strip based on the outputs of the specular wrinkle determination unit 38a and the specular diffusive wrinkle determination unit 38b. At that time, it is possible to appropriately use the eyelid determination result based on the signal from the camera of the adjacent camera unit in consideration of the overlap of the visual field between the cameras 32a to 32d and between the camera units 29a to 29d (FIG. 5). desirable.
[0118]
FIG. 9 shows an example in which such a surface wrinkle inspection unit that detects wrinkles by detecting an abnormality in the specular diffuse reflection component and a surface wrinkle inspection unit using other methods are combined. Here, the surface wrinkle inspection means 40a is the same as that shown in FIG. 7, and the reflected light is extracted under different optical conditions by the plurality of light receiving portions 32a to 32c, and the specular diffuse reflection component is abnormal in the signal processing portion 30. Is detected to make a heel judgment.
[0119]
As other types of surface inspection means 40b, normal surface wrinkle inspection means, that is, a device of a method of detecting and determining surface wrinkles from the size and shape of wrinkles, or surface contamination and attachment from the reflectance of irradiated light, etc. A device for detecting a kimono can be used. The surface inspection means 40b classifies types and degrees of normal surface defects and surface property abnormalities. The marking information creation means 42 performs a comprehensive classification and ranking for various surface defects and surface property abnormalities including abnormalities of specular diffuse reflection based on the inspection results of the inspection means 40a and 40b, for marking. Create information.
[0120]
After that, as in FIG. 1, the position of the surface defect is calculated by the tracking means 43 and the plate length calculation means 47. The marking means 44 performs marking at the position of the abnormal portion based on the marking information, and at this time, it is desirable to indicate information on the type and degree of surface defects. This may be a detectable form such as a marking pattern / shape / band width. Further, if bar code or OCR (optical character reading) is used in combination, more detailed information can be marked.
[0121]
In this way, by marking the surface of the metal strip, the increase in the number of coils is suppressed, so that the efficiency of work is improved in handling such as coil winding, coil transport, and rewinding. . Further, in the processing of the metal band, the metal band is continuously supplied without being interrupted at the ridge portion, so that the work efficiency can be expected.
[0122]
【Example】
The measurement results of the galvannealed steel sheet according to the embodiment of FIG. 3 are shown in FIGS. 10 corresponds to FIG. 17 (b) and FIG. 11 corresponds to FIG. 17 (c), and the measured wrinkles are as shown in FIG. Although it is larger than the material part, the diffusibility of the non-tempered part does not change (FIG. 17b) and the tempered part area ratio as shown in FIG. 17c). For the type of wrinkle of FIG. 11, there are generally undetectable angles in the diffuse reflection direction, but two types of wrinkles with different angles were measured. For comparison, a result obtained by measuring light incident at an incident angle of 60 ° and non-polarized light from a regular reflection direction (60 °) and a light receiving angle (−40 °) direction shifted by 20 ° from the incident direction is used for comparison. Is also shown in the figure. The above results are summarized in Table 1.
[0123]
[Table 1]
Figure 0003687441
[0124]
In the prior art, light is received at two light receiving angles and ORed for noise removal, but it is impossible to detect these traps simultaneously at two light receiving angles. Furthermore, there are some defects that cannot be detected at either acceptance angle.
[0125]
On the other hand, in this embodiment, reflected light components corresponding to three different light receiving angles are extracted from the regular reflection direction by using an analyzer, and therefore can be detected by any linear array camera. is there. It is also easy to set the optimal detection angle in accordance with the reflection characteristics of the soot that needs to be detected.
[0126]
【The invention's effect】
As described above, the present invention uses a linear diffused light source as a method for extracting and capturing each component based on the knowledge that the reflection on the steel sheet surface consists of a specular reflection component and a specular diffuse reflection component. A component containing more specular reflection components and a specular diffuse reflection component by making polarized light having both p-polarized light and s-polarized light incident on the surface to be inspected, and appropriately setting the detection angle from the normal reflection direction of the steel sheet. The method of extracting the component containing more is adopted.
[0127]
By this method, it is possible to detect wrinkles in which no wrinkles can be observed from the specular reflection component, and it is possible to detect a pattern-like bald wrinkle having no remarkable unevenness that could not be detected without being detected. Moreover, since both components can be captured by measurement on the same optical axis from the regular reflection direction of the steel plate, measurement that is not affected by variations in the steel plate distance or speed changes has been realized. In addition, it is possible to select which angle of specular diffuse reflection component to be extracted by setting the analysis angle.
[0128]
From the viewpoint of quality assurance, it is an absolute condition that such a surface inspection apparatus is not detected. According to the present invention, it is possible to produce a surface flaw marking device and a metal strip with a marking using an undetected surface flaw inspection device that can be widely applied to a surface-treated steel sheet for the first time. In addition, the surface flaw inspection can be automated, and the information can be notified to the post-process and the user by a simple means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an example of a metal strip according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a schematic configuration of a surface flaw inspection apparatus of the apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view of the surface flaw inspection apparatus.
FIG. 5 is a view showing an arrangement in a metal band width direction of a camera unit incorporated in the surface flaw inspection apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing an arrangement of cameras incorporated in one camera unit.
FIG. 7 is a block diagram showing another example of the apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a signal processing unit of the apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing still another example of the apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a light intensity signal measured by the apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing another example of the light intensity signal measured by the apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a method for producing an alloy galvanized steel sheet and a detailed cross section thereof.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between incident light and reflected light at a tempered portion and a non-tempered portion on the surface of a metal strip after temper rolling.
FIG. 14 is an angle distribution diagram of reflected light in the temper portion and the non-temper portion.
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a process of forming a shaving portion in an alloy galvanized steel sheet.
FIG. 16 is an angle distribution diagram of a specular reflection component and a specular diffuse reflection component in a bald portion and a base material portion.
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a minute surface element and an area ratio in a shaving portion and a base material portion of a surface to be inspected.
FIG. 18 is a diagram showing a relationship between angles of incident light, reflected light, and the like in a micro surface element on a surface to be inspected.
FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between a normal angle of a micro surface element and a weighting function.
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between each incident light from each position of the linear diffused light source and the incident position on the surface to be inspected.
FIG. 21 is a diagram showing a polarization state of reflected light from a micro-surface element when each incident light of a linear diffusion light source is polarized.
FIG. 22 is a diagram showing reflected light from a micro-surface element when incident light from the central portion of the linear diffused light source is polarized.
FIG. 23 is a diagram showing reflected light from a micro surface element when incident light from a portion other than the central portion of the linear diffuse light source is polarized.
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the normal angle of a micro surface element and the elliptical polarization state of reflected light.
FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the normal angle of a micro surface element and a weight function (analysis angle: −45 °).
FIG. 26 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a micro surface element and a weight function at various analysis angles.
FIG. 27 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a micro surface element on a surface to be inspected and an area ratio.
[Explanation of symbols]
4 Metal strip
6 Tempering part
7 Non-tempered part
8, 24 Incident light
10 Specular diffuse reflection
11 Abnormal part (Hege part)
12 Base material part
14, 22 Linear diffused light source
15, 26 Polarizing plate
16, 32a-c Light receiving camera
17, 33a-d Analyzer
21 Steel plate
23 Shading case
24 Incident light
25 Cylindrical lens
26 45 ° polarization polarizing plate 26
27 Reflected light
28 Mirror
29a-d Camera unit
30 Signal processor
40a Surface wrinkle inspection means
40b Surface inspection means
41 Surface flaw detector
43 Tracking means
44 Marking means
45 Transport roll
46 Tachometer
47 Plate length calculation means
49 Marking

Claims (9)

金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出するように、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、
該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とからなる複数の受光部と、
前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する信号処理部とを有する疵検査手段と、
金属帯表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを行うマーキング手段とを備えていることを特徴とする金属帯の表面疵マーキング装置。
The light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal band, irradiated as linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and reflected light reflected in the regular reflection direction of the surface to be inspected. A light receiving unit that receives a component that includes more specular reflection components through a polarizer set to a polarization angle that further transmits the specular reflection component so as to extract a specular reflection component and a specular diffuse reflection component;
The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the micro surface element with respect to the normal direction of the temper portion among the micro surface elements of the non-temper portion arranged on the same optical axis as the light receiving portion , A plurality of light-receiving units each including a light-receiving unit configured to receive a component containing more specular diffuse reflection components through a polarizer set to a polarization angle that transmits more specular diffuse reflection components from a microscopic surface element having a predetermined angle ; ,
A wrinkle inspection means having a signal processing unit for determining the presence or absence of surface wrinkles on the surface to be inspected based on a combination of the specular reflection component of the extracted reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces,
A metal band surface wrinkle marking device comprising marking means for marking on the surface of the metal band indicating information on the type and degree of the wrinkles.
金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出するように、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、
該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とからなる複数の受光部と、
前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する信号処理部とを有する疵検査手段と、
表面疵の位置をトラッキングするトラッキング手段と、
金属帯表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを行うマーキング手段と
を備えていることを特徴とする金属帯の表面疵マーキング装置。
The light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal band, irradiated as linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and reflected light reflected in the regular reflection direction of the surface to be inspected. A light receiving unit that receives a component that includes more specular reflection components through a polarizer set to a polarization angle that further transmits the specular reflection component so as to extract a specular reflection component and a specular diffuse reflection component;
The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the micro surface element with respect to the normal direction of the temper portion among the micro surface elements of the non-temper portion arranged on the same optical axis as the light receiving portion , A plurality of light-receiving units each including a light-receiving unit configured to receive a component containing more specular diffuse reflection components through a polarizer set to a polarization angle that transmits more specular diffuse reflection components from a microscopic surface element having a predetermined angle ; ,
A wrinkle inspection means having a signal processing unit for determining the presence or absence of surface wrinkles on the surface to be inspected based on a combination of the specular reflection component of the extracted reflected light and the specular diffuse reflection component by a number of micro specular reflection surfaces,
Tracking means for tracking the position of surface defects;
A metal band surface wrinkle marking device comprising marking means for marking on the surface of the metal band indicating information on the type and degree of the wrinkles.
金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出し、前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する検査工程と、
金属帯の表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すマーキング工程とを有することを特徴とするマーキング付き金属帯の製造方法。
The light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal band, irradiated as linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and reflected light reflected in the regular reflection direction of the surface to be inspected. A light-receiving unit that receives a component that includes more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that transmits the specular reflection component more and a non-tempered portion disposed on the same optical axis as the light-receiving unit Of the surface elements, the normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the tempered portion transmits more specular diffuse reflection components from the minute surface element having a predetermined angle. A specular reflection component and a specular diffuse reflection component are extracted by a light receiving unit that receives a component containing a larger amount of specular diffuse reflection component through a polarizer set to a polarization angle, and the specular reflection component and many of the extracted reflected light are extracted. Mirror reflection surface of An inspection step of determining the presence or absence of surface defects of the inspected surface based on a combination of specular diffuse reflection component by,
And a marking step of marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and degree of the wrinkles.
金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出し、前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する検査工程と、
表面疵の位置をトラッキングするトラッキング工程と、
金属帯の表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すマーキング工程とを有することを特徴とするマーキング付き金属帯の製造方法。
The light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal band, irradiated as linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and reflected light reflected in the regular reflection direction of the surface to be inspected. A light-receiving unit that receives a component that includes more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that transmits the specular reflection component more and a non-tempered portion disposed on the same optical axis as the light-receiving unit Of the surface elements, the normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the tempered portion transmits more specular diffuse reflection components from the minute surface element having a predetermined angle. A specular reflection component and a specular diffuse reflection component are extracted by a light receiving unit that receives a component containing a larger amount of specular diffuse reflection component through a polarizer set to a polarization angle, and the specular reflection component and many of the extracted reflected light are extracted. Mirror reflection surface of An inspection step of determining the presence or absence of surface defects of the inspected surface based on a combination of specular diffuse reflection component by,
A tracking process for tracking the position of surface defects;
And a marking step of marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and degree of the wrinkles.
マーキング工程においては、表面疵の位置にその表面疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すことを特徴とする請求項3または4に記載のマーキング付き金属帯の製造方法。The method for producing a metal strip with a marking according to claim 3 or 4, wherein in the marking step, a marking indicating information on a type and a degree of the surface defect is applied to the position of the surface defect. マーキング工程においては、金属帯の幅方向に対して一定の位置にその表面疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施すことを特徴とする請求項3乃至5のうちいずれか1項に記載のマーキング付き金属帯の製造方法。6. The marking process according to claim 3, wherein in the marking step, marking indicating information on a type and a degree of the surface flaw is performed at a certain position with respect to the width direction of the metal strip. A method for producing a metal strip with marking. 金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出して、前記反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の表面疵の有無を判定する工程と、
金属帯の表面にその疵の種類や程度に関する情報を示すマーキングを施す工程と、
このマーキングを施された金属帯を巻き取ってコイルとする工程と、
このコイルを巻き戻してマーキングを検出してそのマーキングが示す情報に基づき金属帯の所定の範囲を指定する工程と、
この指定された範囲を回避または除去した金属帯の残りの部分について所定の加工を行う工程と、を有することを特徴とする金属帯の加工方法。
The light from the linear diffused light source is transmitted through the polarizing plate to the surface to be inspected of the metal band, irradiated as linearly polarized light including both p-polarized light and s-polarized light, and reflected light reflected in the regular reflection direction of the surface to be inspected. A light-receiving unit that receives a component that includes more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that transmits the specular reflection component more and a non-tempered portion disposed on the same optical axis as the light-receiving unit Of the surface elements, the normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the minute surface element with respect to the normal direction of the tempered portion transmits more specular diffuse reflection components from the minute surface element having a predetermined angle. A specular reflection component and a specular diffuse reflection component are extracted by a light receiving unit that receives a component containing more specular diffuse reflection components through a polarizer set to a polarization angle to obtain a specular reflection component of the reflected light and a large number of reflection components By micro-reflecting surface And determining the presence or absence of surface defects of the inspected surface based on a combination of surface diffuse reflection component,
A step of marking on the surface of the metal strip indicating information on the type and degree of the wrinkles;
Winding the metal band with this marking into a coil;
Rewinding the coil to detect the marking and designating a predetermined range of the metal strip based on the information indicated by the marking;
And a step of performing predetermined processing on the remaining portion of the metal band that avoids or removes the specified range.
前記金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出するように、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とからなる複数の受光部とを有する表面疵検査手段を含む複数の表面疵検査手段と、それらの金属帯表面の検査結果を総合的に判定し、金属帯表面の疵の種類や程度に加えて、疵や汚れ等の寸法・形状あるいは照射光の反射率等に基づく表面検査結果あるいは種々の表面性状に関するマーキング情報を作成するマーキング情報作成手段とを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の金属帯の表面疵マーキング装置。Reflected light that is reflected in the specular reflection direction of the surface to be inspected by irradiating the inspection surface of the metal band with light from a linear diffused light source as linearly polarized light that passes through the polarizing plate and includes both p-polarized light and s-polarized light. A light receiving unit that receives a component containing more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that transmits the specular reflection component more so as to extract a specular reflection component and a specular diffuse reflection component from the light receiving unit, and the light receiving unit The normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the micro surface element with respect to the normal direction of the temper portion among the micro surface elements of the non-temper portion arranged on the same optical axis is a predetermined angle surface having a plurality of light receiving portions comprising a light receiving portion for receiving the components containing more specular diffuse reflection component through a polarizer set to polarization angle of more transparent specular diffuse reflection component from a small-area element to be複 Including multiple inspection methods In addition to the type and degree of wrinkles on the surface of the metal band, the size and shape of wrinkles and dirt, the reflectance of the irradiated light, etc. 3. A surface marking device for a metal strip according to claim 1 or 2, further comprising marking information creating means for creating marking information relating to surface inspection results or various surface properties. 前記金属帯の被検査面に線状拡散光源からの光を、偏光板を透過させ、p偏光およびs偏光ともに含んだ直線偏光として照射し、前記被検査面の正反射方向に反射した反射光から、鏡面反射成分をより透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面反射成分をより多く含む成分を受光する受光部と、該受光部と同一光軸上に配置された、非テンパ部の微小面素のうち、テンパ部の法線方向に対する前記微小面素の法線方向がなす角度により定義される法線角度が、所定の角度となる微小面素からの鏡面拡散反射成分をより多く透過する偏光角に設定された偏光子を通して鏡面拡散反射成分をより多く含む成分を受光する受光部とによって鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とを抽出し、前記抽出した反射光の鏡面反射成分と多数の微小鏡面反射面による鏡面拡散反射成分の組合せに基づき被検査面の検査を行う表面疵の検査方法を含む複数の表面疵検査方法による検査結果を総合的に判定し、金属帯表面の疵の種類や程度に加えて、疵や汚れ等の寸法・形状あるいは照射光の反射率等に基づく表面検査結果あるいは種々の表面性状に関するマーキング情報を作成するマーキング情報作成工程を備えたことを特徴とする請求項3乃至6のうちいずれか1項に記載のマーキング付き金属帯の製造方法。Reflected light that is reflected in the specular reflection direction of the surface to be inspected by irradiating the inspection surface of the metal band with light from a linear diffused light source as linearly polarized light that passes through the polarizing plate and includes both p-polarized light and s-polarized light. A light receiving unit that receives a component containing more specular reflection component through a polarizer set to a polarization angle that transmits the specular reflection component more, and a non-tempered unit disposed on the same optical axis as the light receiving unit. Of the micro-surface elements, the normal angle defined by the angle formed by the normal direction of the micro-surface element with respect to the normal direction of the temper portion has more specular diffuse reflection components from the micro-surface element having a predetermined angle. A specular reflection component and a specular diffuse reflection component are extracted by a light receiving unit that receives a component including a larger amount of specular diffuse reflection component through a polarizer set to a transmission polarization angle, and the specular reflection component of the extracted reflected light Numerous micro mirror surfaces Based on the combination of specular diffuse reflection components by the surface, comprehensively determine the inspection results by multiple surface defect inspection methods including the surface defect inspection method that inspects the surface to be inspected. In addition, the method further comprises a marking information creating step for creating marking information related to surface inspection results or various surface properties based on dimensions and shapes of wrinkles and dirt, reflectance of irradiated light, and the like. The manufacturing method of the metal strip with a marking of any one of 6.
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